水滑石在塑料薄膜中的应用课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,水滑石在聚氯乙烯中的应用,陈祖欣,2008.8,衡水,1,内容提要,水滑石的结构与性质,水滑石在聚氯乙烯中的作用,1.,热稳定作用,2.,阻燃作用,3.,改性作用,水滑石应用时注意事项,1.,水滑石的分散性,2.,加工工艺的调整,3.,水滑石的品质,水滑石的品种与规格,结论,2,水滑石 的结构和性质,什么是水滑石？,水滑石是无机化合物中一类化合物，其化学名称为层状双羟基复合金属氢氧化物，英文名称为,Hydrotalcites,。,水滑石化学组成包括二、三价轻金属氢氧化物、羟基、碳酸根离子和结晶水。,水滑石分子结构表示式,M,n1,N,n2,+3,(OH),n3,(CO,3,),n4,mH,2,O,3,水滑石立体结构示意图,白色球代表羟基，两层羟基间黄色球代表二价金属镁离子，黑色球代表三价金属铝离子，在二层羟基层下有绿色球代表水分子、兰色球代表碳酸根离子。,二价镁离子可以由钙、锌、铜等离子替代，三价铝离子可以由铬、铁等离子替代，组成类水滑石。阴离子可以由硝酸根、硫酸根、硬脂酸根、十一烯酸根等替代。二价金属离子与三价金属离子比例不同，调整阴离子数量和种类，可以组合成各种性能的水滑石。,OH,-,Al,+,CO,3,-,H,2,O,Mg,+,4,典型水滑石,DHT-4A,层状结构,分子式,Mg,4,.,5,Al,2,(OH),13,CO,3,.,3.5,H,2,O,羟基层间距为,4.77,，,水滑石层间距为,7.63,。,5,水滑石在工业中的应用及特性,热稳定剂（吸酸剂）,增透剂,紫外线吸收剂,保温剂,光稳定协同剂,萃灭剂（萃灭剩余催化剂的降解）,阻燃剂及阻燃协同剂,催化剂载体,水处理剂,胃药基础成分,水滑石具有高度安全性，通过,FDA,标准，适用于食品包装。与树脂的相容性好，可适用于硬质树脂、纤维、弹性体和所有共聚物,。,6,水滑石在聚氯乙烯中的作用,1.,热稳定作用,聚氯乙烯是国内最常用的、用量最大的塑料品种，它具有价格便宜、高力学性能、生产工艺成熟等优点，但热稳定性差是其突出的弱点。在聚氯乙烯中使用的热稳定剂品种繁多，水滑石无论作为单独的热稳定剂，还是与其他稳定剂复合，复配成复合热稳定剂都具有良好的热稳定效果。,目前已推出有与有机锡、钙锌、钡锌等复合的热稳定剂。,7,水滑石的热稳定机理,Cl,-,替代层间的,CO,=,3,Mg(OH),2,+HCl=MgCl,2,+H,2,Al(OH),3,+HCl=AlCl,3,+H,2,O,聚氯乙烯热降解反应是分子链中脱出,HCl,气体，,如何消除,HCl,，中止降解反应是热稳定的关键。,8,水滑石对,PVC,热稳定性的影响,图中显示水滑石与有机锡复合稳定剂对,PVC,刚果红变色时间的影响,9,水滑石对,PVC,热分解温度的影响,图中显示水滑石与有机锡复合稳定剂对,PVC,热分解温度的影响，说明水滑石与有机锡共用，提高了,PVC,热稳定性。,10,热稳定作用实例,1,：,水滑石与有机锡复合用于硬质聚氯乙烯制品，在用量比三盐、二盐低时,效果相接近。,试样,PVC,LDHs,有机锡,三盐,二盐,Hst,PE,蜡,热分解温度,1,100,2,0.2,264.0,2,100,1,1,0.2,279.0,3,100,3,2,0.3,0.2,285.7,4,100,3,0.3,0.2,284.4,说明水滑石与有机锡复合应用有协同效应，已在实际生产中得到应用。由于润滑性较差，,LDHs,与有机锡的比例，有调整的余地。,国外报道复配时还加入,-,二酮、高氯酸等。,11,热稳定作用实例,2,：,水滑石与钙锌稳定剂复合成钙锌稳定剂,6l9,系列，用于电缆绝缘和护套料中，取得较好效果。,PVC,CaCO,3,DOP,HSt,ESO,稳定剂,619W1,100,30,40,0.5,8,7,619W2,100,45,40,0.5,6,4,应用复合热稳定剂电缆料耐热老化性能,电缆绝缘和护套料配方,12,型号,性能,用量,标准要求,检测指标,619W1(J-90),拉伸强度,/MPa,7,16.0,34.40,断裂伸长率,/%,7,150,312,619W2(J-70),拉伸强度,/MPa,4,15.0,29.80,断裂伸长率,/%,4,150,302,应用复合热稳定剂电缆料电性能,应用复合热稳定剂电缆料力学性能,13,试样,PVC,LDH,Ba,-Zn,环氧大豆油,Hst,PE,蜡,DOP,T /,1,100,2,0.2,60,279.1,2,100,4,0.2,60,280.9,3,100,2,2,0.2,60,277.7,4,100,3,3,0.3,0.2,60,273.5,水滑石与,Ba-Zn,稳定剂复合用于软质聚氯乙烯,制品，优于,Ba-Zn,稳定剂。,热稳定作用实例,3,：,14,热稳定作用实例,4,：,钙镁铝三元类水滑石的热稳定性,稳定剂名称,热变色时间,(,分,),40,50,60,70,80,90,100,未加水滑石,7,-,-,-,-,-,-,钙镁铝类水滑石,0,1,2,2,3,5,7,钙铝类水滑石,1,2,3,4,4,6,7,镁铝水滑石,2,3,3,4,4,6,7,15,2.,阻燃作用,聚氯乙烯电线、电缆、壁纸、地板革、装饰材料中含有较多的增塑剂，一旦遇到火源、受到高温,聚氯乙烯会分解出氯化氢、芳香烃类有毒有害气体，由于燃烧不充分，还会产出大量烟雾，窒息性气体，给消防造成困难，造成大量经济损失。这是常用塑料遇到的难题之一。为了阻燃曾经采用许多材料,多溴化合物目前欧盟有许多禁令，水滑石是一种高效的阻燃新,产品。,16,水滑石的阻燃消烟机理,在高温条件下，水滑石金属离子不会燃烧，水滑石层间水分子会游离出来，层间羟基会分解生成水。燃烧时水分子变成水蒸气，,CO,3,=,受热分解释放出,CO,2,因而起阻燃作用。水滑石特殊的层状结构，赋予它较大的表面积和呈多孔状结构，具有更多的吸附活性中心，可吸附燃烧过程中产生的烟雾。水滑石受热分解后，形成碱性多孔物质，比表面积大，也能吸收塑料燃烧后产生的酸性物质，也有消烟作用。,17,水滑石的热分解曲线,第一个吸热峰为水滑石结构中水分子的逸出，第三亇吸热峰为阳离子配位体中结构水和二氧化碳的逸出。在高温下释放的水分和二氧化碳是阻隔有机物燃烧的必要条件。,水滑石热分解曲线,第,一,分,解,温,度,18,阻燃作用实例,1,：,在,PVC,中添加,35,份水滑石，使最大烟密度降,30%,水滑石对,PVC,燃烧时抑烟效率,PVC,有烟燃烧时，升温速度快生成烟数量大，加入水滑石后，热分解时，吸收热量和释放,CO,2,，,提高抑烟效果。,水滑石,份数,有烟燃烧时 抑烟效率,%,无烟燃烧时 抑烟效率,%,3,47.7,31.6,5,40.0,30.5,19,阻燃作用实例,2,：,当纳米水滑石与纳米氧化锌复合配比为,3,：,2,时，对软质聚氯乙烯有很好的抑制阻燃协同作用。,LDHs/ZnO,用量,/,份,0,3,4,5,6,7,烟密度等级,95.79,76.23,75.41,70.11,70.32,71.81,极限氧指数,25.5,32.5,32.5,32.5,32.0,32.5,拉伸强度,MPa,23.62,24.35,23.36,23.21,22.98,23.32,断裂伸长率 ,346.0,343.2,331.6,338.9,312.5,307.7,20,3.,改性作用,水滑石含量对改性聚氯乙烯抗冲强度的影响,抗,冲,强,度,水滑石含量,钛偶联剂处理,硅偶联剂处理,未处理,21,水滑石含量对改性聚氯乙烯拉伸强度的影响,钛偶联剂处理,硅偶联剂处理,未处理,拉,伸,强,度,水滑石,22,水滑石应用时注意事项,1.,水滑石的分散性,水滑石属于固体填料类物质，细度小，表现密度小，尤其纳米级产品，单位重量产品表面积非常大，颗粒易产静电产生团聚现象。,由于水滑石为无机产品与高分子材料相容性不好，所以产品表面必须进行处理，以增加与高分子材料的结合。,分散效果与树脂种类、分散剂品种、加工机械、加工工艺有关。,23,水滑石在高聚物中的分布,水滑石为无定形片状颗粒，图中显示颗粒最大尺寸小于,1,。,24,2.,加工工艺的调整,助剂功能的发挥有助剂的品质和应用方法两个因素决定的。加入水滑石后，在加工工艺上应有调整。除要注意水滑石的分散性外，还应不超过第一分解温度，有时加工温度并不高，但由于剪切速率过大，造成局部过热，使水滑石中水分析出，在产品中形成许多气泡，气泡往往是加工中温度过高或剪切力过大形成的。在已有配方中，用水滑石代替部分原有的热稳定剂时，对配方要作适当调整。加入水滑石，有时会导致润滑性不足，应造当调整润滑体系。,25,3.,水滑石的品质,从水滑石的结构来看，有许多种类，由于功能设计不同，已见发表的品种有上百种，但其功能是差不多的。选择水滑石要注意两点，颗粒度和分布。通常要求颗粒度小一些和颗粒分布范围窄，颗粒分布太宽或颗粒分布上有大拖尾，应用时会造成困难。典型的水滑石分子式如下：,天然水滑石,Mg,6,Al,2,(OH),6,CO,3,4H,2,O CA#,合成水滑石,Mg,5,Al(OH),6,2,CO,3,(OH),2,141644-89-5,Mg,6,Al(OH),6,2,CO,3,(OH),4,12304-65-3,Mg,9,Al(OH),4,(CO,3,),2,(OH),2,141644-88-4,Mg,4.5,Al(OH),13,CO,3,H,2,O 156721-37-8,26,颗粒分布有大拖尾的产品,颗粒分布窄的产品,27,水滑石的品种和规格,日本某化学公司,HT-P,规格,分子式,Mg,4.5,Al,2,(OH),13,CO,3,.,mH,2,O,外观：白色细微粉末,平均颗粒度：,1,m,挥发份：,0.4%,PH,值：,8.59.5,比表面积：,10,m,2,/g,特点：颗粒度较细,28,广东某公司,SIPAX,AC,-106,规格,外观：白色粉末,MgO/Al,2,O,3,：,4.0,5.0,加热减量（,1053,）：,1.5%,细度（,D,50,）：,1.0um,重金属：,10ppm,（以铅计）,表观密度,:0.100.30 g/cm,3,特点：颗粒度较细,29,大连某公司镁铝水滑石,白度：,90,MgO/Al,2,O,3,：,4.0,5.0,加热减量：,1.0,重金属：,10ppm,（以铅计）,平均粒径：,99,PH,值：,79,特点：有白度指标,30,韩国,APS-30,规格,(,类水滑石,),分子式,CaNaAl,2,O,3,(SiO,2,),2,.,4,H,2,O,外观：白色细微粉末,平均颗粒度：,3.5,m,主晶层厚度：,1.2,m,挥发份：,4%,PH,值：,10.5,表观密度：,0.4g/cm,3,特点：三元结构的水滑石,31,结论：,.,水滑石作为新颖塑料助剂,具有许多优良性能。在聚氯乙烯中能作为热稳定剂、改性剂和阻燃剂。在其他高聚物中能作为吸酸剂、保温剂使用，还具有吸收紫外线、增透、萃灭剩余催化剂降解等作用。水滑石具有高度安全性，通过,FDA,批准，为安全的添加剂。水滑剂在塑料制品中的应用，已得到推广。,32,2008.7.24,感谢各位，有不足之处，,请提宝贵意见。,33,精品资料，祝您成功,34,