4第四章 合成材料助剂资料PPT课件
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2.规律: 两者的相容性取决与它们结构的相似性。 3.稳定性：主要考虑它们个自的性质。
5
二、助剂的耐久性
1.助剂损失的途径
三大途径：挥发、抽出、 迁移
（1）抽出性：助剂能够 被水，油或溶剂抽出的性 质。
（2）迁移性：一种材料 中的助剂转移到另一种与 其接触的材料上的性质。
2.规律
（1）挥发性取决于助 剂本身的结构。
一、定义
凡添加至聚合物体系中能使聚合物玻璃化温度降低，塑性 增加，使之易于加工的物质均可以叫增塑剂。
※【玻璃化温度】※ 非晶高聚物按温度区域划分为三种力学状态: 玻璃态、高 弹态、粘流态。
7
二、分类
1.按相容性差异分：主增塑剂，辅助增塑 2.按作用方式分：内增塑剂，外增塑剂 3.按分子量差异分：单体型，聚合物型 4.按应用特性分：通用型，特殊型
一、增塑剂与聚合物有良好的相容性
二、塑化效率高 1.塑化效率的概念
指使树脂达到某一柔软程度的用量。它是一个相对比较 值，以DOP为基准，即ηDOP=33.5 （见下页的表）
2.相对效率比值
指塑化同一种树脂，达到相同柔韧度，某一增塑剂与 DOP塑化效率的比值。以DOP的η相对，DOP =1.0， 即：η相对，DBP =28.5/33.5=0.81
O
O
伯 － C H 2 － O － C －仲 － C H － O － C －
4.具有多个酯基时，一般在具有长链烷基的直链状增
塑剂中，酯基靠近会使相容性降低。
14
三、非极性部分的亚甲基链与烷基
1.邻苯二甲酸酯，脂肪 族二元酸酯等，随直 链烷基碳原子数的增 加，耐寒性与耐挥发 性提高，而相容性， 塑化效率则降低。
（2）抽出性与助剂在 不同介质的溶解度 直接相关。
（3）迁移与助剂在不 同的聚合物中的溶 解度有关。
三、助剂对加工条件的适应性 四、助剂必须适合产品的最终用途 五、助剂配和中的协同作用与相抗作用
6
4.2 增塑剂
4.2.1 概念
形
变
玻
璃
态
高
粘
弹
流
态
态
Tg
玻璃化 温度
Tf 温 度
粘流 温度
图 非晶高聚合物三种力学状态
剂等 改善表面性能与外观：着色剂，
抗静电剂等 阻燃作用:阻燃剂，烟雾抑制
剂等
3
助剂的用量一般较小，但它的作用很大， 它可以使某些性能有较大缺陷或加工很 困难而几乎失去使用价值的聚合物变成 宝贵的材料。几乎所用的合成材料都需 要助剂。若无助剂，许多和成材料将失 去实用价值，因而助剂和聚合物是相互 依存的关系。
8
4.2.2增塑机理
◆总的来说，是削弱了聚和物分子间力，从而增加 了聚和物分子链的移动性，降低其分子链的结晶 性，即增加了聚合物的塑性，表现为聚合物的硬 度，软化温度与玻璃化温度的下降，而伸长，曲 挠性与柔韧性提高。
静电引力
范氏作用力 诱导力
分子间力
色散力
氢键
9
4.2.3 对增塑剂性能的基本要求
Ap/Po 低--高
Ap/Po
低--高
相容性 高--低 塑化效率 高--低 挥发性 高--低
耐油性 高--低
热稳定性
低--高
低温柔软性
低--高
耐皂洗性
低--高
2. 碳原子数相同的支链 烷基与直链相比，耐 寒，耐老化，耐挥发 均较差。且随支链数 增加，这种倾向更明 显。但季C热稳定性好， 由于季C无H原子之故。
15
四、Ap/Po
Ap/Po值是增塑剂分子中非极性部分脂肪 C原子数 （Ap）与极性基（Po）的比值，它对其性能有极大 的影响。
表4－1 增塑剂Ap/Po与性能的关系
4
4.1.2助剂在应用时的几个注意问题 一、助剂与聚合物的配伍性
1.配伍性---指聚合物与助剂之间的相容性以及在稳 定性方面的相互影响。助剂一般须在制品中长期稳定，
均匀地存在，以发挥其应有的效能，这就要求助剂与聚合物 之间有良好的相容性，如果相容性不好，助剂就易于析出。
【固体助剂析出为“喷霜”，液体析出为“渗出”或“出 汗”。】
◆脂肪族:相容性差，耐寒 性好
◆脂环族:性能居中
13
二、极性部分的酯型结构
一般规律：
1.酯基数越多，相容性、透明性增加。（一般含1-3酯
基）
2.含一个酯基时，酯基的位置对性能影响差别不大。
如：A－CO－O－B 与 B－CO－O－A
3.由仲醇合成的酯基与伯醇合成的相比，η相容性， 耐寒性，耐热性等都较差。
12
4.2.4 增塑剂结构与性能的关系
一、聚合物与其在化学结构上的类似性
1.若两者有类似化学结构， 有能得到较好的塑化效 果。
例 如 ： DBP （ 二 丁 酯 ） 的结构：
O C -O -C 4H 9
C -O -C 4H 9 O
极性
非极性
2. 从 分 子 类 型 看 ， 对 于 PVC
◆芳香族:相容性好， 耐 寒性差
Fine Chemicals
第四章 合成材料助剂
1
教学内容
1.增塑剂 2.抗氧剂 3.阻燃剂 4.抗静电剂 5.热稳定剂 6.发泡剂
教学内容
1.增塑剂的增塑机理、 合成原理及生产工艺。
2.理解其它各类助剂 的合成原理、作用机 理。
3.掌握典型助剂的生 产工艺。
4.了解各类助剂的性 能。
磷酸三甲苯酯
TCP
塑化效率
33.5 28.5
26.5 32.5
35.3
相对塑化ห้องสมุดไป่ตู้效率比值
1.00 0.81 0.87 0.79 0.93 0.91 1.12
11
三、耐寒性好 四、耐老化性好 五、耐久性好 六、电绝缘性好 七、具有难燃性能 八、要求无色，无臭，无味，无毒 九、耐霉菌性强 十、配制增塑剂糊的粘度稳定性好 十一、良好的耐化学药品性与耐污染性 十二、价格低廉
η相对＞1.0，对DOP而言是较差的增塑剂 η相对＜1.0，对DOP而言是较好的增塑剂
10
表 各种增塑剂对PVC的塑化效率及相对塑化效率比值
增塑剂
邻苯二甲酸二（2-乙基己酯）DOP
邻苯二甲酸二丁酯
DBP
邻苯二甲酸二异丁酯
DIBP
癸二酸二丁酯
DBS
癸二酸二（2-乙基己酯） DOS
乙二酸二（2-乙基己酯） DOA
2
4.1概 述
4.1.1 定义，类别
一、定义
助剂是某些材料和产品 在生产、加工过程或使 用过程个所需添加的各 种辅助化学品
二、作用 改善生产和提高产品 性能。
三、分类
抗老化:抗氧剂，光热稳定剂 改善机械性能:交联剂，偶联
剂，填充剂 改善加工性能:润滑剂，软化
剂 柔软，轻质化:增塑剂，发泡
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二、助剂的耐久性
1.助剂损失的途径
三大途径：挥发、抽出、 迁移
（1）抽出性：助剂能够 被水，油或溶剂抽出的性 质。
（2）迁移性：一种材料 中的助剂转移到另一种与 其接触的材料上的性质。
2.规律
（1）挥发性取决于助 剂本身的结构。
一、定义
凡添加至聚合物体系中能使聚合物玻璃化温度降低，塑性 增加，使之易于加工的物质均可以叫增塑剂。
※【玻璃化温度】※ 非晶高聚物按温度区域划分为三种力学状态: 玻璃态、高 弹态、粘流态。
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二、分类
1.按相容性差异分：主增塑剂，辅助增塑 2.按作用方式分：内增塑剂，外增塑剂 3.按分子量差异分：单体型，聚合物型 4.按应用特性分：通用型，特殊型
一、增塑剂与聚合物有良好的相容性
二、塑化效率高 1.塑化效率的概念
指使树脂达到某一柔软程度的用量。它是一个相对比较 值，以DOP为基准，即ηDOP=33.5 （见下页的表）
2.相对效率比值
指塑化同一种树脂，达到相同柔韧度，某一增塑剂与 DOP塑化效率的比值。以DOP的η相对，DOP =1.0， 即：η相对，DBP =28.5/33.5=0.81
O
O
伯 － C H 2 － O － C －仲 － C H － O － C －
4.具有多个酯基时，一般在具有长链烷基的直链状增
塑剂中，酯基靠近会使相容性降低。
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三、非极性部分的亚甲基链与烷基
1.邻苯二甲酸酯，脂肪 族二元酸酯等，随直 链烷基碳原子数的增 加，耐寒性与耐挥发 性提高，而相容性， 塑化效率则降低。
（2）抽出性与助剂在 不同介质的溶解度 直接相关。
（3）迁移与助剂在不 同的聚合物中的溶 解度有关。
三、助剂对加工条件的适应性 四、助剂必须适合产品的最终用途 五、助剂配和中的协同作用与相抗作用
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4.2 增塑剂
4.2.1 概念
形
变
玻
璃
态
高
粘
弹
流
态
态
Tg
玻璃化 温度
Tf 温 度
粘流 温度
图 非晶高聚合物三种力学状态
剂等 改善表面性能与外观：着色剂，
抗静电剂等 阻燃作用:阻燃剂，烟雾抑制
剂等
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助剂的用量一般较小，但它的作用很大， 它可以使某些性能有较大缺陷或加工很 困难而几乎失去使用价值的聚合物变成 宝贵的材料。几乎所用的合成材料都需 要助剂。若无助剂，许多和成材料将失 去实用价值，因而助剂和聚合物是相互 依存的关系。
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4.2.2增塑机理
◆总的来说，是削弱了聚和物分子间力，从而增加 了聚和物分子链的移动性，降低其分子链的结晶 性，即增加了聚合物的塑性，表现为聚合物的硬 度，软化温度与玻璃化温度的下降，而伸长，曲 挠性与柔韧性提高。
静电引力
范氏作用力 诱导力
分子间力
色散力
氢键
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4.2.3 对增塑剂性能的基本要求
Ap/Po 低--高
Ap/Po
低--高
相容性 高--低 塑化效率 高--低 挥发性 高--低
耐油性 高--低
热稳定性
低--高
低温柔软性
低--高
耐皂洗性
低--高
2. 碳原子数相同的支链 烷基与直链相比，耐 寒，耐老化，耐挥发 均较差。且随支链数 增加，这种倾向更明 显。但季C热稳定性好， 由于季C无H原子之故。
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四、Ap/Po
Ap/Po值是增塑剂分子中非极性部分脂肪 C原子数 （Ap）与极性基（Po）的比值，它对其性能有极大 的影响。
表4－1 增塑剂Ap/Po与性能的关系
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4.1.2助剂在应用时的几个注意问题 一、助剂与聚合物的配伍性
1.配伍性---指聚合物与助剂之间的相容性以及在稳 定性方面的相互影响。助剂一般须在制品中长期稳定，
均匀地存在，以发挥其应有的效能，这就要求助剂与聚合物 之间有良好的相容性，如果相容性不好，助剂就易于析出。
【固体助剂析出为“喷霜”，液体析出为“渗出”或“出 汗”。】
◆脂肪族:相容性差，耐寒 性好
◆脂环族:性能居中
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二、极性部分的酯型结构
一般规律：
1.酯基数越多，相容性、透明性增加。（一般含1-3酯
基）
2.含一个酯基时，酯基的位置对性能影响差别不大。
如：A－CO－O－B 与 B－CO－O－A
3.由仲醇合成的酯基与伯醇合成的相比，η相容性， 耐寒性，耐热性等都较差。
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4.2.4 增塑剂结构与性能的关系
一、聚合物与其在化学结构上的类似性
1.若两者有类似化学结构， 有能得到较好的塑化效 果。
例 如 ： DBP （ 二 丁 酯 ） 的结构：
O C -O -C 4H 9
C -O -C 4H 9 O
极性
非极性
2. 从 分 子 类 型 看 ， 对 于 PVC
◆芳香族:相容性好， 耐 寒性差
Fine Chemicals
第四章 合成材料助剂
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教学内容
1.增塑剂 2.抗氧剂 3.阻燃剂 4.抗静电剂 5.热稳定剂 6.发泡剂
教学内容
1.增塑剂的增塑机理、 合成原理及生产工艺。
2.理解其它各类助剂 的合成原理、作用机 理。
3.掌握典型助剂的生 产工艺。
4.了解各类助剂的性 能。
磷酸三甲苯酯
TCP
塑化效率
33.5 28.5
26.5 32.5
35.3
相对塑化ห้องสมุดไป่ตู้效率比值
1.00 0.81 0.87 0.79 0.93 0.91 1.12
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三、耐寒性好 四、耐老化性好 五、耐久性好 六、电绝缘性好 七、具有难燃性能 八、要求无色，无臭，无味，无毒 九、耐霉菌性强 十、配制增塑剂糊的粘度稳定性好 十一、良好的耐化学药品性与耐污染性 十二、价格低廉
η相对＞1.0，对DOP而言是较差的增塑剂 η相对＜1.0，对DOP而言是较好的增塑剂
10
表 各种增塑剂对PVC的塑化效率及相对塑化效率比值
增塑剂
邻苯二甲酸二（2-乙基己酯）DOP
邻苯二甲酸二丁酯
DBP
邻苯二甲酸二异丁酯
DIBP
癸二酸二丁酯
DBS
癸二酸二（2-乙基己酯） DOS
乙二酸二（2-乙基己酯） DOA
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4.1概 述
4.1.1 定义，类别
一、定义
助剂是某些材料和产品 在生产、加工过程或使 用过程个所需添加的各 种辅助化学品
二、作用 改善生产和提高产品 性能。
三、分类
抗老化:抗氧剂，光热稳定剂 改善机械性能:交联剂，偶联
剂，填充剂 改善加工性能:润滑剂，软化
剂 柔软，轻质化:增塑剂，发泡