高分子材料专业必备知识

塑料助剂
阻燃剂
阻燃机理
吸热作用
任何燃烧在较短的时间所放出的热量是有限的，如果能在较短的时间吸收火源所放出的一部分热量，那么火焰温度就会降低，辐射到燃烧表面和作用于将已经气化的可燃分子裂解成自由基的热量就会减少，燃烧反应就会得到一定程度的抑制。

覆盖作用
阻燃剂在高温下能形成玻璃状或稳定泡沫覆盖层，隔绝氧气，具有隔热、隔氧、阻止可燃气体向外逸出的作用，从而达到阻燃目的。

抑制链反应
根据燃烧的链反应理论，维持燃烧所需的是自由基。

阻燃剂可作用于气相燃烧区，捕捉燃烧反应中的自由基，从而阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止。

不然气体窒息
阻燃剂受热时分解出不燃气体，将可燃物分解出来的可燃气体的浓度冲淡到燃烧下限以下。

同时也对燃烧区内的氧浓度具有稀释的作用，阻止燃烧的继续进行，达到阻燃的作用。

分类
按用法分类
反应型
通过化学反应在高分子材料中引入阻燃基团，从而提高材料的抗燃性，起到阻止材料被引燃和抑制火焰的传播的目的
添加型
在阻燃剂类型中，添加型阻燃剂占主导地位，使用的范围比较广，约占阻燃剂的85%，反应型阻燃剂仅占15%。

按组分分类
无机盐类阻燃剂
氢氧化铝、氢氧化镁
氯化铵
磷酸一铵、磷酸二铵
无机阻燃剂具有无毒、无害、无烟、无卤的优点，广泛应用于各类领域，需求总量占阻燃剂需求总量一半以上，需求增长率有增长趋势
硼酸
有机阻燃剂
卤系
磷酸酯
卤代磷酸酯
六溴水散体
十溴－三氧化二锑阻燃体系
有机-无机混合阻燃剂
按所含阻燃元素分
卤系阻燃剂
磷系阻燃剂
氮系阻燃剂
磷－卤系阻燃剂
磷－氮系阻燃剂
铝镁系阻燃剂
抗氧剂/防老剂
有机化合物的热氧化过程是一系列的自由基链式反应，在热、光或氧的作用下，有机分子的化学键发生断裂，生成活泼的自由基和氢过氧化物。

氢过氧化物发生分解反应，也生成烃氧自由基和羟基自由基。

这些自由基可以引发一系列的自由基链式反应，导致有机化合物的结构和性质发生根本变化。

抗氧剂的作用是消除刚刚产生的自由基，或者促使氢过氧化物的分解，阻止链式反应的进行。

能消除自由基的抗氧剂有芳香胺和受阻酚等化合物及其衍生物，称为主抗氧剂;能分解氢过氧化物的抗氧剂有含磷和含硫的有机化合物，称为辅助抗氧剂。

分类
主抗氧剂
芳香胺类抗氧剂
抗氧剂DNP
受阻酚类抗氧剂
抗氧剂1010
抗氧剂1076
抗氧剂CA
抗氧剂BHT
抗氧剂264
辅助抗氧剂
硫代二丙酸双酯
硫代二丙酸双十二碳醇酯
抗氧剂DLTP
硫代二丙酸双十四碳醇酯
硫代二丙酸双十八碳醇酯
亚磷酸酯
亚磷酸三辛酯
亚磷酸三癸酯
亚磷酸三(十二碳醇)酯
亚磷酸三(十六碳醇)酯
抗氧剂TNP
抗氧剂TPP
防静电剂ASA
抗静电剂一般都具有表面活性剂的特征，结构上极性基团和非极性基团兼而有之。

常用的极性基团(即亲水基)有:羧酸、磺酸、硫酸、磷酸的阴离子，胺盐、季铵盐的阳离子，以及-OH、-O-等基团，常用的非极性基团(即亲油基或疏水基)有:烷基、烷芳基等，从而形成了纤维工业常用的五种基本类型的ASA，即胺的衍生物，季铵盐，硫酸酯、磷酸酯以及聚乙二醇的衍生物
外涂型
多为阳离子型抗静电剂,
也有一些为两性型和阴离子型抗静电剂;
外涂型抗静电剂是指涂在高分子材料表面所用的一类抗静电剂。

一般用前先用水或乙醇等将其调配成质量分数为0、5 %~2、0 %的溶液,
然后通过涂布、喷涂或浸渍等方法使之附着在高分子材料表面,
再经过室温或热空气干燥而形成抗静电涂层
外涂型抗静电剂的作用机理[1]
此类抗静电剂加到水里, 抗静电剂分子中的亲水基就插入水里, 而亲油基就伸向空气。

当用此溶液浸渍高分子材料时, 抗静电剂分子中的亲油基就会吸附于材料表面。

浸渍完后干燥, 脱出水分后的高分子材料表面上, 抗静电剂分子中的亲水基都向着空气一侧排列, 易吸收环境水分, 或通过氢键与空气中的水分相结合, 形成一个单分子导电层, 使产生的静电荷迅速泄漏而达到抗静电目的。

内混型
非离子型和高分子永久型抗静电剂为主,
阴、阳离子型在某些品种中也可以添加使用
内混型抗静电剂是指在制品的加工过程中添加到树脂内的一类抗静电剂。

常将树脂和添加其质量的0、3 %~3、0 %的抗静电剂先机械混合后再加工成型
表面活性剂类内混型抗静电剂的作用机理
在高分子材料成型过程中, 如果其中含有足够浓度的抗静电剂, 当混合物处于熔融状态时, 抗静电剂分子就在树脂与空气或树脂与金属(机械或模具) 的界面形成最稠密的取向排列, 其中亲油基伸向树脂内部, 亲水基伸向树脂外部。

待树脂固化后, 抗静电剂分子上的亲水基都朝向空气一侧排列, 形成一个单分子导电层。

在加工和使用中, 经过拉伸、摩擦和洗涤等会导致材料表面抗静电剂分子层的缺损, 抗静电性能也随之下降。

但是不同于外涂敷型抗静电剂, 经过一段时间之后, 材料内部的抗静电剂分子又会不断向表面迁移, 使缺损部位得以恢复, 重新显示出抗静电效果。

由于以上两种类型抗静电剂是通过吸收环境水分, 降低材料表面电阻率达到抗静电目的, 所以对环境湿度的依赖性较大。

显然, 环境湿度越高, 抗静电剂分子的吸水性就越强, 抗静电性能就越显著。

高分子永久型抗静电剂的作用机理
高分子永久型抗静电剂是近年来研究开发的一类新型抗静电剂, 属亲水性聚合
物。

当其和高分子基体共混后, 一方面由于其分子链的运动能力较强, 分子间便于质子移动, 通过离子导电来传导和释放产生的静电荷; 另一方面, 抗静电能力是通过其特殊的分散形态体现的。

研究表明: 高分子永久型抗静电剂主要是在制品表层呈微细的层状或筋状分布, 构成导电性表层, 而在中心部分几乎呈球状分布, 形成所谓的"芯壳结构", 并以此为通路泄漏静电荷。

因为高分子永久型抗静电剂是以降低材料体积电阻率来达到抗静电效果, 不完全依赖表面吸水, 所以受环境的湿度影响比较小。

相容剂
相容剂又称增容剂，是指借助于分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合在一体，进而得到稳定的共混物的助剂，这里是指高分子增容剂非反应型相容剂
非反应型相容剂是目前比较通用相容剂。

在不相容的高分子体系中通过添加非反应型相容剂而实现相容化的方法，在高分子合金技术中是最常见的。

非反应型相容剂一般为共聚物，可以是嵌段共聚物，也可以是接枝共聚物或无规共聚物。

反应型相容剂
反应型相容剂是一种同非极性高分子主链Pc及活性基团(如羟基、环氧基组成，多为无规的)组成的聚合物。

由于它的非极性高分子主体能与共混物中的非极性聚合物相容，而极性基团又能与共混物的极性聚合物的活性基团反应或键合，故能起到很好的相容作用。

环状酸酐型(MAH)
羧酸型
环氧型
恶唑啉型
酰亚胺型
异氰酸酯型
低分子型
增韧剂
橡胶类增韧剂
乙丙橡胶(EPR)
聚丁二烯橡胶(BB)
丁基橡胶
丁腈橡胶
丁苯橡胶
热塑性弹性体类增韧剂
苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体(SBS)
甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物(MBS)
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA)
氯化聚乙烯(CPE)
增塑剂
脂肪族二元酸酯类
苯二甲酸酯类(包括邻苯二甲酸酯类、对苯二甲酸酯类)
苯多酸酯类
苯甲酸酯类
多元醇酯类
是聚氯乙烯和醋酸乙烯的主增塑剂，加工温度低，塑化时间短，可以用于涂料、PVC塑料颗粒、非填充压延膜、人造革、电缆料、板材、片材、软硬管材、鞋底料、橡胶条、发泡料、薄膜、阻燃传送带、PVC和石棉地板料和挤塑料、非填充压延薄膜、压延膜、印花膜、人造革、煤气管、橡塑条、涂宿苫布、泡沫片材、型材、管材、发泡以及各种鞋料、聚醋酸乙烯乳液粘合剂等以及部分电缆造粒行业。

特别适用于PVC塑钢门窗、PVC异型材、PVC板材、装饰材、发泡硬板等一切使用增塑剂的产品中。

氯化烃类
环氧类
环氧大豆油、环氧乙酰亚麻油酸甲酯、环氧糠油酸丁酯、
环氧蚕蛹油酸丁酯、环氧大豆油酸辛酯、9，10-环氧硬脂酸辛酯等
无毒、耐热和耐光稳定性能好，
在许多国家被允许用于食品及医药的包装材料。

柠檬酸酯类
聚酯类
开口剂
有机类开口剂
油酸酰胺
无机类开口剂
二氧化硅
硅藻土
滑石粉
润滑剂
外润滑剂
改善聚合物熔料与设备的热金属表面的摩擦状况，使塑件容易脱模，它与聚合物的相容性较差，容易从熔料中往外迁移，在成型过程中能在熔料与模具间形成一层很薄的隔离膜，使塑料不粘住模具表面。

天然石蜡
内润滑剂
内润滑剂与聚合物有良好的相容性，它在聚合物内部起着降低聚合物分子间内聚力的作用，从而改善塑料熔料的内摩擦生热和熔体的流动性。

内润滑剂和聚合物长链分子间的结合是不强的，它们可能产生类似于滚动轴承的作用，因此其自身能在熔体流动方向上排列，从而互相滑动，使得内摩擦力降低，这就是内润滑的机理。

低分子量的聚合物：聚乙烯蜡、低分子量聚丙烯
光稳定剂
光稳定剂的作用机理因自身结构和品种的不同而有所不同。

有的可以屏蔽、反射紫外线或吸收紫外线并将其转化为无害的热能；
有的可猝灭被紫外线激发的分子或基团的激发态，使其回复到基态，
排除或减缓了发生光氧化还原反应的可能性；
有的因捕获因光氧化还原产生的自由基，从而阻止了导致制品老化的自由基反应，使制品免遭紫外线破坏。

作用机理
光屏蔽剂
它的作用就像在聚合物和光辐射之间设置了一道屏障，使光不能直接辐射到聚合物的内部，令聚合物内部不受紫外线的危害，从而有效地抑制光氧化降解。

这是异类能够遮蔽或反射紫外线的物质，使光不能透入高分子内部，从而起到保护高分子的作用。

光屏蔽剂有碳黑、氧化钛等无机颜料和酞菁蓝、酞菁绿等有机颜料，其中碳黑屏蔽效果最好
紫外线吸收剂(UV absorber)
它的作用机理在于能强烈地吸收聚合物敏感的紫外光，
并能将能量转变为无害的热能形式放出。

紫外线吸收
剂能有效地吸收波长为290~410nm的紫外线，而很
少吸收可见光，它本身具有良好的热稳定性和光稳定性。

羟基二苯甲酮类
苯并三唑类
水杨酸酯类
三嗪类
取代丙烯腈类
猝灭剂(quencher)
可以接受塑料中发色团所吸收的能量，并将这些能量以热量、荧光或磷光的形式发散出去，使其回到基料，从而保护聚合物免受紫外线的破坏。

猝灭剂是通过分子间能量的转移来消散能量的，故又称为能量转移剂。

它对聚合物的稳定效果很好，多用于薄膜和纤维。

主要是一些二价的有机镍螯合物。

由于有机镍光稳定剂具有良好的性能，20世纪80年代新品种开放比较活泼，近年来，有机镊络合物因重金属离子的毒性问题，又可能被其他无毒或低毒猝灭剂取代。

自由基捕获剂
这类光稳定剂能捕获高分子中所生成的活性自由基，从而抑制光氧化过程，达到光稳定目的。

主要是受阻胺光稳定剂（HALS）。

HALS是发展最快、最有前途的异类新型高小光稳定剂，在国际上年平均需求增长率为20%~30%。

热稳定剂
有机锡稳定剂
高效，具有高透明性，耐热性优良，并耐硫化污染
月桂酸酯类有机锡
马来酸酯类有机锡
硫醇类有机锡
钙锌稳定剂
由钙盐、锌盐、润滑剂、抗氧剂等为主要组分采用特殊复合工艺而合成。

它不但可以取代铅镉盐类和有机锡类等有毒稳定剂，而且具有相当好的热
稳定性、光稳定性和透明性及着色力。

实践证明，在PVC 树脂制品中，加工性能好，热稳定作用相当于铅盐类稳定剂，是一种良好的无毒稳定剂
抗菌剂
无机抗菌剂
利用银、铜、锌等金属的抗菌能力，通过物理吸附离子交换等方法，将银、铜、锌等金属(或其离子)固定在氟石、硅胶等多孔材料的表面制成抗菌剂，然后将其加入到相应的制品中即获得具有抗菌能力的材料。

水银、镉、铅等金属也具有抗菌能力，但对人体有害;铜、镍、铅等离子带有颜色，将影响产品的美观，锌有一定的抗菌性，但其抗菌强度仅为银离子的1/1000 。

因此，银离子抗菌剂在无机抗菌剂中占有主导地位。

银离子类抗菌剂是最常用的抗菌剂，呈白色细粉末状，耐热温度可达1300℃以上。

银离子类抗菌剂的载体有玻璃、磷酸锆、沸石、陶瓷、活性炭等。

有时为了提高协同作用，再添加一些铜离子、锌离子。

此外还有氧化锌、氧化铜、磷酸二氢铵、碳酸锂等无机抗菌剂。

有机抗菌剂
有机抗菌剂的主要品种有香草醛或乙基香草醛类化合物，常用于聚乙烯类食品包装膜中，起抗菌作用。

另外还有酰基苯胺类、咪唑类、噻唑类、异噻唑酮衍生物、季铵盐类、双呱类、酚类等。

目前有机抗菌剂的安全性尚在研究中。

一般来说有机抗菌剂耐热性差些，容易水解，有效期短。

天然抗菌剂
天然抗菌剂主要来自天然植物的提取，如甲壳素、芥末、蓖麻油、山葵等，使用简便，但抗菌作用有限，耐热性较差，杀菌率低，不能广谱长效使用且数量很少。