08 聚合物及其添加剂

８聚合物及其添加剂

大分子或聚合物这个名称，被用来表示一些高分子量的物质。这些物质由很多（通长至少为100）个低分子量的单元由共价键连接而成。如果组成大分子的这些低分子量的单元以尾-尾相接的方式彼此连接成一个长链，并且链间无共价的化学键存在，这样的大分子被称为线型聚合物。这样的聚合物，除分子量特别高的(1,000,000以上)外，通常都能被溶解。当被加热时，它们就会软化或者熔化，以致于它们能被挤压成纤维或者注塑成所需的形状，这类聚合物被称为热塑型聚合物。另一方面，如果这些聚合物链在许多的结点处交联在一起，这样的聚合物就是一个巨大的三维分子，是不可熔化及不可溶解的。这样的聚合物被称为交联聚合物。一些被称为热固型聚合物的线型聚合物，含有一些基团，当被加热时就反应得到交联聚合物。

这种小分子进行多次组合形成大分子的过程被称为聚合，组成大分子或聚合物的小分子被称为单体。人们已知有两种聚合方式：（1）缩聚，(2)加聚。一个涉及在两个单体单元之间消除一个小分子（例如水或醇）形成聚合物的反应被称为缩聚反应。在加聚反应中，不饱和的或环状的分子之间彼此加成，没有消除任何分子，这样，聚合物的实验式就当然与单体的实验式相同。

一个形成高分子化合物的反应，不管是通过加聚还是通过缩聚来进行的，都必须有许多官能团的参与才能完成。当两个单体分子发生反应时，其产物中必须具有可与另一单体反应的官能团。在缩聚反应中，每个单体至少要有两个官能团；而在加聚反应中，每个单体只要有一个官能团即可，如果一个单体有两个或更多的官能团，通常将导致交联的加聚物的形成。

聚合物的模数及其它物理性质可以通过加入填料或其它添加剂如增塑剂、抗氧化剂、热稳定剂、紫外线稳定剂及阻燃剂等而得以改善。添加剂是聚合物中起重要作用的组分，而且，每种添加剂都应尽可能在最佳用量下使用，以得到高品质的产品。

增塑剂：按照美国试验材料协会的定义（ASTM-D-883），增塑剂是一种可增加塑料的可加工性、延展性及膨胀性的物质。同时，加入增塑剂，还可以降低塑料在熔融态时的粘度、弹性模数及玻璃转变温度（Tg）。

抗氧剂：有的聚合物，如聚丙烯，如果其中不加适当的稳定剂，就不能在户外使用，这是因为它分子中的叔碳原子上存在着易消除的氢原子。聚丙烯及许多其它的聚合物（RH）若在缺少稳定剂的情况下进行加工或在户外使用，就会发生链式降解反应而遭受破坏。这种链式降解反应的速率可通过加入少量抗氧剂而受到阻滞。

热稳定剂：除所描述的发生在聚烯烃上的自由基链降解外,另一种类型的降解(脱卤化氢)也会发生在含氯的聚合物如聚氯乙烯上（PVC）。当受热时,PVC可能失去氯化氢并形成一种有色的共轭聚烯结构。这种类型的降解会由于铅、钡、镉盐的存在而减慢,这些盐可作为氯化氢的捕获剂，因此能被用作热稳定剂。

紫外线稳定剂：虽然大量的太阳高能辐射已被大气层所吸收,然而一些在

280-400nm范围内的射线(紫外线)仍能达到地球表面。由于这种射线的能量是100到72千卡,它就有足够强的能量来裂解共价键并使有机聚合物变黄和变脆。因为紫外辐射对合成的聚合物的作用类似于它对人体皮肤的作用，所以紫外线稳定剂如水杨酸苯基酯多年来一直被用作防晒液也就不足为奇了。

阻燃剂：由于一些聚合物被用来做遮蔽物、衣物和家具,这些聚合物就必须有很好的耐火性。燃烧是一个连锁反应，能被自由基（如羟自由基）引发和传播。羟基自由基可由氧与大分子的烃自由基反应而产生。卤素自由基是由羟基自由基与卤化物如HX反应而产生的,它可被用作连锁反应的终止剂。

其它聚合物添加剂包括染色剂、抗静电剂、发泡剂、防腐剂和加工助剂或润滑剂。