高分子材料加工助剂中南民族大学 刘书正 2016.2.27,1.助剂概述,1.1 助剂的概念助剂又称“添加剂”、“配合剂“、“专用化学品”是一类广泛应用于塑料、橡胶、合成纤维、涂料、油墨、造纸、皮革、纺织、印染、食品、化妆品、水泥、石油制品等工业产品的生产和加工过程，旨在改善其加工行为或赋予制品某些特定功能的辅助化学品。,1.1 助剂的含义及其重要性,广义：泛指材料和产品在生产加工过程中为改进 生产工艺 产品性能而加入的辅助物质（化学品）。狭义： 是指那些为改善某些材料的加工性能和最终产品的性能，而分散在材料中对材料的结构无明显影响的少量化学物质。,1.1 助剂的含义及其重要性,助剂在合成材料工业中的地位,助剂是精细化工领域的一大类产品，它的应用遍及国民经济的各个领域。是“工业味精”。助剂在聚合物配方中微不足道，但对产品性能的改善和提高具有举足轻重的作用。 没有助剂的配合，就没有塑料、橡胶工业的发展。 如今琳琅满目的塑料、橡胶制品无一不体现着助剂的功能与作用。 PP（聚丙烯） 在150 0.5h严重老化，加入稳定剂，寿命提高到2000h。,1.1 助剂的含义及其重要性,1.1 助剂的含义及其重要性,1.1 助剂的含义及其重要性,1.1 助剂的含义及其重要性,B 剂 环氧树脂E-51 白炭黑（疏水型） TiO2(钛白粉) 纳米碳酸钙 催化剂 己二酸二辛酯 KH-792（或KBM-603、A-1120） N-（-氨乙基）-氨丙基三甲氧基硅烷）,A 剂A：MS树脂 B：白炭黑（疏水型） C：纳米碳酸钙 D：己二酸二辛酯 E：聚醚多元醇 F：炭黑 G： A-171（乙烯基三甲氧基硅烷） H： DMP-30,从广义上分为 合成用助剂 合成反应中加入的助剂包括： 催化剂、引发剂、溶剂、分散剂、乳化剂、阻聚剂调节剂、终止剂等加工用助剂 在加工过程中所添加的助剂包括：增塑剂、稳定剂、阻燃剂发泡剂、固化剂、硫化剂促进剂、油剂等本课所讨论的助剂基本上框定在加工助剂方面。,1.2 助剂的类别,按化学性质来分 无机助剂有机助剂 按来源来分 天然助剂合成助剂 按分子量来分 低分子助剂高分子助剂,1.2 助剂的类别,而比较通行的方法是按照助剂的功能和作用进行分类，包括稳定 化助剂、改善力学性能的助剂、提高加工性能的助剂、柔软化与 化的助剂、改变表面性能的助剂、改变色光的助剂、难燃与抑烟 其它。,1.2.1 稳定化助剂,凡能阻缓材料变质的物质称为稳定剂。, 抗氧剂 延缓或抑制塑料氧化速度；主抗氧剂辅助抗氧剂重金属离子钝化剂 光稳定剂 加入到塑料的配方中，改善塑料的耐日光性、防止或降低日光中紫外线对塑料的破坏的助剂统称为光稳定剂；紫外线光屏蔽剂紫外线吸收剂紫外线猝灭剂,1.2 助剂的类别,1.2.1 稳定化助剂,1.2 助剂的类别, 热稳定剂 它的主要作用就是抑制或防止树脂在加或使用过程中受热而降解；主稳定剂（铅盐类、金属皂类、有机锡类等） 辅助稳定剂（环氧化合物类、亚磷酸酯类、多元醇类等） 复合热稳定剂 防酶剂 防止制品易受霉菌等微生物的侵蚀而酶，发生微生物降解和老化；,1.2.1 稳定化助剂,1.2 助剂的类别,1.2.2 改善力学性能的助剂,可使塑料制品的力学性能如冲击强度、拉伸强度、模量、耐蠕变性能等得到提高的助剂。, 交联剂 有机过氧化物 与助交联剂并用硫化剂 与其配合使用的还有硫化促进剂、硫化活化剂和防焦剂光敏剂 固化剂 是指用于液态热固性树脂的固化，实质上是特殊的交联剂。例如环氧树脂的固化，固化剂常用的有胺类、酸酐、低分子聚酰胺。,1.2 助剂的类别,抗冲击改进剂没有增塑的聚氯乙烯硬片、硬板等性能脆，聚苯乙烯、聚丙烯等耐冲击性能较低，为了改善其冲击性能，故在他们的共混改性中掺混了如ABS，MBS等。,1.2 助剂的类别,1.2.2 改善力学性能的助剂,增容剂与偶联剂 增容剂：凡是能够增加相容性低的共混树脂间的相界面的结合牢度的物质称为增容剂。偶联剂：是某些具有特定基团的化合物，他能 通过化学的或物理的作用将两种性质差异很大的，原来不易结合的材料牢固地结合起来。,1.2 助剂的类别,1.2.2 改善力学性能的助剂,1.2.3 提高加工性能的助剂,凡是能改善树脂配合料在成型加工中的流动性，防止熔体与加工机械表面的粘附，利于从模具中脱出，从而使生产顺利地进行的助剂。, 润滑剂与脱模剂 其主要用于热塑性树脂特别使PVC的成型加工，以改善树脂成型时的流动性和脱模性 。外润滑剂内润滑剂 防粘闭剂 为了防止塑料薄膜或片层间的粘结，使其易于揭开而加入的助剂。,1.2 助剂的类别,1.2.4 柔软性和轻质化的助剂, 增塑剂 它是指增加塑料的可塑剂，改善在成型加工时树脂的流动性，并使制品具有柔韧性的有机物质。 发泡剂 它主要用于泡沫塑料的制造，包括物理发泡剂和化学发泡剂两大类。,1.2 助剂的类别,1.2.5 改变表面性能的助剂, 抗静电剂 防雾剂 表面改性剂,1.2 助剂的类别,1.2.6 改变色光的助剂, 着色剂染料颜料（无机颜料和有机颜料） 荧光增白剂 它是一些能发射蓝色荧光的物质， 可以使发黄白度差的制品增白，从而提高其白度。,1.2 助剂的类别,1.2.7 难燃化与抑烟助剂 阻燃剂 抑烟剂,此外，还有填充剂、增强纤维、成核剂、分散剂等。,1.2 助剂的类别,1.3 助剂应用中的一些问题 助剂与树脂的相容性各种助剂与特定的树脂之间都有一定的相容性范围，超出这个范围，助剂会很快地析出。固体助剂的析出俗称“喷霜”，液体助剂的析出称为“渗出”或俗称“出汗”。 助剂对加工条件的适应性要求所用助剂有较高的耐热性和低挥发性；各助剂之间不发生化学反应 助剂的多重性, 充分发挥助剂间的协同作用协同效应是指两种或两种以上助剂适当配合使用时相互间增效的作用。对抗作用 助剂对制品性能的影响 助剂在配料中的混合操作程序及工艺条件 制品用途对助剂的制约 助剂的价格,1.3 助剂应用中的一些问题,1.4 助剂的特点,（1）、小批量，多品种 表面活性剂16000个品种，常用有1200种 （2）、添加量不一 抗氧剂和光稳定剂用量不超过树脂用量的1增塑剂和填充剂的用量可达10%-50以上食品添加剂为106 （3）、 类型不一液体；粉末；小分子结构；大分子结构；有机的；无机的 （4）、多种助剂复配使用,（1）大吨位品种趋于大型化和集中生产（2）新功能助剂研究继续活跃 适应聚合物改进要求的功能性助剂成为世界助剂开发的一大趋势。就目前来说，比较活跃的研究领域包括： 旨在改善聚烯烃加工操作性能的含氟聚合物加工助剂； 提高聚丙烯（PP）、聚对苯二甲酸丁酯（PBT）、聚对苯二甲酸乙二酯（PET）等不完全结晶树脂的透明性、光泽度及机械物理性能的成核剂； 减少环境公害，促进树脂降解的光降解剂和生物降解剂；,1.5 助剂的发展,（2）新功能助剂研究继续活跃赋予农膜保温性能的红外吸收剂； 改善薄膜表面性能的防雾滴剂； 可降低洗涤温度的漂白活化剂； 对铝制品适用的低pH值的无腐蚀酸性清洗剂、洗白清洗剂、无硅清洗剂等。,1.5 助剂的发展,（3）、助剂分子结构日臻完善 完善助剂分子的官能团结构是提高助剂应用性能的积极措施。 （4）助剂开发顺应全球环保、卫生及安全性潮流 随世界工业生产和科学技术的发展，人们对与人类生存休戚相关的食品卫生与环境保护意识日益增强，所以有关助剂生产、应用的限制法规越定越严，顺应这一潮流，助剂将趋向于低毒性、耐抽出、无污染方面发展。 （5）助剂多功能化趋势 多种官能团的功能化作用，追求一剂多能是多年来助剂研究者们的目标。如酸性缓蚀剂主攻方向之一是开发喹啉、吡啶类改性产品，含有疏水基的N-（芳香基）吡啶就兼有缓蚀剂、破乳剂、阳离子表面活性剂的功能。,1.5 助剂的发展,（6）复配型助剂和集装化技术进展迅速 受法规、成本、效能种种因素的制约，全新结构助剂产品的开发愈加困难，而且事实上也不可能使同一结构的化合物满足产品加工所有性能的要求。因此，根据各种助剂之间的协同作用原理，复配或集装于一体，不失为提高助剂效能的有效措施。（7）助剂高分子量化趋势 迁移和抽提损失是影响助剂使用卫生性和效能持久性的致命因素。高分子量化一方面提高了助剂的耐热稳定性，有效抑制其在高温加工条件下的挥发损失；另一方面，耐迁移性和低抽出性还保证了制品的表面卫生和效能持久。,1.5 助剂的发展,（8）反应型助剂稳步发展 反应型助剂分子内含有反应性基团，它们在制品加工中可以与基体反应并形成键合官能团。一般地说，反应型助剂具有添加量小、不迁移和持久性好等优点，但高的价格和应用技术性强又限制了它们的推广和应用。（9）成本 - 效能平衡性 成本和效能往往是一个矛盾的两个方面。寻求二者的统一是助剂开发应用中不容忽视的问题。,1.5 助剂的发展,发展动态（1）助剂门类继续扩大，新功能助剂不断涌现 （2）助剂的改性理论和应用技术研究更加深入 （3）复合化技术日趋成熟 （4）全球卫生审查制度更加严格，无毒、无害化是助剂品种开发的永恒主题。,1.5 助剂的发展,课程以最重要，最具代表性的应用面广的助剂类型介绍。,内容 要求增塑剂 基本概念 1、全面了解各类助剂概况 抗氧剂 分类 应用；掌握其作用原理 热稳定剂 作用机理 2 掌握典型品种的合成工艺 光稳定剂 典型品种的合成工艺 明确各品种的构效关系。 阻燃剂 发展概况和趋势 交联剂 润滑添加剂 抗静电剂和柔软剂 流动性能改进剂,