高分子材料 作业一

1.高分子材料中添加助剂的目的是什么？

答：助剂是一些材料和产品在生产或者加工过程中所添加的各种辅助化学品，用以改善生产工艺和提高产品性能。助剂也被称为添加剂或者配合剂；其分为合成用助剂和加工用助剂合成用助剂包括阻聚剂（可以防止聚合作用的进行，在聚合过程中产生诱导期即聚合速度为零的一段时间，诱导期的长短与阻聚剂含量成正比，阻聚剂消耗完后，诱导期结束，即按无阻聚剂存在时的正常速度进行）、引发剂（引发单体聚合的助剂）、分子量调节剂（即在聚合体系中添加少量链转移常数大的物质。由于链转移能力特别强，只需少量加入便可明显降低分子量，而且还可通过调节其用量来控制分子量）、终止剂（在聚合反应中能终止反应继续进行的物质。这些物质能与引发自由基及增长自由基反应，使它们失去活性从而终止链的生长）、乳化剂（当它分散在分散质的表面时，形成薄膜或双电层，可使分散相带有电荷，这样就能阻止分散相的小液滴互相凝结，使形成的乳浊液比较稳定。）和分散剂（使用润湿分散剂减少完成分散过程所需要的时间和能量，稳定所分散的颜料分散体，改性颜料粒子表面性质，调整颜料粒子的运动性。）等。

加工助剂：a:对热塑性塑料有抗氧剂（链终止型抗氧剂和预防型抗氧剂防止高分子材料的老化）、润滑剂（改善材料加工成型时的流动性和脱模性）、热稳定剂（防止材料因受热引发自动反应致聚合物降解）、光稳定剂（能屏障或抑制光氧化还原或光老化过程而加入的一些物质）、阻燃剂（赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂）、发泡剂（能产生大量泡沫，而且泡沫具有优异性能，能满足各种产品发泡的技术要求）、着色剂（使物质健美用着色剂

显现设计需要颜色的物质）、增塑剂（使聚合物体系的塑性增加）。

b:对橡胶材料其硫化体系有硫化剂（使橡胶分子链起交联反应，使线形分子形成立体网状结构，可塑性降低，弹性剂强度增加的物质）、硫化促进剂（能促进硫化作用的物质。可缩短硫化时间，降低硫化温度，减少硫化剂用量和提高橡胶的物理机械性能）、防焦剂（提高胶料操作安全性，增加胶料或胶浆的贮存寿命。当调整硫化体系难以达到需要的操作安全时，加入防焦剂往往可以很简便地满足对胶料焦烧性能的要求）；防老剂（防止高分子材料老化的助剂）等。总之，高分子材料中加入助剂后都是为了对其某些特定性能的改善和促进。

2.试述增塑剂（极性与非极性）的作用机理。

答：增塑剂的作用机理是增塑剂分子插入到聚合物分子链之间,削弱了聚合物分子链间的应力,结果增加了聚合物分子链的移动性、降低了聚合物分子链的结晶度，从而使聚合物的塑性增加，也就是对抗塑化作用的主要因素聚合物分子链间的应力和聚合物的分子链的结晶度，而他们则取决于聚合物的化学结构和物理结构。当把增塑剂加入到聚合物中，增塑剂分子相互之间、增塑剂与聚合物分子相互之间的相互作用力是很重要。除非所有这些相互作用(增塑剂与增塑剂之间、增塑剂与聚合物之间、聚和物与聚合物之间)都是同样大小时，才可能没有增塑作用和反增塑作用。1.范德华力范德华力是物质的聚集态中分子与分子间存在着的一种较弱的引力。范德华力包括色散力、诱导力和取向力。范德华力的作用范围只有几个埃。(1) 色散力色散力存在于所有极性或非极性分子之间，是由于微小的瞬时偶极的相互作用使挨近的偶极处于异极相邻状态而产生的一种引力。但是只有在非极性体系中，如苯、聚乙烯或聚苯乙烯中，色散力才占较主要的成分。(2)诱导力当一个具有固定偶极的分子在相邻的一个非极性分子中诱导出一个诱导偶极使，诱导偶极和固有偶极之间的引力叫做诱导力。芳香族化合物因为π电子能高度极化所以影响特别强，如低分子量的酯与聚苯乙烯之间或苯与聚醋酸乙烯之间主要是诱导力。(3)取向力当极性分子相互靠近时，由于固有偶极的取向而引起分子间的一种作用力叫做取向力。如酯类增塑剂与 PVC 或与硝酸纤维素的相

互作用就是代表性的例子。2.氢键含有—OH基或—NH—基团的分子，如聚酰胺、聚乙烯醇、纤维素等，在分子间、有时在分子内部都能形成氢键。氢键是一个比较强的相互作用键，它们妨碍增塑剂分子插入聚合物分子间，如果氢键沿聚合物分子链分布越密相应的对抗增塑剂插入的作用也越强。因此要求增塑剂与聚合物分子也能产生类似的强的作用。另一方面随着温度的升高，分子间的吸引作用由于氢键的减少而显著削弱，这是因为分子的热运动妨碍了聚合物分子的取向。3.空间有规结构的聚合物的分子链适当的条件下能够结晶，即链状分子从卷的和杂乱的状态变成紧密折叠成行的有规则状态。在一般条件下，工业生产的聚合物不可能是完全结晶的，而往往是由结晶区域散插在无定形区域构成的。显然，增塑剂的分子插入结晶区域要比插入无定形区域困难得多，因为在结晶区与聚合物与链之间的自由空间最小。如果增塑剂的分子仅能插入部分结晶的聚合物的无定形区域，则此增塑剂便是非溶剂型增塑剂，也就是所谓的辅助增塑剂。如果增塑剂的分子仅能插入聚合物的无定形区域同时又能插入结晶区域，则此增塑剂便是溶剂型增塑剂，即所谓的主增塑剂。

3.什么是硫化剂，分哪几类，各自适用的橡胶类型是什么？

（1)在一定条件下能使橡胶发生交联的物质称为硫化剂。

（2）目前使用的硫化剂分无机和有机两大类有：硫磺、含硫化合物、过氧化物、醌类化合物、胺类化合物、树脂和金属化合物等。

（3）a、主要用于天然橡胶及二烯烃类通用合成胶

如：丁苯胶、顺丁胶、丁腈胶等的硫化剂有：

硫磺（主要硫化剂）、含硫化合物（如：一氯化硫、二氯化硫、二硫化吗啡啉等）、硒（Se）、碲（Te）及其氯化物（为第二硫化剂）、树脂类（如：烷基苯酚甲醛树脂、叔丁基苯酚甲醛树脂等）。

b.主要用于饱和度较大的通用合成胶或特种胶硫化剂有：

过氧化物（少量用于不饱和二烯烃橡胶、耐热性增强）、醌类化合物；胺类化合物、树脂类（如：2123酚醛树脂用于丁基橡胶）、金属化合物（如：ZnO，MgO等）用硫磺硫化天然胶，至今有150多年的历史。但至今它仍是天然胶及二烯烃类合成胶的主要硫化剂。硫磺价格低，来源广，效果佳。

目前橡胶磨具所用的橡胶是天然胶和丁苯胶，所以硫磺是它们的主要硫化剂。

4.配合剂的种类及形态对混合影响情况如何？

答：是和橡胶及其类似物配合在一起的各种化学药品。用以改善和提高橡胶在制造过程中的工艺性能和硫化后的使用性能，以及降低制品的成本等。一般要求品质纯粹（尤其是对橡胶有害的金属如铜、锰等，必须严格控制）、水分低，粒子细，不易挥发和能经久贮藏不变质等。按在橡胶中的主要作用，可分为硫化剂、硫化促进剂、助促进剂、防老剂、软化剂、增塑剂、补强剂、填充剂，以及有特定功能的如起泡剂、硫化延缓剂、硬化剂、着色剂、阻燃剂、再生活化剂、增粘剂、塑解剂等。补强剂和填充剂的用量较大，一般是橡胶重量的20%以上。其余大部分的用量一般在10%以下。在橡胶（生胶）中添加各种橡胶助剂（又称配合剂、配合材料），均匀混合，配成适用的胶料，以便进一步加工。这是橡胶制品生产过程中一项关键工艺技术，其目的是：①提高橡胶物理性能,满足产品要求;②改善橡胶的加工性，以利操作；③配入填料以降低成本等。为此，须寻找适当的配合材料，选择最宜的组合配比、混炼条件、硫化条件，并按经济合理的原则，获取最佳的综合性能。