情景1任务聚乙烯阻燃料用原材料的选择

材 料 改 性 技 术 1 、 课 程 性 质 及 作 用 2 、 课 时 分 配 3 、 考 核 方 式 4 、 课 程 内 容 设 计 5 、 参 考 书 一 、 课 程 性 质 及 作 用 材 料 改 性 技 术 是 高 职 高 专 材 料 工 程 技 术 专 业 一 门 主干 核 心 学 习 领 域 . 材 料 改 性 技 术 的 主 要 任 务 以 典 型 高 分 子 产 品 改 性 技术 为 载 体 ， 用 实 训 项 目 来 检 验 教 学 效 果 ， 通 过 项 目 教 学 ，使 学 生 通 过 本 课 程 的 学 习 ， 理 解 材 料 改 性 的 基 本 原 理 ， 掌握 材 料 改 性 的 基 本 工 艺 过 程 、 技 术 要 点 与 改 性 材 料 的 物 性变 化 ， 具 有 对 高 分 子 材 料 改 性 初 步 设 计 能 力 ， 为 毕 业 设 计、 顶 岗 实 习 及 今 后 从 事 材 料 生 产 打 下 良 好 基 础 。 材 料 改 性 技 术二 、 课 时 分 配 本 课 程 计 划 总 学 时 6 4 课 时 ， 其 中 理 论 课 时 为 4 0 ， 实 训 课 时为 2 4 。 三 、 考 核 方 式 平 时 占 4 0 %（ 含 期 中 测 验 ） ， 实 验 占 2 0 %， 期 末 占 4 0 % 。 四 、 课 程 内 容 及 设 计 情 景 一 、 聚 乙 烯 阻 燃 料 的 生 产任 务 一 、 聚 乙 烯 阻 燃 料 用 材 料 的 选 择任 务 二 、 聚 乙 烯 阻 燃 料 的 制 备任 务 三 、 聚 乙 烯 阻 燃 料 性 能 测 试情 景 二 、 UPR玻 璃 钢 的 生 产任 务 一 、 UPR玻 璃 钢 用 原 材 料 的 选 择任 务 二 、 UPR玻 璃 钢 的 制 备任 务 三 、 UPR玻 璃 钢 性 能 测 试情 景 三 、 NBR/PVC耐 油 密 封 圈 的 生 产任 务 一 、 NBR/PVC耐 油 密 封 圈 用 材 料 选 择 任 务 二 、 NBR/PVC耐 油 密 封 圈 的 制 备任 务 三 、 NBR/PVC耐 油 密 封 圈 性 能 测 试情 景 四 、 保 险 杠 专 用 料 的 生 产任 务 一 、 保 险 杠 专 用 料 用 材 料 选 择任 务 二 、 保 险 杠 专 用 料 的 制 备任 务 三 、 保 险 杠 专 用 料 性 能 测 试材 料 改 性 技 术 五 、 主 要 参 考 书 ：1 、 高 分 子 性 能 检 测 国 家 标 准2 、 高 分 子 改 性 技 术3 、 高 分 子 材 料 成 型 工 艺4 、 高 分 子 材 料 成 型 设 备材 料 改 性 技 术 任 务 一 、 聚 乙 烯 阻 燃 料 用 原 材 料 选 用 2 0 2 1 -4 -2 5 9 讨 论 ： 1 、 不 同 的 制 品 对 材 料 性 能 的 要求 有 哪 些 ？ （ 如 水 杯 、 塑 料 盆、 矿 泉 水 瓶 、 工 艺 品 等 ） 2 、 当 现 有 原 材 料 不 能 满 足 制 品要 求 时 如 何 处 理 ？ （ 两 种 办 法） （ 1 ） 更 换 原 材 料 （ 2 ） 对 现 有 材 料 改 性 材 料 改 性 技 术 情 景 1 、 聚 乙 烯 阻 燃 料 的 生 产 任 务 一 、 聚 乙 烯 阻 燃 料 用 原 材 料 的 选 择 内 容 ： 1 、 聚 乙 烯 树 脂 及 其 选 择 2 、 填 充 剂 及 其 选 择 3 、 阻 燃 剂 及 阻 燃 体 系 的 选 择 材 料 改 性 技 术 教 学 目 标 ： 知 识 目 标 ： 1 、 了 解 聚 乙 烯 的 结 构 、 性 能 及 用 途 ； 2 、 理 解 填 充 剂 的 作 用 及 性 质 ； 3 、 掌 握 填 充 剂 的 选 用 原 则 能 力 目 标 ： 1 能 够 根 据 塑 料 的 用 途 选 择 聚 合 物 改 性 方 法 2 能 根 据 填 充 剂 的 性 质 合 理 选 择 填 料 聚 乙 烯 的 结 构 Polyethylene (PE) 单 体 Mer unit 聚 合 物 链 Polymer chain CH2 CH2 聚 乙 烯 种 类 1 ） 低 密 度 聚 乙 烯 （ LDPE ） 高 压 在 1 5 0 一 3 0 0 MPa的 压 力 、1 8 0 一 2 0 0 下 以 氧 气 或 有 机 过 氧 化 物 为 引 发 剂 ， 按 自 由 基聚 合 机 理 使 乙 烯 聚 合 而 得 聚 乙 烯 。2 ） 高 密 度 聚 乙 烯 （ HDPE） 低 压 低 温 聚 合 齐 格 勒 -纳 塔 催 化剂 ， 其 机 械 性 能 为 各 种 PE中 最 好 。 3 ） 线 形 、 低 密 度 聚 乙 烯 （ LLDPE） ， 环 境 应 力 开 裂 性 最 高 ; 4 ） 超 高 分 子 量 聚 乙 烯 （ UHMWPE） 5 ） 经 交 联 处 理 的 LDPE已 大 量 用 于 制 作 电 缆 的 绝 缘 层 （ PE-Cl） 6 ） 氯 化 聚 乙 烯 （ PE-C） 、 乙 烯 /乙 酸 乙 烯 酯 共 聚 物 （ EVA）、 茂 金 属 催 化 聚 乙 烯 （ MPE） 聚 乙 烯 种 类 按 相 对 分 子 质 量 大 小 ： 1 1 万 以 下 为 中 等 分 子 量 聚 乙 烯 1 1 2 5 万 为 高 分 子 量 聚 乙 烯 5 1 5 0 万 为 特 高 分 子 量 聚 乙 烯 1 5 0 万 以 上 称 为 超 高 分 子 量 聚 乙 烯 （ UltraHigh Molecular Weight Polyethylene ， UHMWPE） 聚 乙 烯 性 能 外 观 ： 白 色 蜡 状 半 透 明 材 料 ， 柔 而 韧 ； 密 度 ： 比 水 轻 ； 毒 性 ： 无 毒 ； 介 电 性 能 ： 优 异 ； 燃 烧 特 性 ： 易 燃 ， 且 离 火 后 继 续 燃 烧 ， 火 焰 上 端 呈 黄 色 而下 端 为 蓝 色 ， 燃 烧 时 产 生 熔 融 滴 落 ； 透 水 率 ： 低 ， 有 机 蒸 气 透 过 率 较 大 ， 易 透 过 非 极 性 气 体 O2 N2 CO2 ； 透 明 度 ： 随 结 晶 度 增 加 而 下 降 ， 支 链 阻 碍 结 晶 结 晶 度 LDPELLDPE90 ， 硫 酸 和 硝 酸 能 迅 速 破 坏 PE； PE的 耐 热 性 不 好 ： LDPE使 用 温 度 60 ， HDPE使 用 温 度80 。 聚 乙 烯 性 能 力 学 性 能 ： 结 晶 部 分 较 高 强 度 ； 非 结 晶 区 良 好 的柔 性 和 弹 性 ； 力 学 性 能 随 分 子 量 增 大 而 提 高 ， 分 子 量 150万 的 PE极 为 坚 韧 （ 优 异 的 工 程 塑 料 ） 。 PE成 型 加 工 ： 因 LDPE、 HDPE的 流 动 性 好 ， 加 工 温 度 低 ， 粘 度 大 小 适中 ， 分 解 温 度 低 ， 在 惰 性 气 体 中 高 温 度 300 不 分 解 ， 所 以 是一 种 加 工 性 能 很 好 的 塑 料 。 LLDPE的 粘 度 稍 高 ， 易 发 生 熔 体 破 裂 ， 需 增 加 加 入 加 工助 剂 ； 加 工 温 度 稍 高 ， 可 达 200 215 。 聚 乙 烯 的 吸 水 率 低 ， 加 工 前 不 需 要 干 燥 处 理 。 聚 乙 烯 制 品 在 冷 却 过 程 中 容 易 结 晶 ， 因 此 ， 在 加 工 过 程 中应 注 意 模 温 。 以 控 制 制 品 的 结 晶 度 ， 使 之 具 有 不 同 的 性 能 。 聚 乙 烯 的 成 型 收 缩 率 大 ， 在 设 计 模 具 时 一 定 要 考 虑 。 聚 乙 烯 树 脂 及 其 选 择 PE应 用 聚 乙 烯 树 脂 及 其 选 择 1 、 讨 论 一 下 ： 聚 乙 烯 阻 燃板 材 要 选 择 哪 种 类 型 的 聚 乙烯 树 脂 ？ 2 、 结 合 聚 乙 烯 树 脂 的 性 能分 析 聚 乙 烯 阻 燃 料 的 组 分 ？ PE基 木 塑 配 方 PVC基 木 塑 配 方 HDPE 100Eva 10木 粉 30马 来 酸 酐 接 枝 PE 8KH550 0.5 PVC树 脂 粉 100 份木 粉 40份碳 酸 钙 15份PVC复 合 稳 定 剂 ： 3.2份改 性 剂 （ 偶 联 剂 ） 0.4份ACR 2份AC发 泡 剂 1.4份发 泡 调 节 剂 0.5份硬 脂 酸 0.2份 环 氧 大 豆 油 4份 1.填 充 改 性 的 基 本 原 理 聚 合 物 的 填 充 改 性 ， 是 指 在 聚 合 物 基 体 中 添 加 与 基体 组 成 及 结 构 不 同 的 固 体 （ 加 工 温 度 下 不 熔 融 ） 添 加 物 ，以 降 低 成 本 ， 或 是 使 聚 合 物 制 品 的 性 能 有 明 显 改 变（ 或 在 稍 稍 削 弱 某 些 方 面 性 能 的 同 时 ， 使 人 们 所 希 望的 另 一 些 方 面 的 性 能 得 到 明 显 提 高 ） 填 料 具 有 以 下 特 征 ： 1、 具 有 一 定 几 何 形 状 的 固 态 物 质 ，可 以 是 有 机 物 、 也 可 以 是 无 机 物 ；2、 属 于 相 对 惰 性 的 物 质 ；3、 在 聚 合 物 中 的 质 量 分 数 不 低 于 5%。聚乙烯填充改性 2、 填 料 的 作 用 ： 增 量 ： 降 低 制 品 的 成 本 增 强 ： 提 高 塑 料 材 料 的 力 学 性 能 ， 如 拉 伸 、 冲 击 、硬 度 ； 赋 予 功 能 ： 赋 予 制 品 原 本 不 具 备 的 特 殊 性 能 ， 如 导 电性 等 ； 聚乙烯填充改性 聚乙烯填充改性 3、 填 料 的 性 质 （ 化 学 组 成 、 几 何 特 征 、 粒 径 、 表面 形 态 、 物 理 性 质 、 热 化 学 效 应 ） （ 1） 化 学 组 成 ： 聚 合 物 成 型 加 工 过 程 中 稳 定 ， 不损 害 聚 合 物 和 其 他 助 剂 的 性 能 （ 2） 填 料 的 性 质 （ 几 何 特 征 ） 对 于 片 状 填 料 有 底 面 长 径 与 厚 度 的 比 值 ， 厚 片 提 高 刚 性 的效 果 不 如 薄 片 ； 针 状 、 柱 状 、 棒 状 也 如 此 。 （ 3） 填 料 的 性 质 （ 粒 径 ） 使 用 填 料 颗 粒 粗 细 、 大 小 要 根 据 情 况 而 定 ； 粒 径 越 小 ， 如果 能 分 散 ， 则 力 学 性 能 好 ， 否 则 不 好 。 3、 填 料 的 性 质（ 3 ） 表 面 形 态 及 性 质 ： 表 面 积 、 表 面 自 由 能 大 不 易 分 散（ 4 ） 物 理 性 质 ： 密 度 、 吸 油 值 、 硬 度 、（ 5 ） 热 性 能（ 6 ） 电 性 能（ 7 ） 磁 性 能（ 8 ） 热 化 学 效 应 总 结 布 置 总 结 ： 聚 乙 烯 的 结 构 、 种 类 、 性 能 及 应 用 ， 填 充改 性 的 机 理 、 填 料 的 作 用 及 性 质 。 作 业 ： 1 、 在 聚 合 物 中 选 用 填 料 有 何 作 用 ？ 2 、 聚 合 物 的 改 性 的 方 法 有 哪 些 ？ 课 外 任 务 ： 查 找 聚 乙 烯 阻 燃 料 的 配 方 预 习 ： 填 料 的 种 类 、 表 面 处 理 剂 及 处 理 方 法 复 习 提 问 提 问 ： 1 、 聚 乙 烯 树 脂 的 种 类 有 哪 些 ？ 2 、 聚 乙 烯 树 脂 可 以 做 卫 生 用 品 么 ？ 3 、 填 料 的 作 用 有 哪 些 ？ 材 料 改 性 技 术 情 景 1 、 聚 乙 烯 阻 燃 料 的 生 产 任 务 一 、 聚 乙 烯 阻 燃 料 用 原 材 料 的 选 择 内 容 ： 1 、 聚 乙 烯 树 脂 及 其 选 择 2 、 填 充 剂 及 其 选 择 3 、 阻 燃 剂 及 阻 燃 体 系 的 选 择 材 料 改 性 技 术 教 学 目 标 ： 知 识 目 标 ： 1 、 了 解 填 充 剂 的 种 类 及 特 性 ； 2 、 理 解 填 充 剂 表 面 处 理 的 作 用 机 理 ； 3 、 掌 握 填 充 剂 的 表 面 处 理 方 法 能 力 目 标 ： 1 能 够 根 据 塑 料 的 用 途 选 择 改 性 填 充 剂 ； 2 能 根 据 填 充 剂 的 表 面 处 理 方 法 碳 酸 钙 填 充 剂 的 种 类 及 特 征 填 充 剂 的 种 类 及 特 征 填 充 剂 的 种 类 及 特 征 二 、 硅 酸 盐 类 有 滑 石 粉 、 陶 土 、 云 母 粉 、 硅 灰 石 粉 ； 1 、 滑 石 粉 成 分 ： Mg3 (Si4 O1 0 )(OH)2 。 密 度 2 .7 g2 .8 g/cm3 ， 硬 度 最 小 ；具 有 层 状 结 构 ， 可 以 提 高 填 充 材 料 的 刚 度 ， 改 善 尺 寸 稳 定性 、 耐 热 性 ； 具 有 润 滑 性 ， 可 以 减 少 对 机 械 和 模 具 的 磨 损， 但 用 量 多 时 不 利 于 对 塑 料 的 焊 接 ， 适 用 于 聚 氯 乙 烯 、 聚 丙 烯 、 尼 龙 、 ABS树 脂 等 塑 料 ， 多 用于 耐 酸 、 耐 碱 、 耐 热 及 电 绝 缘 制 品 中 ， 在 橡 胶 行 业 中 ， 滑石 粉 主 要 用 于 隔 离 剂 和 表 面 处 理 剂 ， 细 滑 石 粉 对 三 元 乙 丙橡 胶 有 补 强 作 用 ， 能 提 高 拉 伸 强 度 、 定 伸 强 度 和 硬 度 。 填 充 剂 的 种 类 及 特 征 2 、 陶 土 用 量 较 大 的 填 料 ， 稍 有 补 强 作 用 ， 由 岩 石 自 然 风 化 分 解 而成 ， 主 要 成 分 是 二 氧 化 硅 、 氧 化 铝 、 水 等 ， 此 外 还 含 有 铁、 碱 金 属 、 碱 土 金 属 等 。 高 岭 土 在 橡 胶 和 塑 料 工 业 中 广 泛使 用 的 是 高 岭 土 ， 密 度 2 .4 g2 .5 g/cm3 ， 呈 六 方 片 体 ， PH值为 4 5 ， 呈 弱 酸 性 ， 有 延 迟 硫 化 的 作 用 。 易 吸 潮 ， 使 用 前需 干 燥 。 易 结 团 ， 需 表 面 处 理 。 用 于 聚 氯 乙 烯 、 聚 丙 烯 、 尼 龙 、 聚 酯 等 塑 料 中 ， 可 提 高 绝缘 性 ， 在 橡 胶 行 业 中 ， 做 半 补 强 填 充 剂 ， 压 出 容 易 ， 表 面光 滑 ， 胶 鞋 、 胶 带 、 胶 管 等 制 品 。 填 充 剂 的 种 类 及 特 征 3 、 云 母 粉 主 要 成 分 是 硅 酸 钾 铝 通 常 做 电 气 绝 缘 材 料 的 是 硬 质 云母 ， 也 叫 白 云 母 ； 作 为 发 电 机 整 流 片 的 软 质 云 母 或 镁 云 母 ， 还 有 白 云 母 黑云 母 。 云 母 的 晶 形 是 片 状 的 ， 其 径 厚 比 较 大 。 在 橡 胶 中 主要 用 于 制 造 耐 热 耐 酸 耐 碱 及 高 绝 缘 制 品 。 填 充 剂 的 种 类 及 特 征 4 、 硅 灰 石 粉 天 然 硅 灰 石 是 硅 酸 钙 化 学 结 构 ， 是 一 种 钙 质 硅 酸 盐 矿物 ， 含 5 1 .7 %以 上 氧 化 硅 ， 其 余 4 8 .3 %为 氧 化 钙 ， 属 三 斜 晶系 晶 体 ， 常 沿 众 轴 延 伸 成 板 状 、 杆 状 和 针 状 。 集 合 体 为 放射 状 、 纤 维 状 块 体 。 较 纯 的 呈 金 色 和 乳 白 色 ， 具 有 玻 璃 光泽 。 在 橡 胶 中 的 补 强 性 仅 次 于 SiO2 ， 但 在 胶 料 中 分 散 性 差 ， 生热 较 大 。 在 塑 料 中 的 主 要 作 用 是 提 高 拉 伸 强 度 和 挠 曲 强 度 。 最 有 希 望 的 应 用 领 域 是 代 替 玻 璃 纤 维 在 纤 维 增 强 塑 料 中 ，降 低 成 本 。 填 充 剂 的 种 类 及 特 征 5 、 玻 璃 微 珠 从 粉 煤 灰 中 提 取 ， 分 为 漂 珠 和 沉 珠 ， 漂 珠 密 度0 .4 0 .8 g/cm3 ， 壳 壁 很 薄 ， 呈 半 透 明 和 乳 白 色 ， 耐 火 度1 6 5 0 ， 属 于 中 空 玻 璃 微 珠 。 沉 珠 是 是 实 心 的 ， 密 度0 .8 2 .4 g/cm3 。 主 要 用 于 热 固 性 树 脂 如 环 氧 、 不 饱 和 聚 酯 等 ， 对 热 塑 性 树脂 不 太 适 合 填 充 剂 的 种 类 及 特 征 单 质 1 、 炭 黑 ： 由 液 态 或 气 态 不 完 全 燃 烧 或 热 裂 解 而 制 取 的 极细 的 很 色 颗 粒 ， 主 要 成 分 是 碳 ， 表 面 有 一 些 活 性 基 团 ， 还含 有 一 些 挥 发 物 ， 微 观 结 构 比 较 复 杂 。 在 橡 胶 工 业 中 大 量 作 为 补 强 剂 ， 能 大 幅 度 提 高 制 品 的 物 理机 械 性 能 ； 还 是 最 重 要 的 黑 色 颜 料 ， 遮 盖 力 和 着 色 力 极 佳。 金 属 粉 填 充 剂 的 种 类 及 特 征 2 、 金 属 粉 ： 通 过 粉 碎 或 熔 融 雾 化 法 可 得 到 铁 、 铜 、 铝 等金 属 粉 末 。 有 时 金 属 粉 末 是 以 它 们 的 合 金 形 式 出 现 的 ， 如青 铜 粉 、 黄 铜 粉 、 镍 银 粉 等 。 多 用 于 塑 料 中 做 装 饰 用 ， 以提 高 填 充 塑 料 的 导 热 性 和 抗 静 电 能 力 。 金 和 银 效 果 好 ， 但 受 到 价 格 限 制 ， 实 用 性 小 。 向 聚 酯 、 环氧 树 脂 等 树 脂 中 加 入 青 铜 粉 或 铝 粉 可 制 的 导 热 性 良 好 的 制品 。 。 木 粉 及 其 填 充 产 品 填 充 剂 的 种 类 及 特 征 有 机 物 ： 1 、 木 粉 ： 最 早 用 于 热 固 性 树 脂 ， 后 来 在 热 塑 性 塑 料 中 也得 到 应 用 。 通 过 粉 碎 和 研 磨 可 以 从 锯 末 、 碎 木 片 和 刨 花 制的 木 粉 ， 力 度 可 达 数 十 目 或 更 细 。 木 粉 在 1 8 0 度 开 始 炭 化 ， 最 大 特 点 是 质 轻 ， 表 面 装 饰 性 好， 可 以 涂 饰 油 漆 。 节 约 大 量 森 林 资 源 ， 保 护 生 态 环 境 。 淀 粉 及 其 填 充 产 品 填 充 剂 的 种 类 及 特 征 2 、 淀 粉 ： 用 玉 米 、 马 铃 薯 等 农 产 品 制 作 而 成 ， 经 变 性 处理 后 加 入 塑 料 中 可 制 成 具 有 生 物 降 解 功 能 的 淀 粉 塑 料 。 可制 成 包 装 袋 或 杯 、 盒 等 包 装 容 器 ） 3.填 充 剂 的 表 面 处 理 （ 3 ） 填 料 表 面 处 理 剂 分 为 五 大 类 ： 表 面 活 性 剂 、 偶 联 剂 、 有 机 高 分 子 处 理 剂 、无 机 物 处 理 剂 和 其 他 处 理 剂 1 、 表 面 活 性 剂 定 义 ： 是 指 极 少 量 即 能 明 显 改 变 物 质 表 面 或 界 面 性 质 的 物质 。 其 分 子 都 是 由 两 种 不 同 性 质 的 基 团 所 组 成 ： 一 种 是 非 极 性的 亲 油 （ 疏 水 ） 基 团 ； 另 一 种 是 极 性 的 亲 水 （ 疏 油 ） 基 团， 分 子 两 端 既 具 有 亲 水 性 又 具 有 亲 油 性 ， 形 成 双 亲 结 构 。 常 用 的 有 ： 高 级 脂 肪 酸 及 其 盐 ， 如 硬 脂 酸 、 硬 脂 酸 钙 、硬 质 酸 钠 高 级 铵 盐 非 离 子 型 表 面 活 性 剂 （ 3 ） 填 料 表 面 处 理 剂 2 、 偶 联 剂 定 义 ： 是 具 有 某 些 特 定 基 团 的 化 合 物 ， 它 能 通 过 化 学 和 物理 的 作 用 将 两 种 性 质 差 异 很 大 ， 原 本 不 易 结 合 的 材 料 较 牢固 地 结 合 起 来 。 经 过 偶 联 剂 处 理 以 后 ， 可 以 将 难 以 牢 固 结合 的 填 料 与 树 脂 偶 联 起 来 ， 从 而 使 填 充 聚 合 物 材 料 的 性 能得 到 大 大 改 善 。 常 用 的 有 ： 硅 烷 偶 联 剂 、 钛 酸 酯 偶 联 剂 、 铝 酸 酯 偶 联 剂 、搞 类 偶 联 剂 、 有 机 铬 偶 联 剂 和 磺 酰 叠 氮 偶 联 剂 等 类 别 。 偶 联 剂 的 种 类（ 1） 硅 烷 类 偶 联 剂 硅 烷 类 偶 联 剂 是 开 发 最 早 、 应用 最 广 的 一 类 偶 联 剂 。 早 期 主 要 用 于 热 固 性 塑 料 与玻 璃 纤 维 之 间 ， 现 在 广 泛 用 于 热 塑 性 树 脂 与 含 硅 性填 料 之 间 。(2)钛 酸 酯 偶 联 剂 开 发 于 20世 纪 80年 代 现 在 应 用范 围 已 经 超 过 了 硅 烷 类 偶 联 剂 ， 主 要 用 于 热 塑 性塑 料 与 各 类 填 料 之 间 。（ 3） 锆 酸 酯 偶 联 剂 开 发 于 20世 纪 80年 代 用 于 PO、 EP及 聚 酯 中 （ 4） 铝 酸 酯 类 偶 联 剂福 建 大 学 章 文 贡 发 明（ 5） 锆 铝 酸 酯 偶 联 剂1985年 开 发（ 6） 铝 钛 复 合 偶 联 剂兼 有 两 种 偶 联 剂 的 性 能 ， 由 山 西 化 工 所 生 产（ 7） 有 机 铬 类 偶 联 剂主 要 用 于 玻 璃 纤 维 增 强 聚 酯 玻 璃 钢 中（ 8） 大 分 子 偶 联 剂与 树 脂 相 容 性 更 好 ， 但 用 量 大 小 分 子 偶 联 剂 一般 用 量 为 2份 ， 大 分 子 偶 联 剂 一 般 为 10份 。 偶 联 剂 的 选 用 原 则（ 1） 硅 烷 偶 联 剂 主 要 用 于 玻 璃 纤 维 及 含 硅 填料 ， 如 石 英 、 硅 灰 石 、 滑 石 粉 、 云 母 、 SiO2、硅 酸 钙 、 黏 土 等 ， 也 可 用 于 部 分 金 属 的 氧 化 物及 氢 氧 化 物 但 不 适 用 于 CaCO3。树 脂 主 要 为 热 固 性 树 脂 ， 主 要 有 PF、 EP、 不 饱和 聚 酯 等 ， 有 时 也 可 用 于 PO、 PS及 PC中 ， 但效 果 不 太 好 。（ 2） 钛 酸 酯 类 偶 联 剂 对 填 料 的 适 用 范 围 广 ， 如CaCO3、 滑 石 粉 、 钛 白 粉 等 都 可 以 ， 还 可 用 于玻 璃 纤 维 中 。 树 脂 主 要 为 PO等 热 塑 性 树 脂 。 （ 3） 酸 性 填 料 应 选 用 含 碱 性 官 能 团 的 偶 联 剂 ， 而碱 性 填 料 应 选 用 含 酸 性 官 能 团 的 偶 联 剂 。（ 4） 偶 联 剂 加 入 量 。 硅 烷 偶 联 剂 的 用 量 可 为 填 料的 1 左 右 ； 钛 酸 酯 类 用 量 一 般 为 填 料 的 0.25 一2 。（ 5） 一 些 表 面 活 性 剂 会 影 响 钛 酸 酯 偶 联 剂 作 用 的发 挥 ， 如 ZnO、 HSt等 ， 因 此 它 们 必 须 在 填 料 、 偶联 剂 、 树 脂 充 分 混 合 后 加 入 。（ 6） 大 多 数 钛 酸 酯 类 偶 联 剂 易 与 酯 类 增 塑 剂 发 生酯 交 换 反 应 ， 因 此 ， 此 类 增 塑 剂 需 待 偶 联 剂 加 入后 方 可 加 入 。 （ 7） 钛 酸 酯 类 偶 联 剂 不 同 品 种 之 间 混 合 加 入 有协 同 作 用 ；硅 烷 类 偶 联 剂 不 同 品 种 之 间 混 合 加 入 也 有 协 同 作用 ； 钛 酸 酯 类 与 硅 烷 类 混 合 加 入 协 同 效 果 更 好 。（ 8） 上 述 介 绍 的 8类 偶 联 剂 为 主 偶 联 剂 ， 在 具 体设 计 配 方 时 尤 其 是 高 填 充 配 方 ， 往 往 需 选 一 个 助偶 联 剂 与 主 偶 联 剂 协 同 加 入 ， 可 大 幅 度 提 高 其 相容 性 。 助 偶 联 剂 可 以 为 长 链 段 化 合 物 、 过 氧 化物 、 过 氯 化 物 等 。 以 过 氯 化 物 为 例 ， 具 体 品 种 有全 氯 环 戌 烷 、 氯 化 二 甲 苯 及 氯 桥 酸 酐 等 。 常 用 偶 联 剂 适 用 填 料偶 联 剂 种类 填 料 树 脂硅 烷 类 玻 璃 纤 维 、 石 英 、 硅灰 石 热 固 性 树 脂钛 酸 酯 类 大 多 数 无 机 填 料 及 玻璃 纤 维 聚 烯 烃 等 热 塑 性 树 脂铝 酸 酯 类 CaCO 3等 PP、 PE、 PVC、 PS、PA等锆 酸 酯 类 PO、 EP等 总 结 布 置 总 结 ： 填 料 的 种 类 、 特 性 ， 填 料 的 表 面 处 理 方 法及 处 理 剂 作 业 ： 1 、 简 述 表 面 处 理 机 的 类 型 ？ 2 、 什 么 是 干 法 处 理 的 流 程 ？ 课 外 任 务 ： 查 找 资 料 分 析 塑 料 阻 燃 的 机 理 预 习 ： 阻 燃 剂 的 种 类 、 及 特 性 复 习 提 问 提 问 ： 1 、 简 述 表 面 处 理 剂 的 作 用 ？ 2 、 简 述 偶 联 剂 的 种 类 ？ 3 、 什 么 是 ？ 材 料 改 性 技 术 情 景 1 、 聚 乙 烯 阻 燃 料 的 生 产 任 务 一 、 聚 乙 烯 阻 燃 料 用 原 材 料 的 选 择 内 容 ： 1 、 聚 乙 烯 树 脂 及 其 选 择 2 、 填 充 剂 及 其 选 择 3 、 阻 燃 剂 及 阻 燃 体 系 的 选 择 教 学 目 标 ： 知 识 目 标 ： 1 、 了 解 常 用 阻 燃 剂 的 种 类 和 性 质 ； 2 、 理 解 聚 乙 烯 塑 料 阻 燃 改 性 的 机 理 能 力 目 标 ： 1 能 够 根 据 阻 燃 剂 的 机 理 选 择 阻 燃 方 法 2 能 正 确 选 择 阻 燃 剂 及 阻 燃 配 合 体 系 ； 阻 燃 剂 及 阻 燃 体 系 的 选 择 阻燃剂种类及选用n塑 料 的 燃 烧 加 热 阶 段 降 解 和 裂 解 阶 段 点 燃 阶 段 燃 烧 阶 段 阻燃剂种类及选用n阻 燃 机 理 保 护 膜 机 理 不 燃 性 气 体 机 理 冷 却 机 理 终 止 连 锁 反 应 机 理 一 、 阻 燃 剂 应 该 具 备 下 列 基 本 条 件 ： 1 、 阻 燃 剂 不 损 害 高 分 子 材 料 的 物 理 机 械 性 能 ， 即 经 阻 燃 加工 后 ， 不 降 低 热 变 形 温 度 、 机 械 强 度 和 电 气 特 性 。 2 、 具 有 耐 候 性 及 持 久 性 ， 进 行 阻 燃 加 工 的 塑 料 制 品 都 是 准备 长 期 使 用 的 物 品 ， 所 以 阻 燃 效 果 不 能 在 制 品 使 用 中 消 失 。 3 、 无 毒 或 低 毒 。 阻 燃 剂 在 使 用 过 程 中 产 生 的 气 体 可 燃 性 低、 毒 性 小 ， 对 纺 织 品 用 阻 燃 剂 应 为 不 刺 激 皮 肤 ， 当 织 物 在 火焰 中 裂 解 时 不 产 生 有 毒 气 体 。 4 、 价 格 低 廉 。 随 着 阻 燃 剂 在 制 品 中 的 添 加 量 有 增 多 的 倾 向， 因 而 廉 价 就 显 得 十 分 重 要 了 。 二、阻燃剂种类及选用1、 按 化 合 物 的 种 类 分 为 无 机 化 合 物 、 有 机 化 合 物两 大 类 。 无 机 阻 燃 剂 氢 氧 化 铝 氢 氧 化 镁 三 氧 化 二 锑 硼 化 合 物 磷 系 阻 燃 剂 二、阻燃剂种类及选用 有 机 阻 燃 剂 有 机 卤 化 物 氯 化 石 蜡 、 全 氯 戊 环 癸 烷 、 PE-C、 溴 代 物 有 机 磷 化 物 磷 酸 酯 、 含 卤 磷 酸 酯 二、阻燃剂种类及选用 2 、 按 使 用 方 法 分 类 可 分 为 添 加 型 阻 燃 剂 和 反 应 型 阻 燃剂 。 添 加 型 阻 燃 剂 是 在 聚 合 物 加 工 过 程 中 ， 加 入 具 有 阻 燃作 用 的 液 体 或 固 体 的 阻 燃 剂 。 其 优 点 是 使 用 方 便 ， 适应 面 广 ， 但 对 塑 料 、 橡 胶 及 合 成 纤 维 性 能 影 响 较 大 。添 加 型 阻 燃 剂 主 要 包 括 磷 酸 酯 、 卤 代 烃 和 氧 化 锑 等 。 反 应 型 阻 燃 剂 是 在 聚 合 物 制 备 过 程 中 作 为 单 体 之 一 ，通 过 化 学 反 应 使 它 们 称 为 聚 合 物 分 子 链 的 一 部 分 。 它对 聚 合 物 使 用 性 能 影 响 小 ， 阻 燃 性 持 久 。 反 应 型 阻 燃剂 主 要 包 括 卤 代 酸 酐 和 含 磷 多 元 醇 、 乙 烯 基 衍 生 物 、含 环 氧 基 化 合 物 等 。 无 机 阻 燃 填 料 无 机 阻 燃 填 料 的 阻 燃 效 率 一 般 低 于 有 机 阻 燃 剂 ， 所 以 要达 到 同 样 的 阻 燃 效 果 需 要 添 加 的 无 机 阻 燃 剂 量 较 多 ， 对聚 合 物 基 体 的 力 学 性 能 尤 其 是 抗 冲 击 韧 性 降 低 幅 度 较 大。 无 机 阻 燃 填 料 主 要 有 ： 氢 氧 化 物 锑 化 合 物 红 磷 聚 磷 酸 铵 硼 化 合 物 等 。 氢 氧 化 物 氢 氧 化 物 阻 燃 填 料 主 要 有 氢 氧 化 铝 和 氢 氧 化 镁 。 1 、 氢 氧 化 铝 （ ATH） 是 无 机 阻 燃 填 料 中 最 重 要 的 一 种 ，原 料 来 源 广 ， 价 格 便 宜 ， 约 为 普 通 阻 燃 剂 平 均 价 格 的1 /1 0 ， 就 消 耗 量 而 言 ， 在 所 有 阻 燃 剂 中 稳 居 首 位 ， 由 于氢 氧 化 铝 低 毒 ， 目 前 全 球 的 耗 量 约 为 4 5 0 kt， 占 阻 燃 剂 总耗 量 的 约 4 5 ， 占 无 机 阻 燃 剂 耗 量 的 7 0 。 ATH具 有 抑 烟 、 低 腐 蚀 ， 且 价 格 低 廉 的 优 点 。 ATH的 阻 燃 机 理 是 ： 分 解 吸 热 ， 并 从 火 焰 中 吸 收 辐 射 能 。 这 种 吸 热 有利 于 降 温 ， 促 进 脱 氢 反 应 和 保 护 炭 层 ； 分 解 放 出 的 水 不 仅 是 一 个 冷 却 剂 ， 还 是 一 个 稀 释剂 。 水 蒸 气 有 如 一 床 毯 子 ， 将 火 焰 包 围 ； ATH脱 水 生 成 的 氧 化 铝 层 ， 具 有 极 高 的 表 面 积 ，故 能 吸 收 烟 和 可 燃 物 ， 使 材 料 燃 烧 时 释 出 的 CO 2 量 降低 。 无 机 阻 燃 填 料 2 .氢 氧 化 镁 氢 氧 化 镁 在 3 4 0 开 始 分 解 ， 4 3 0 分 解 最 快 ， 4 9 0 时 全部 分 解 生 成 氧 化 镁 及 水 。 可 用 于 塑 料 制 品 ， 具 有 良 好 的 阻燃 作 用 及 消 烟 作 用 。 3 .锑 化 合 物 锑 系 阻 燃 剂 是 最 重 要 的 无 机 阻 燃 剂 之 一 ， 可 大 大 提 高 卤 系阻 燃 剂 的 效 能 。 锑 系 阻 燃 剂 的 主 要 品 种 是 三 氧 化 二 锑(ATO)、 胶 体 五 氧 化 二 锑 及 锑 酸 钠 。 其 中 最 重 要 和 用 量 最大 的 是 ATO， 它 是 几 乎 所 有 卤 系 阻 燃 剂 不 可 缺 少 的 协 效 剂。 无 机 阻 燃 填 料 无 机 阻 燃 填 料 4 、 红 磷 因 为 仅 含 有 阻 燃 元 素 磷 ， 所 以 比 其 他 磷 系 阻 燃 剂的 阻 燃 效 率 高 ， 即 使 在 阻 燃 剂 用 量 甚 低 时 也 是 如 此 。 在 某些 情 况 下 (如 对 某 些 含 氧 高 聚 物 )， 红 磷 的 阻 燃 效 率 甚 至 比溴 系 阻 燃 剂 还 胜 一 筹 。 与 卤 -锑 阻 燃 体 系 相 比 ， 红 磷 的 发 烟 量 较 小 ， 毒 性 较 低 。 缺 点 是 易 吸 湿 ， 与 树 脂 相 容 性 差 ， 使 被 阻 燃 制 品 染 色 。 （ 1 ） 有 机 阻 燃 填 料 1 、 溴 系 阻 燃 剂 是 目 前 世 界 上 产 量 最 大 的 有 机 阻 燃 剂之 一 。 据 统 计 ， 1 9 9 8 年 全 球 溴 系 阻 燃 剂 的 用 量 已 超过 2 0 0 kt， 约 占 阻 燃 剂 总 用 量 的 约 2 3 ， 有 机 阻 燃 剂总 用 量 的 约 4 0 。 溴 系 阻 燃 剂 的 效 率 高 ， 用 量 较 低 ， 从 而 不 致 过 多 恶化 基 材 的 物 理 机 械 性 能 及 电 气 性 能 。 溴 化 合 物 制 造 工 艺 成 熟 ， 溴 的 来 源 充 足 ， 生 产 成 本 较 低 ， 就性 能 价 格 比 而 言 ， 溴 系 阻 燃 剂 是 其 他 阻 燃 剂 难 以 抗 衡 的 。 溴 系 阻 燃 剂 的 严 重 缺 点 是 降 低 被 阻 燃 基 材 的 抗 紫 外 线 稳 定 性， 燃 烧 时 生 成 较 多 的 烟 、 腐 蚀 性 气 体 和 有 毒 气 体 。 应 用 最 广 泛 的 多 溴 二 苯 醚 及 用 其 阻 燃 的 高 聚 物 的 热 裂 解 和 燃烧 产 物 中 含 有 毒 物 多 溴 代 二 苯 并 二 嗯 烷 及 多 溴 代 二 苯 并 呋 喃 。（ 1） 有 机 阻 燃 填 料 （ 1 ） 有 机 阻 燃 填 料 2、 氯 系 阻 燃 剂 与 溴 系 阻 燃 剂 的 阻 燃 机 理 相 同 ， 但 前 者 的 阻燃 效 率 逊 于 后 者 ， 在 阻 燃 剂 耗 量 中 所 占 的 比 重 也 低 于 后 者 。 工 业 上 生 产 的 氯 系 阻 燃 剂 品 种 比 溴 系 少 得 多 ， 主 要 是 氯 化 石蜡 、 六 氯 环 戊 二 烯 、 四 氯 邻 苯 二 甲 酸 酐 等 。 其 中 氯 化 石 蜡 产量 最 大 和 用 途 最 广 。 某 些 氯 代 物 的 毒 性 比 相 应 的 溴 代 物 更 高 ， 且 氯 系 阻 燃 剂 燃 烧时 会 放 出 四 氯 化 碳 。 （ 1 ） 有 机 阻 燃 填 料 3 、 氮 系 阻 燃 剂 ： 无 卤 、 低 烟 ， 对 热 和 光 稳 定 ， 阻 燃 效 率较 佳 且 价 廉 。 以 其 阻 燃 的 塑 料 加 工 较 困 难 ， 在 基 材 中 分 散性 较 差 。 三 聚 氰 胺 不 可 燃 ， 加 热 易 升 华 ， 急 剧 加 热 则 分 解 。 阻 燃 与 原 因 ： （ 1 ） 在 2 5 0 4 5 0 发 生 分 解 反 应 ， 吸 收 大量 的 热 ， 并 放 出 氨 而 形 成 多 种 缩 聚 物 ； （ 2 ） 能 够 影 响 材料 的 熔 化 行 为 ， 并 加 速 其 炭 化 成 焦 ， 从 而 起 到 阻 燃 作 用 。 三 聚 氰 胺 价 廉 ， 无 腐 蚀 性 ， 对 皮 肤 和 眼 睛 无 刺 激 作 用 ， 也 不 是 致 变 物 ， 其 缺 点 是 高 温 分 解 时 产 生 有 毒 的 氰 化 物 。 聚 乙 烯 阻 燃 剂 的 选 择 聚 乙 烯 配 方 设 计 中 主 阻 燃 剂 可 以 是 CPE或 有机 阻 燃 剂 助 阻 燃 剂 可 以 是 sb2 o3 等 无 机 阻燃 荆 具 体 实 例 有 ： L、 LLDPE 5 0 份 ， CPE 5 0 份 ， 氧 化 石 蜡 3 O份， Sb2 o3 1 0 份 MgoSiO2 1 O份 。 2 、 LLDPE 4 O份 EVA(VA1 5 )4 0 份 ， CPE 3 O份 Sb2 o3 1 0 份 ， Mg0 SiO2 1 0 份 ， 二 碱式 硫 酸 铅 5 份 。 总 结 布 置 聚 乙 烯 配 方 设 计 聚 乙 烯 配 方 设 计 中 主 阻 燃 剂 可 以 是 CPE或 有 机 阻 燃 剂 助阻 燃 剂 可 以 是 sb2 o3 等 无 机 阻 燃 荆 具 体 实 例 有 ： L、 LLDPE 5 0 份 ， CPE 5 0 份 ， 氧 化 石 蜡 3 O份 ， Sb2 o3 1 0 份 MgoSiO2 1 O份 。 2 、 LLDPE 4 O份 EVA(VA1 5 )4 0 份 ， CPE 3 O份 Sb2 o3 1 0份 ， Mg0 SiO2 1 0 份 ， 二 碱 式 硫 酸 铅 5 份 。 聚 乙 烯 配 方 设 计 3 、 PE(0 9 6 g em)5 0 份 ， PE(0 9 5 5 ； g c )1 0 份 CPE(CL=3 0 3 )4 0 份 ， 氯 化 石 蜡 (C1 =7 0 )3 0 份 sb2 o3 1 0份 ， 二 碱 式 硫 酸 铅 5 份 。 4 、 LDPE 5 0 份 EVA(VA=1 5 )2 O份 CPE3 0 份 氯 化 石 蜡3 O份 ， sb2 0 3 1 0 份 MgOSiO2 1 0 份 二 碱 式 硫 酸 铅 5 份 。 5 、 LLDPE 1 0 分 ， LLDPE 5 0 分 ， CPE 4 0 分 ， 氯 化 石 蜡 3 O份 sbz0 3 1 0 份 ， MgOSio2 1 0 份 ， 二 碱 式 硫 酸 铅 5 份 。 6 、 PE 6 0 份 C CO3 4 O份 AI(OH) 4 0 份 ， 氯 化 石 蜡 3 O份 sb2 0 3 1 0 份 ， T7 6 1 铁 酸 酯 1 1 份 。 总 结 布 置 总 结 ： 阻 燃 剂 的 种 类 、 特 性 、 阻 燃 料 的 基 本 要 求 作 业 ： 1 、 简 述 阻 燃 剂 的 类 型 ？ 2 、 氢 氧 化 铝 阻 燃 机 理 ？ 课 外 任 务 ： 查 找 资 料 设 计 聚 乙 烯 阻 燃 料 的 制 备 预 习 ： 聚 乙 烯 阻 燃 料 的 制 备 工 艺