第六章+高分子材料助剂
高分子材料助剂详解
高分子材料助剂详解高分子材料助剂是一种用于改善高分子材料性能的添加剂。
它可以通过改变高分子材料的分子结构或改善加工工艺来提高材料的力学性能、热性能、电性能、耐候性、耐化学性等方面的性能。
本文将详细介绍高分子材料助剂的种类及其作用机制。
增塑剂是一种能增加高分子材料柔软度和可塑性的助剂。
增塑剂主要通过两种机制起作用：第一种机制是与高分子材料相容形成可靠的分散体系，第二种机制是在高分子材料之间形成弱的力学键。
这两种机制使得高分子材料的分子间空隙增加，从而提高了材料的柔软性和延展性。
稳定剂是一种能保护高分子材料免受外界因素（如热、光、氧、溶剂等）影响的助剂。
稳定剂可以防止高分子材料的分子链断裂、氧化和降解等现象的发生，从而延长材料的使用寿命。
稳定剂的选择通常根据高分子材料的特性以及使用环境的需求进行。
增强剂是一种能提高高分子材料强度、刚度和耐磨性的助剂。
增强剂主要通过增加高分子材料的纤维含量或改变其分子结构来提高材料的力学性能。
常用的增强剂有纤维增强剂、颗粒增强剂等。
填充剂是一种能改善高分子材料热导率、抗压强度和耐磨性的助剂。
填充剂主要通过填充高分子材料空隙、增加材料的接触面积来提高材料的物理性能。
常用的填充剂有纳米填料、粉状填料、纤维填料等。
除了上述介绍的几种常见助剂外，高分子材料助剂还包括阻燃剂、抗氧化剂、抗静电剂等。
这些助剂可以根据高分子材料的性质和使用要求进行选择和配置，以获得最佳的性能。
综上所述，高分子材料助剂在高分子材料的开发和应用中起到了至关重要的作用。
不同种类的助剂具有不同的作用机制，能够改善高分子材料的力学性能、热性能、电性能、耐候性、耐化学性等方面的性能。
通过合理选择和配置助剂，可以使高分子材料更好地适应各种使用环境和要求，提高材料的综合性能和使用寿命。
配位(定向)聚合催化剂及其应用
配位（定向）聚合催化剂及其应用本学期精细化学品课程第六章—高分子材料助剂中学到了配位（定向）聚合催化剂。
乙烯、丙烯、丁烯、苯乙烯、异戊二烯、丁二烯等是石油化工中的主要原料，在过渡金属元素化合物和有机金属化合物组成的催化体系存在下，进行聚合反应，已用于生产多种性能优异的高聚合物。
由于催化剂具有立体定向性，合成出来的高分子其链结构具有规整性，因此，这种聚合反应称为定向聚合。
下面我将讨论配位聚合催化剂的一些相关知识。
烯烃配位聚合包括Ziegler-Natta催化剂,茂金属催化剂,非茂金属催化剂,配位聚合机理,功能化聚烯烃的制备,原位共聚制备LLDPE,原位聚合制备纳米复合材料,活性配位聚合以及Spherizone工艺等方面的成就。
聚烯烃是消费量最大的合成树脂种类,目前,全球年消费量已经超过1亿吨,而且世界各国对聚烯烃材料的需求将持续增长,特别是发展中国家[1]。
聚烯烃材料迅速发展的原因,其一是它具有优异的性能,如良好的机械性能、热性能、加工性能、抗腐蚀性能、医用卫生性能和低密度等,这些优异性能使聚烯烃材料能应用于生活和生产的众多方面;其二是它的低廉价格,聚烯烃的主要原料乙烯和丙烯,来源于石油裂解产品,成本低,使聚烯烃材料形成高的性能价格比;其三是高速发展的技术支撑,自Ziegler 在1953年发现配位聚合催化剂以来,烯烃配位聚合技术就一直保持着高速的发展,从催化剂、聚合方法到聚合工艺,大约每隔十年,在技术方面就会有一次大的突破,它或者降低了聚烯烃的生产成本,或者为聚烯烃带来更新、更广和更高的性能。
聚烯烃材料由于巨大的商业应用,以及催化剂和聚合工艺发展对基础科学技术的急切需求,多年来,烯烃配位聚合吸引了不同学科的科学家为之奋斗,包括有机金属化学、聚合物化学和物理、分析化学等,他们在促进烯烃配位聚合发展的同时也带动了这些学科本身的进步。
根据配位聚合催化剂的发展历史,可以将烯烃配位聚合在时间上以1980年代初分开,这个时间正是第四代Ziegler-Nattta催化剂和茂金属催化剂发展起来的时间。
高分子材料助剂课件
隔离作用 “溶剂化”
相互作用
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二、增塑剂
增塑过程
1.润湿和表面吸咐 增塑剂分子进入树脂孔隙并填充其孔隙。 2.表面溶解 增塑剂先溶解溶胀聚合物表面的分子，当聚合物表面有悬浮聚合残留的胶体时，能延 长诱发阶段。 3.吸咐作用 树脂颗粒由外部慢慢地向内部溶胀，产生了很强的内应力，表现为树脂和增塑剂的总 体积减少。 4.极性基的游离 增塑剂掺入到树脂内，并局部改变其内部结构，溶解了许多特殊的官能团，反应为增 塑剂被吸咐之后，介电常数比起始混合物高。这一过程受温度和活化能大小的影响。 5.结构破坏 干混料中的增塑剂是以分子束的形式存在于高分子或者链段之间。当体系受到较高能 量如加热至160----180oC,或者将其辊炼。聚合物的结构将会破坏，增塑剂便会渗入到 该聚合物的分子束中。 6.结构重建 增塑剂与聚合物的混合物加热到流动态而发生塑化后，再放冷，会形成一种有别于原 聚合物的结构。这一结构表现出较高的韧性，但结构形成往往需要一段时间。
9
三、抗氧剂 2、酚类抗氧剂的作用 大多数酚类抗氧剂的结构中都含有一种位阻酚，它有一 个烷基长链，就象有一个独特的分子“臂”相连。这个分子 “臂”可以改进溶解性或提高活性。
酚类化合物可提供氢原子给烷氧自由基、碳自由基和过 氧化自由基。这个反应中产生的酚类自由基处于稳定共振态， 反应活性极小。所生成的已“失活”的化合物，包括烃类和醇 类，这些都是从聚丙烯或聚乙烯中形成的。
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三、抗氧剂 3、胺类抗氧剂 胺类抗氧剂在一些应用领域甚至优于酚类抗氧剂的抗氧 化效果。胺类抗氧剂最大的缺点是具有变色性和污染性，会使 聚合物变色，限制了它的应用范围。所以胺类抗氧剂大都应用 于深色或黑色的橡胶和塑料制品中。 胺类抗氧剂如同酚类抗氧剂一样，也是氢原子提供者。 和氮原子相连的氢原子是最活泼的，如下图所示。
高分子材料助剂
高分子材料助剂
高分子材料助剂是指在高分子材料的生产和加工过程中，为改善和提高高分子
材料的性能、加工工艺和降低成本而使用的各种辅助材料。
它们可以被广泛应用于塑料、橡胶、合成纤维、涂料、胶粘剂等领域，对提高产品品质、节约原料、改善劳动条件和环境保护等方面起着重要作用。
首先，高分子材料助剂在高分子材料的生产过程中发挥着重要作用。
例如，添
加稳定剂可以有效防止高分子材料在生产过程中受到光热氧化而降解，延长其使用寿命；添加抗氧化剂可以防止高分子材料在加工过程中受到氧化而失去原有性能；添加阻燃剂可以提高高分子材料的阻燃性能，减少火灾事故的发生。
其次，高分子材料助剂在高分子材料的加工过程中发挥着重要作用。
例如，添
加润滑剂可以降低高分子材料的摩擦系数，改善加工性能，提高生产效率；添加增塑剂可以增加高分子材料的柔韧性和延展性，改善加工性能，提高产品的使用性能；添加填充剂可以降低高分子材料的成本，提高产品的硬度和强度。
最后，高分子材料助剂在高分子材料的应用过程中发挥着重要作用。
例如，添
加抗静电剂可以有效防止高分子材料在使用过程中产生静电，避免静电引起的危险；添加抗UV剂可以有效防止高分子材料在使用过程中受到紫外线的照射而老化，延长其使用寿命。
综上所述，高分子材料助剂在高分子材料的生产、加工和应用过程中发挥着重
要作用，对提高产品品质、节约原料、改善劳动条件和环境保护等方面起着重要作用。
因此，选择合适的高分子材料助剂，并合理使用，对于提高高分子材料的性能、加工工艺和降低成本具有重要意义。
希望本文的内容能够对高分子材料助剂的应用提供一定的参考和帮助。
高分子材料助剂分析
缺点： 不能解释许多聚合物在增塑剂量低时 所发生的反增塑现象等。
2. 增塑剂的作用原理（现在普遍接受的一种说法）
高分子材料的增塑，是由于材料中高聚物分子链间聚集 作用的削弱而造成的。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作用力，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，从而使聚合物塑性增加。
塑性两种。
复合材料的增强剂分类：纤维增强剂、粉状增强剂。
纤维增强剂品种：玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、
硅碳纤维、聚对苯撑对苯二甲酰胺纤维（凯芙
拉）、晶须（其主要材料是氧化铝、碳化硅、氮 化硅等）。 粉状增强剂品种：二氧化硅、炭黑、金属粉、石 棉、云母、玻璃、木屑、硅藻土、碳酸钙、滑石
粉等。
4、高聚物分子中对抗塑化的因素 （１）范德华力（作用能: 2~8kJ/mol） 取向力 诱导力 色散力 （２）氢 键（13~29 kJ/mol） （３）结晶
四、增塑剂的主要品种
１．苯二甲酸酯类
邻苯二甲酸二辛酯（ＤＯＰ）的制备与工艺流程：
常见的邻苯二甲酸酯类增塑剂
2．脂肪族二元酸酯类
6.2
增塑剂
一． 增塑剂的定义和性能要求
１．增塑剂的定义：
增塑剂——是一种加入到高分子聚合体系中 能增加它们的可塑性、柔韧性或膨胀性的物质
2. 增塑剂的性能要求
1）基本性能要求
增塑剂分子应与高聚物的相容性好，同时还要考虑透明性、塑化效率、刚性、 强度、伸长率、低温柔软性、低温脆性、橡胶状弹性、耐曲挠性、尺寸稳定 性、电绝缘性、耐电压性、介电性、抗静电性和粘合性等。
２）耐久性
包括耐热着色性、耐热老化性、耐光、耐寒、耐酸、耐碱、耐洗涤性耐迁移 性、耐抽出性。
高分子材料助剂
精品文档
6.4聚合物复合材料(fùhécái liào)增强剂、偶联 剂
▪ 聚合物复合材料(fùhécái liào)——以合成树脂为粘接剂，以无机或
▪ 缺点： ▪ 不能解释许多聚合物在增塑剂量低时所
发生的反增塑现象等。
精品文档
2. 增塑剂的作用原理（现在普遍接受的一种(yī zhǒnɡ)说法）
高分子材料的增塑，是由于材料中高聚物分子链间聚集作 用的削弱(xuēruò)而造成的。增塑剂分子插入到聚合物分子 链之间，削弱(xuēruò)了聚合物分子链间的作用力，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，从而使聚合物塑性增加。
提高，还能赋予一定程度的挠屈性。
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6.6 高聚物交联及交联剂
▪ 将线型高分子转变成体型(三维网状结构)高分子的过程称为“交
联”或“硫化(liúhuà)”， ▪ 凡能使高分子化合物引起交联的物质就称为交联剂(也称硫化剂)。
除某些热塑性橡胶外，天然橡胶与各种合成橡胶几乎都需要进行 “硫化”。某些塑料，特别是某些不饱和树脂，也需要进行交联。 ▪ 交联的作用：提高模量、抗张强度等机械物理性能，以及耐温性 和耐候性等。1）橡胶制品通过交联获得宝贵的高弹性；2）热 塑性塑料通过交联获得足够高的玻璃化温度和稳定性；3）涂 料经交联才能成牢固的涂膜，从而具有耐高温、防腐蚀和绝缘 性能；4）胶粘剂和密封胶只有交联才有足够的内聚力，产生
这个理论能解释增塑剂的加入使聚合物粘度减小，流动性 增加，易于成型加工，以及聚合物的性质不会明显改变的原因。 但单纯的润滑理论，还不能说明增塑过程的复杂机理。
高分子材料助剂-概述解析
关于高分子材料及加工
常用高分子材料（塑料）的种类、结构、性能及 其加工应用。
高分子材料常用助剂的特性及使用。 常用塑料品种的结构－加工－性能关系。
通用塑料
聚乙烯 聚丙烯 聚氯乙烯 聚苯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯
工程塑料
聚酰胺 聚碳酸酯 聚酯 聚醚类塑料 氟塑料
粘流态可进行流动性加工
Degradation
Tg
Tf
Td
Temperature
Processing Temperature
Tg
Tf
线型非结晶聚合物的温度、 力学状态及成型加工的关系
Td
熔融纺丝 注射成型 薄膜吹塑 挤出成型 压延成型 中空吹塑成型 真空和压力成型 薄膜和纤维热拉伸 薄膜和纤维冷拉伸
按塑料的 产量和耐热等级 分类：
（1）通用塑料：指一般用途的塑料。 特点：成本低、产量大、用途广泛、性能变化大、制品 多样，但机械性能和耐热性不高设备等工业用途 的塑料，与通用塑料无严格的区分。
特点：强度、刚性、硬度等均比通用塑料高、耐高、低温 性能好，但产量相对小，成本较高。耐热温度大于100oC。 （3）特种工程塑料：耐热等级更高，价格更贵，产量更小。
时间
1907 1927 1927 1930 1936 1936 1938 1938 1939 1941 1942 1942 1943 1943 1943
聚合物名称
酚醛树脂 聚氯乙烯 醋酸纤维素 丁苯橡胶 聚甲基丙烯酸甲酯 聚醋酸乙烯酯 聚苯乙烯
尼龙66 聚偏氯乙烯 聚四氟乙烯 不饱和聚酯 支化聚乙烯 丁基橡胶
热塑性塑料的基本分类和主要品种
塑料
通用塑料
低密度聚乙烯（LDPE） 高密度聚乙烯（HDPE） 聚丙烯（PP） 聚氯乙稀（PVC） 聚苯乙烯（PS）
第六章-现代高分子材料
• 实验2： 橡胶的溶解
• 实验目的：探究体形结构的有机高分子在有 机溶剂中的溶解性。
• 实验用品：废轮胎粉末、汽油，试管。 • 实验步骤：取废轮胎粉末0.5g放入试管中，
加入10mL汽油，振荡试管。观察轮胎粉末是 否溶解及其他现象。
• 实验现象：几分钟后废轮胎粉末只是有一定 程度的胀大，但未溶解。
• 实验结论：橡胶不溶于有机溶剂汽油。
【有机高分子化合物溶解性的小结】 有机高分子化合物都不溶于水； 线型结构的有机高分子能溶解在适当的有机溶剂 中，但溶解过程比小分子缓慢； 而体型结构的高分子在有机溶剂中也不易溶解， 有的只是有一定程度的胀大。
• 注意：不能放进微波炉 中，以免因温度过高而 释出有害物质。
OTHER（其他）
• 常见PC（聚碳酸酯），如水壶 、太空杯、数码产品等
注意：PC在高温情况下易释放出 有毒的物质双酚A，对人体有害 。使用时不要加热，不要在阳 光下直晒
• PA（聚酰胺），即尼龙，多用 于纤维纺织和一些家电等产品 内部的制件。
线型结构
网状结构(体型)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
由于高分子化合物大部分是由小分子聚合而成 的，所以也常被称为聚合物。当小分子连接构 成高分子时，有的形成很长的链状，有的由链 状结成网状。
三、高分子化合物性质探究
• 实验1：有机玻璃的溶解 • 实验目的：探究线型结构的有机高分子在有机溶剂中
的溶解性。 • 实验用品：有机玻璃，三氯甲烷，试管。 • 实验步骤：取有机玻璃粉末0.5g放入试管中，加入
高分子材料是衣、食、住、行和工农业 生产各方面都离不开的材料，其中棉、毛、丝、塑 料、橡胶等都是最常用的。
2、高分子材料的分类
高分子材料 按来源分类
材料科学与工程导论 第6章 高分子材料
聚酰胺（PA） 聚碳酸酯（PC） 聚甲醛（POM） 聚对苯二甲酸丁二醇酯 （PBT） 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯 （ABS） PC
挡 风 板
6.1.3 高分子材料简介
ABS树脂（丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物，ABS是 Acrylonitrile Butadiene Styrene的首字母缩写）是一 种强度高、韧性好、易于加工成型的热塑型高分子材料。
有机玻璃顶棚
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6.1.3 高分子材料简介
▲工程塑料
热稳定性高是其最突出 的特点。使用温度 150~174℃。 用于机械设备等工业。
聚砜（PSU） 聚醚砜（PES） 聚醚醚酮（PEEK） 聚苯硫醚（PPS） 聚四氟乙烯 （PTFE）
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又称尼龙。强 度较高，耐磨、 自润滑性好， 广泛用作机械、 化工及电气零 件。 优良的机械性能， 透明无毒，应用 广泛。
初～40年代末）。
●现代高分子科学阶段（20世纪50年代初～20世纪末）。 ●21世纪的高分子科学—分子设计。
——高分子的概念始于20世纪20年代，但应用更早。1920年， 德国人Staudinger (施陶丁格)发表了“论聚合”的论文，提 出了高分子的概念。
9
6.1.1 高分子材料科学发展简史
高分子科学既是一门应用学科，也是一门基础学科，它
▲单体 用来制备高分子的小分子物质称单体。 高分子的单体： 通过聚合反应能制备高分
子化合物的物质称做单体。
例如乙烯是单体，能聚合 生成聚乙烯。
[ CH2–CH2 ]n
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6.1.2 高分子材料基本概念
▲结构单元 构成大分子的最小重复结构单元，简称结构 单元，或称链节。
[ CH2–CH2 ]n
▲聚合度
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6.2.1 聚合物增塑方法
内增塑方法：是以改变聚合物本身化学组成的方法来削弱聚合物之间的 相互作用，如以弱极性基团取代强极性基团。若在大分子链上引入体积 大的侧基可增加体系的自由体积，削弱大分子之间的相互作用，因而赋 予较大的柔曲性，这和增塑剂的“稀释”作用类似。制备乙酸丙酸纤维 素酯或乙酸丁酸纤维素酯来取代醋酸纤维素酯以获得性能的改进，即是 利用酯基相对体积的不同，而得到特殊的“稀释”效应，获得了增塑剂 的效果。
6.2.1 聚合物增塑方法
例如，在聚氯乙烯分子中，由于氯原子的存在，使聚氯乙烯分子链间有 较强的偶极引力。但在加热的情况下，由于分子链热运动加剧，分子链 间相互的吸引力减弱，距离增大，这时增塑剂分子就可以进入到聚氯乙 烯分子链之间。当增塑剂分子中含有极性基团与非极性部分时，则极性 基团与聚氯乙烯分子链上的极性部分发生偶极吸引力，这样，在冷却后， 增塑剂分子仍可停留在聚氯乙烯中原来的位置，而增塑剂的非极性部分 可将聚氯乙烯分子隔开，增大它们之问的距离，减弱分子链间的吸引力， 从而使聚氯乙烯分子链的运动比较容易，其结果导致聚氯乙烯物理机械 性能的改变，诸如降低高聚物分子链间的聚集力、刚度，使其增加柔软 性、可塑性，降低高聚物的熔融粘度与流动温度。如此就起到了调节性 能和易于加工的作用。
6.2.1 聚合物增塑方法
2、结构增塑 结构增塑作用是指加入少量实际上与聚合物不相混溶的低分子物而使聚 合物力学性能显著改变的效应。 基本原理：增塑剂分布于聚合物超分子结构基元之间，促进大分子聚集 体(而非大分子链节)的相互重排。增塑剂以分子尺寸厚度的薄层分布于 超分子结构单元之间，从而起到了特殊的“润滑”作用。 实际上在某些情况下会产生复合的增塑机理。特别是增塑剂与聚合物之 间为有限混溶时，过量的增塑剂可析出为独立相，体系的力学性能就不 仅决定于聚合物基体的增塑，而且在一定程度上还与聚合物基体相的空 间结构有关。
高分子材料助剂
高分子材料助剂高分子材料助剂高分子助剂是专用于高分子工业为使聚合物配料能顺利加工及获得所需应用性能而添加到高分子基材——树脂中的化学品。
它与树脂、装备一起构成了高分子制品的三大要素。
助剂的功能包括改善成型加工性能使材料顺利加工；提高产量；赋予制品特定功能；改善制品的应用性能如弥补通用树脂的性能缺陷或降低成本。
其中高分子助剂在制品的成型加工中用量微不足道，但其对制品的加工和应用性能的改善和提高却举足轻重。
可以认为，助剂的选择和应用时决定制品成败的关键。
高分子材料助剂可以分为工艺性助剂和功能性助剂。
1、工艺性助剂工艺性助剂用于高分子的加工过程中，改善高分子的加工性能，使之能够顺利通过成型过程并起到降低能耗、缩短成型周期并提高产量和生产效率等作用，常常包括润滑剂、脱模剂、加工改性剂、分散剂等。
1.1 润滑剂与脱模剂润滑剂与脱模剂是配合在高分子树脂中，旨在降低树脂粒子、树脂熔体与加工设备之间以及树脂熔体内分子之间摩擦，改善其成型时流动性和脱模性的助剂，它又可以分为外润滑剂和内润滑剂。
主要产品有烃类（石蜡、聚乙烯蜡）、脂肪酸酯类、脂肪酸皂类等。
1.2 加工改性剂主要用于在高分子制品加工过程中旨在改善塑化性能、提高树脂粘弹性和促进树脂熔融流动的助剂。
例如丙烯酸酯共聚物和含氟聚合物加工助剂-PPA等1.3 分散剂主要用于促进各类助剂在高分子树脂中均匀分散的助剂，多用于母料、着色制品和高填充制品。
主要产品有烃类（石蜡、聚乙烯蜡）、脂肪酸酯类、脂肪酸皂类等2. 功能性助剂功能性助剂可以赋予材料特殊功能同时改善性能。
2.1 稳定化助剂稳定化助剂能抑制或者延缓聚合物在贮存、运输、加工和应用中的老化降解，延长制品使用寿命的助剂，其中又包括抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂和防酶剂等。
抗氧剂用以抑制或者延缓聚合物树脂热氧化降解为主要功能的助剂，分为主抗氧剂、辅助抗氧剂、重金属离子钝化剂、碳自由基捕获剂；光稳定剂又称之为紫外线稳定剂，是用来抑制聚合物树脂的光氧降解，降低紫外线对高分子破坏的助剂，如紫外线光屏蔽剂、紫外线吸收剂、紫外线猝灭剂、自由基捕获剂。
高分子材料助剂
高分子材料助剂高分子材料助剂是指在高分子材料的生产、加工、使用过程中，为了改善其加工性能、物理性能、化学性能、热稳定性、光稳定性等而添加的一类物质。
它们可以在高分子材料的生产过程中作为原料直接加入，也可以在加工过程中作为外加剂添加。
高分子材料助剂的种类繁多，具有多种功能，广泛应用于塑料、橡胶、纤维等高分子材料的生产和加工中。
首先，高分子材料助剂可以改善高分子材料的加工性能。
在高分子材料的生产和加工过程中，往往需要加入一些助剂来改善其加工性能，例如降低熔体粘度、提高流动性、改善成型性等。
这些助剂可以使高分子材料更易于加工成型，提高生产效率，降低生产成本。
其次，高分子材料助剂可以改善高分子材料的物理性能。
通过添加适量的助剂，可以改善高分子材料的力学性能、耐磨性、耐热性、耐候性等。
例如，添加增韧剂可以提高高分子材料的韧性和抗冲击性，添加抗氧化剂可以提高高分子材料的耐老化性能，添加填充剂可以提高高分子材料的硬度和强度。
此外，高分子材料助剂还可以改善高分子材料的化学性能。
在高分子材料的生产和使用过程中，往往需要考虑其与其他物质的相容性、耐腐蚀性、耐化学药品性等。
通过添加一定的助剂，可以改善高分子材料的化学稳定性，使其更适合特定的使用环境和条件。
最后，高分子材料助剂还可以改善高分子材料的热稳定性和光稳定性。
在高温或阳光下，高分子材料往往会发生降解、变色、老化等现象。
通过添加热稳定剂和光稳定剂，可以有效延缓高分子材料的老化过程，提高其使用寿命和稳定性。
总的来说，高分子材料助剂在高分子材料的生产和加工中起着非常重要的作用。
它们可以改善高分子材料的加工性能、物理性能、化学性能、热稳定性、光稳定性等，提高其使用价值和应用范围。
随着高分子材料行业的不断发展和进步，高分子材料助剂的研究和应用也将得到进一步加强，为高分子材料的发展注入新的活力。
高分子材料与助剂
电性能
总结词
高分子材料的电性能是指其在电场作用 下的行为，包括电导率、介电常数、绝 缘性等。
VS
详细描述
高分子材料的电性能主要取决于其分子结 构、极性和电导率。高分子材料在电场作 用下会发生极化现象，表现出介电常数和 介电损耗等性质。同时，高分子材料的电 导率也会受到温度和湿度的影响。高分子 材料的电性能可以通过电导率测试、介电 常数测试、绝缘电阻测试等方式进行测试 。
光学性能
总结词
高分子材料的光学性能是指其对光的折射、 反射、吸收等行为，包括透明度、光泽度、 颜色等。
详细描述
高分子材料的光学性能主要取决于其对光的 折射率和反射率。不同类型的高分子材料具 有不同的光学性能，如聚合物薄膜、塑料镜 片、隐形眼镜等都有特定的光学性能要求。 高分子材料的光学性能可以通过光谱分析、 色度分析、透过率测试等方式进行测试。
热性能
总结词
高分子材料的热性能是指其在温度变化下的行为，包括热膨胀、热传导、热稳定性等。
详细描述
高分子材料的热性能主要取决于其分子链的柔性和内部空隙的大小。在温度变化下，高 分子材料会发生热膨胀和热收缩，同时其热传导性能也会受到影响。高分子材料的热稳 定性是指其在高温下的稳定性和耐热性，可以通过热重分析、差热分析、热氧稳定性测
电剂等。
常用的抗氧剂有酚类和胺类， 紫外线吸收剂有水杨酸酯类和
苯并三唑类。
稳定剂在高分子材料中的应用 需要根据具体的加工和使用条 件选择合适的类型和用量。
填料
填料是高分子材料中常用的助剂之一，主要用于改善材 料的物理性能和化学性能。
填料可以降低高分子材料的成本，提高其耐磨性、耐热 性、绝缘性等性能。
在选择其他助剂时需要考虑其与高分子材料的相容性和稳定性，以及其在加工过程 中的作用机理和效果。
高分子材料助剂
高分子材料助剂高分子材料助剂是一种添加到高分子材料中以改善其性能的化学物质。
它们可以用于塑料、橡胶、纤维和其他高分子材料的生产过程中，以提高产品的质量、稳定性和功能。
高分子材料助剂的种类繁多，可以分为增塑剂、稳定剂、阻燃剂、增强剂、填充剂等多个类别。
其中，增塑剂是其中一类较为常见的助剂。
增塑剂可以增加高分子材料的柔软性、延展性和韧性，使其更易加工和成型。
常见的增塑剂有邻苯二甲酸酯、磷酸酯和脂肪酸酯等。
稳定剂可以帮助高分子材料抵抗氧化、热降解和光降解等不良环境影响。
其作用是通过抑制自由基、金属催化、光敏化和氧化反应等途径来延长高分子材料的寿命。
一些常见的稳定剂包括有机锡化合物、光稳定剂和热稳定剂等。
阻燃剂是一类重要的高分子材料助剂，可使材料具有较好的阻燃性能。
它们可以减缓燃烧速度、减少火焰蔓延和降低有害气体和烟雾的产生。
常见的阻燃剂有溴化物、氯化物和磷化物等。
增强剂用于提高高分子材料的强度、刚度和耐磨性。
主要的增强剂有玻璃纤维、碳纤维和纳米填料等。
填充剂主要是用来调整高分子材料的密度、热导率、膨胀系数和收缩性等性能。
常见的填充剂包括粉末、纤维、颗粒和纳米颗粒等。
高分子材料助剂的应用可以使高分子材料具有更多的应用场景和功能。
例如，通过添加阻燃剂，高分子材料可以在建筑行业中用于制造阻燃墙板、防火门和防火帘等；通过添加增塑剂，可以生产具有良好柔软性的塑料制品，如塑料袋和塑料瓶；通过添加稳定剂，可以延长高分子材料的使用寿命，使其更适用于室外使用等。
总之，高分子材料助剂在高分子材料行业中起着非常重要的作用。
它们能够改善高分子材料的性能，提高产品的质量和功能，拓宽高分子材料的应用领域，为各行各业提供更多的选择。
随着科技的不断进步，高分子材料助剂的研究和应用将会更加深入，从而推动高分子材料行业的发展。
高分子材料助剂课件
根据作用的不同，高分子材料助剂可 以分为加工助剂、稳定助剂、功能助 剂等几大类。
作用与应用领域
作用
高分子材料助剂的主要作用是改善高分子材料的加工性能、 机械性能、光学性能和电气性能等，使其满足各种应用场景 的需求。
应用领域
高分子材料助剂广泛应用于塑料、橡胶、涂料、胶粘剂、纤 维等领域，对提高产品质量、降低生产成本、增加产品功能 等方面具有重粒径等表观性质，初步评估其质 量。
物理性能
测量助剂的密度、折射率、吸湿性等物理性质，以评估其在特定应用 中的适用性。
化学性能
通过化学分析方法，测定助剂的化学组成、官能团等化学性质，以了 解其基本结构和性质。
机械性能
测试助剂在不同条件下的力学性能，如硬度、韧性、耐磨性等，以评 估其在材料加工和使用过程中的性能表现。
高性能化与多功能化的追求
随着高分子材料应用的广泛，对高分子材料性能的要求也越来越高，高分子材料 助剂作为提高高分子材料性能的关键因素，其高性能化和多功能化的需求也越来 越迫切。
高性能化与多功能化的高分子材料助剂能够满足各种特殊应用场景的需求，如高 温、高压、耐腐蚀、抗老化等，为高分子材料的广泛应用提供了有力支持。
产业升级与绿色化的要求
随着环保意识的提高和产业结构的调整，高分子材料助剂 的产业升级和绿色化发展成为必然趋势。
绿色环保的高分子材料助剂能够降低生产过程中的环境污 染，提高资源利用效率，符合可持续发展的要求，是未来 高分子材料助剂的重要发展方向。
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制备工艺
悬浮聚合
将单体、引发剂、分散剂 和其他添加剂在水中进行 聚合，制得高分子材料助 剂。
乳液聚合
将单体、引发剂、乳化剂 等在水或有机溶剂中进行 聚合，形成乳液形式的高 分子材料助剂。
高分子材料助剂介绍
聚合物的添加剂介绍1.介绍现代生活的方方面面均会涉及高分子材料。
高分子材料是由单体分子经聚合而得的高分子量材料，其分子量普遍大于1万。
高分子材料在应用上很少单独使用，几乎所有的高分子材料或多或少都会添加一定的其他物质，以满足不同的使用要求。
实际加工制造以及终端使用过程中，对高分子材料各方面特性有着多元化的要求，如机械结构件对材料的机械性有较高要求，电气零部件要求有良好的绝缘鞋等，因此，单一的添加剂往往难以满足。
根据添加剂实现的功能差异，大致可分为稳定剂、增塑剂、润滑剂、交联剂和固化剂、填充剂、抗冲击剂、抗静电剂等。
实际生产中，根据终端需求，添加多种添加剂，实现高分子材料的复配，满足制品需求。
2.稳定剂高分子材料制品长期暴露于自然或人工环境中，在光、热、氧、水、微生物等缓慢作用下，使高分子的表面结构甚至内部结构发生不可逆的质变或破坏，称之为材料的老化。
材料的老化往往意味着性能的恶化，可分为外观的变化以及物理化学性能的变化。
外观变化有表面变黄、光泽度和透明度的降低、裂纹的产生等；物理化学变化有机械强度和绝缘性能的下降、脆性增加、溶解度等的改变等。
材料的老化是其耐候性或耐久性的直接体现，影响因素诸多，可分为内因和外因。
内因方面，主要取决于高分子链的化学结构和聚集态结构。
化学结构主要取决于化学键的强度，键能越低，键断裂所需能量越小，材料也越容易发生老化。
聚集态结构主要指结晶度。
通常，高分子材料可分为结晶区和无定型区，结晶区密度大于无定型区，氧、水等物质更难渗透进内部结构，因此相应的老化速率也较慢。
外因方面则包括物理因素（光、热、应力、电场、射线等）、化学因素（氧、臭氧、重金属离子、化学介质等）与生物因素（微生物与小动物）。
诸多外因中，以光、氧、热三个因素最为重要。
内因为高分子材料的固有特性，难以通过添加剂等改变。
因此改善高分子材料的老化性能唯有从外因入手。
根据所针对的外部因素的不同，可将添加的稳定剂分为抗氧剂、光稳定剂和热稳定剂三类。
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OO K O SO O SO K
OO
O 2 K O SO
O
O 2O SO + 2 K
O
过硫酸钾和过硫酸铵的性质相近，可互换使用。
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2020/5/3
3. 氧化-还原体系
将有机或无机过氧化物与还原剂复合，可组成氧化-还原 引发体系。 优点：活化能低（40～60kJ/mol），引发温度低 （0～50℃），聚合速率大。 有水溶性和油溶性氧化—还原引发体系之分。前 者用于乳液聚合和水溶液聚合，后者用于溶液聚合 和本体聚合。
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2020/5/3
6.1.2 配位(定向)聚合催化剂
乙烯、丙烯、丁烯、苯乙烯、异戊二烯、丁二烯等是 石油化工中的主要原料。这些都是在热力学很有聚合倾 向的单体，但在很长一段时间内，却未能获得高分子量 聚合物，主要是动力学和引发剂的原因。
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第六章 高分子材料助剂
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2020/5/3
Kevlar防弹衣
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2020/5/3
聚酰亚胺材料
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2020/5/3
6.1 高聚物合成助剂 自由基聚合
阴离子聚合 阳离子聚合 配位聚合
引发剂 催化剂
各种高聚物
缩聚聚合
H O O H 2 H O
• 过氧化氢分子中一个氢原子被有机基团取代，称 为“氢过氧化物”，两个氢原子被取代，称为“有机 过氧化物”。均可用作自由基聚合引发剂。
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2020/5/3
无机过氧化类引发剂
代表品种为过硫酸盐，如过硫酸钾（K2S2O8）和过硫酸铵 [(NH4)2S2O8]。水溶性引发剂，主要用于乳液聚合和水溶 液聚合。分解温度：60～80℃，解离能109-140kJ/mol。
化合物价键有两种分裂方式：
均裂：R ：R → 2R.
活性种可能为自由基、阳离子、阴离子
异裂：A :B → A+ + B-
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2020/5/3
自由基聚合反应的特征 （1）可分为链引发、链增长、链终止等基元反应。 各基元反应活化能相差很大。其中链引发反应速率 最小，是控制聚合过程的关键。
分解特点：一级反应，只形成一种自由基，无诱导分解。 优点：较稳定，但在80-90ºC会激烈分解。
偶氮类引发剂常用于本体聚合，悬浮聚合，溶液聚合。
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2020/5/3
2. 过氧化物类引发剂
最简单的过氧化物：过氧化氢。活化能较高， 220kJ/mol，一般不单独用作引发剂。
自由基聚合在高分子化学中占有极其重要的地位。是人类开发 最早，研究最为透彻的一种聚合反应历程。目前60%以上的聚合 物是通过自由基聚合得到的，如低密度聚乙烯，聚苯乙烯，聚氯 乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚丙烯腈，聚醋酸乙烯，丁苯橡胶， 丁腈橡胶，氯丁橡胶等。
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2020/5/3
引发剂是容易分解成自由基的化合物，分子结构上具有弱键。 在一般聚合温度(40~100℃)下，要求键的离解能100~170kJ/mo 离解能过高或过低，将分解得太慢或太快。
仅具有O-O、S-S、N-O键的一些化合物具有这样的要求
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2020/5/3
自由基聚合
悬浮聚合
本体聚合 乳液聚合 溶液聚合
2020/5/3
1953年德国K.Ziegler以四氯化钛-三乙基铝[TiCl4Al(C2H5)3]作引发剂，在温度(60-90℃)和压力 (0.2-1.5MPa)比较温和的条件下，使乙烯聚合得少支链
(1-3个支链/1000碳原子)、高结晶度(90%)、高熔点 (125-135℃)的HDPE(0.94-0.96g/cm-3)。1954年意大利
Natta进一步以TiCl3-AlEt3作引发剂，使丙烯聚合成等规 聚丙烯(熔点175℃)。
Ziegler-Natta所用的引发剂是过度金属元素和有机金属 化合物的络合体系，单体配位而后插入聚合，产物呈定向 立构。
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2020/5/3
பைடு நூலகம்
Ziegler用TiCl4-AlEt3实现了乙烯的低压聚合，Natta 用TiCl3-AlEt3能使丙烯定向聚合。以后研制成功的类似 引发剂数以千计，虽然组成、结构、状态等方面互有差
异，但均可归入或统称为Ziegler-Natta引发体系。
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2020/5/3
6.1.3 阴离子聚合引发剂
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2020/5/3
引发剂主要是单组份（偶氮化合物和过氧化合物）两 类与双组份（氧化还原体系）之分。
1、偶氮类引发剂
C H 3 C H 3 H 3 CCN = NCC H 3
C N C N
4 5 ~ 6 5 0 C
偶氮二异丁腈 (AIBN)
C H 3
2H 3 CC +N 2 C N
各基元反应如下：
1、链引发： I→ R* R* +M → RM*(单体活性种)
通式 R* + CH 2 =CHX → RCH2-CHX*
2、链增长: RM* + M → RM2* RM2* + M → RM3* ……………… RMn-1* + M → RMn* (活性链)
3、链终止 RMn* → 聚合物
引发剂、催化剂是高聚物合成最关键的助剂
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2020/5/3
乳化剂 分散剂 阻聚剂 调节剂 终止剂 溶剂 功能性单体
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促进反应正常进行 调节分子量及其分布 保证产品质量 改善产品性能
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2020/5/3
6.1.1 自由基聚合引发剂
引发剂- 在聚合反应中引起单体活化而产生自由基的物质
慢引发、快增长、易转移，速终止。
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2020/5/3
（2）只有链增长反应使聚合度增加。从单体转化为 大分子的时间极短，瞬间完成。体系中不存在聚合 度递增的中间状态。聚合度与聚合时间基本无关。
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2020/5/3
（3）单体浓度随聚合时间逐步降低，聚合物浓度逐步提高。 延长聚合时间是为了提高单体转化率。 （4）少量阻聚剂（0.01～0.1%）足以使自由基聚合终止。