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高分子成型加工原理第三章成型用的物料及其配制
5.增塑效果的评价
(1)相容性 渗出时间:(繁复) 溶度参数:溶度参数值≤1
(2)增塑剂的效率 使聚合物某一特定性质(Tg、容积电阻等)
达到一定变化值时所需增塑剂用量的重量比。 (3)相对增塑效率
某一增塑剂使PVC达数。
影响迁移速率的因素: ①对接触聚合物的亲和力; ②在已增塑聚合物和与之相接触聚合物中的 扩散速率; ③温度和压力。
(3)萃出; 制品中的增塑剂因与溶剂接触而被洗去。
(4)渗出; 聚合物中所加增塑剂的量超过一定值后,从
制品中游离出来的现象。
3.增塑剂的分类 (1)按化学组成分: ①邻苯二甲酸二元酯(C4~C13)
1.分子量大小及其分布
直接影响制品的性能、配料和加工性能。
2.颗粒结构和粒度
疏松型:易于吸收增塑剂,配制时所需温度较低, 时间较短;
紧密型:不易吸收增塑剂,配制时所需温度较高, 时间较长。
粒度主要影响混合的均匀性,粒度大与其它添加剂 接触少,容易造成混合不匀现象,颗粒大,不易塑 化或塑化不完全。过细的粒子易造成粉尘飞扬和容 积计量的困难。
第三章 成型用的物料及其配制 3.1 概述
工业上用作成型的塑料有粉料、粒料、溶液和 分散体等几种。完成配制的方法大都靠混合,使它 们形成均匀的复合物。
3.2 粉料及粒料
将加入各种助剂的树脂复合物制成粉料或粒料 的目的主要是为了装卸、计量和成型等操作提供方 便。
3.2.1 粉料和粒料的组成
由聚合物和助剂两类物质组成,聚合物为主要 成分。
1.紫外线抗御剂
紫外线引起聚合物分子的降解。使制品开裂、起霜、 变色、退光、性能变劣、起泡、粉化等。 (1)作用方式 紫外线吸收剂(蔽光剂) 能量转移剂 (2)常用种类 ①2-羟基二苯甲酮的衍生物(价格低、性能好); ②2(2-羟基苯)连二氮杂茚衍生物; ③取代的丙烯酸酯类; ④芳酯类(水杨酸芳酯、间苯二酚酯); ⑤含镍络合物(硫代双酚、氨磺酸和膦酸的镍盐,镍络 合物。有毒);
芳基仲胺类:Ar2NH结构,大多数有颜色。深色制品,橡 胶工业。
利用不稳定的氢原子与自由基或增长链发生作用:
单体型:粘度0.03Pa.s 聚合体型:粘度20~100Pa.s
(4)按应用性能分: 双季戊四醇酯
耐热型增塑剂 偏苯酸散酯 癸二酸二辛酯
耐寒型增塑剂 己二酸二辛酯
耐燃型增塑剂 磷酸酯 含氯增塑剂
耐霉菌型增塑剂:磷酸酯类
无毒、低毒增塑剂等。
4.增塑机理
聚合物大分子链间以次价 键力相联结,是一种动平 衡,并使聚合物具有刚性。 加入增塑剂后,增塑剂分 子因溶剂化和偶极力作用 插入聚合物分子之间,并 与聚合物分子的活性中心 发生联结,保持动平衡, 从而减少聚合物之间的联 结点,削弱分子间力,从 而得到一系列性能的改善。
O C OR
C OR O
用作主增塑剂,DOP最常用。
②二元脂肪酸酯
辅助增塑剂,低温性能较好,并可对塑料起一定 的润滑作用,与PVC相容性较差,且价格较贵。
O
O
RO C (CH2)4-8 C OR
③磷酸酯
(RO)3 P O
脂肪族的磷酸酯如:TBP、TOP与PVC相容性很 好,耐寒性、阻燃性很好,但热稳定性较差,常用 于低温使用或需阻燃的PVC制品中。磷酸与酚类缩 合成的磷酸酯TCP,耐寒性较差,但电气绝缘性良 好。
二、增塑剂
增塑剂是塑料添加剂中用量最大的一种,主要 用于PVC中,在醋酸乙烯树脂、尼龙、纤维素树脂、 丙烯酸树脂中也有一定量的应用。
增塑剂是为降低塑料的软化温度范围和提高其 加工性、柔韧性或延展性而加入的低挥发性或挥发 性可忽略的物质。
1.对增塑剂的要求
(1)对聚合物的相容性好;
(2)增塑效率高,挥发性低;
助剂:为使复合物或其制品具有某种特性而加入的 一些物质(包括增塑剂、阻燃剂、防霉剂、着色剂 等)。 一、聚合物(树脂)
塑料的主要成分,决定制品的基本性能。
压制品中,聚合物应成为均一相,其作用在于 将各种助剂混合粘结成一个整体,从而具有一定的 物理力学性能。
聚合物本身的性能对加工性能和产品性能的影响:
⑤其它
聚酯类(辅)、羟酸酯(主)、烷基磺酸酯(主)、氯化 石腊(M-41、M-50)(辅、阻燃)、偏苯散酸酯等。
(2)按对聚合物的相容性分:
分为主增塑剂和辅助增塑剂。 主增塑剂与塑料几乎能按任意比例互溶。 辅助增塑剂在塑料中只有一定的溶解度,只能配合主增塑 剂使用,而不能单独使用。
(3)按结构分:
(3)化学稳定性高,对光、热稳定性好;
(4)无色、无臭、无毒、不燃、吸水量低; (5)水、油、溶剂等中的溶解度和迁移性小,介
电性好; (6)制品外观和手感好,耐霉菌、污染、价廉等。 相容性和低挥发性是最基本的要求。 2.增塑剂的损失 (1)挥发度; (2)游移;
增塑剂从已增塑的聚合物中向与它接触的另一种 聚合物中迁移的现象。
⑥炭黑、氧化锌、氧化钛、絮凝状金属(光屏蔽剂); ⑦三嗪系紫外线吸收剂。
根据聚合物的光降解机理,合理选用。 2.抗氧剂
制止或推后聚合物在正常或较高温度下的氧化。 用量:0.01~1%
聚烯烃类、聚苯乙烯、聚甲醛、聚苯醚、聚氯乙烯、 ABS等都易氧化。
作用机理:
(1)自由基或增长链的终止剂(自由基捕捉剂、防老剂) 化合酚类:烷代单酚、烷撑双酚、烷代多酚(塑料工业)。
④环氧增塑剂
O O
CH2
O
C O
RCH CHR' O
CH O C RCH CHR'
O O
CH2 O C RCH CHR'
环氧大豆油 ESO
O
C OC8H17 O
C OC8H17
O
环氧四氢邻苯二甲 酸二辛酯 EPS
辅助增塑剂,分为环氧油、环氧脂肪酸单酯及环 氧四羟基邻苯二甲酸二元酯。
低温性能好,并且能起热稳定剂的作用。
DOP 100 DBP 81 DOIP 103 DOA 97 TXP 102 TCP 112 氯化石腊(40%Cl)220
6.PVC常用的增塑剂 几乎都是酯类。 邻苯二甲酸酯类,成本低,性能均衡。
三、稳定剂 在成型加工和使用期间为了有助于材料性能
保持原始值或接近原始值而在塑料配方中加入的 物质。
目的:制止或抑制聚合物因受外界因素(光、热、 氧、细菌、霉菌以及长期存放等)所引起的破坏 作用。