塑料原料与助剂

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,PPT,文档演模板,Office,PPT,11 十一月 2024,塑料原料与助剂,参考书,参考书：,1.塑料原料与助剂 科技出版社 段予忠,2.塑料工业 石油化学出版社 上海合成树脂研究所,3.合成树脂及塑料手册 化工部科技情报所,4.橡胶塑料加工助剂 化工出版社,15.塑料加工技术应用手册 机械出版社 李祖德,11/11/2024,2,塑料助剂,助剂是指塑料制品在成型加工过程所需要的各种辅助化学药品。是塑料加工的要素之一，它可改善塑料原料的工艺性能，影响加工条件，提高生产效率，改进制品性能，延长其寿命，对塑料材料的加工和使用性能的改善有十分显著的作用。,塑料用的助剂品种很多，有十几类，从其化学结构看，有无机物也有有机物，既有单一物，也有混合物，有低分子物，也有高分子物，因此助剂的分类较复杂。比较常用的有以下几大类：,增塑剂、稳定剂、润滑剂、填充剂、着色剂、偶联剂、抗静电剂、阻燃剂、发泡剂,等。,11/11/2024,3,在选用助剂时，应注意以下几点：,1）助剂与树脂间的相容性,通常，助剂只有与树脂间有良好的相容性，才能使助剂长期、稳定、均匀地存在于制品中，有效地发挥其功能，如果相容性不好，则易发生“发汗”或“喷霜”现象。但有时相容性不好，制品要求不高，仍然可以使用，如填充剂与树脂间相容性极差，但只要填充剂的粒度小，仍然能基本满足制品性能要求，当然最好用偶联剂或表面活性剂处理，才能充分发挥其功能。,11/11/2024,4,2）助剂的耐久性,助剂的损失主要通过三条途径：挥发、抽出和迁移。主要与助剂的 分子量大小，在介质中的溶解度及在树脂中的溶解度有关。,3）助剂对加工条件的适应性,某些树脂的加工条件较苛刻，如加工温度高，此时应考虑所选助剂会否分解，助剂对模具、设备有否腐蚀作用。,4）制品用途对助剂的制约，不同用途的制品对助剂的气味、毒性、电性能、耐候性、热性能等均有一定的要求。,11/11/2024,5,5）助剂配合中的协同作用和对抗作用,在同一树脂体系中，有时其中两种助剂会产生“协同作用”，比单独使用一种助剂的加和发挥的效果功能大的多。但是如配合不当，两种助剂间产生“对抗作用”，消弱每种助剂的功能，甚至使某种助剂失去作用，这点应特别注意，如碳黑与胺类或酚类抗氧剂并用就会产生对抗作用。,11/11/2024,6,第一章 增塑剂,增塑剂是塑料助剂中产量最大的一种，目前世界总产量约为300多万吨/年，品种约有300多种，(,邻苯二甲酸二辛酯,氯化石蜡,增塑剂,邻苯二甲酸二丁酯,环氧大豆油,驱蚊油(原油),硬脂酸丁酯,邻苯二甲酸二乙酯,偏苯三酸三辛酯,单脂肪酸甘油酯,油酸丁酯,邻苯二甲酸二异壬酯,癸二酸二辛酯,己二酸二辛酯,油酸甲酯,对苯二甲酸二辛酯,磷酸酯,癸二酸二丁酯,混合二元酸二甲酯,硬脂酸辛酯,邻苯二甲酸二癸酯,芳烃增塑剂,邻苯二甲酸二异癸酯,邻苯二甲酸丁苄酯,硬脂酸异辛酯,磷酸三甲酚酯,邻苯二甲酸二异丁酯,戊二酸二仲辛酯,顺丁烯二酸二丁酯,环氧大豆油酸辛酯,间苯二甲酸二乙酯,),主要用于聚氯乙烯中，占总产量的80%以上，其他有环氧树脂、醋酸纤维、硝酸纤维等也有少量使用。,11/11/2024,7,1 增塑剂的主要作用,1）熔体流动性提高，易于成型加工。,2）使聚合物的模量和玻璃化温度、粘流温度降低、耐热性降低，塑性增加，耐寒性增加、断裂伸长率增加。,第一章 增塑剂,11/11/2024,8,增塑剂作用机理,作用机理大致可分为两种：,一是非极性增塑剂，其主要作用是插入到高分子链之间，增大高分子链间的距离，从而消弱它们之间的范德华力，故用量越多，则隔离作用也越大，而且小分子易活动，易使高聚物粘度降低。,二是极性增塑剂，其主要作用是：增塑剂的极性基团与高聚物分子的极性基团相互作用，从而削弱了高聚物间的范德华力，因此增塑剂的效能与增塑剂的摩尔数成正比。,11/11/2024,9,3 对增塑剂的要求,作为一个理想的增塑剂，应该满足以下基本性能：,3.1 与树脂有良好的相容性，一般以吸收增塑剂的量作为相容性好坏的标准，吸收量多，则相容性好。,3.2 增塑效率要高，增塑效率高是指在树脂中加入一定量的增塑剂，使其达到某一硬度值，或某一机械强度等物理指标时，所用的增塑剂量越少，则表示增塑效率越高。,3.3 耐久性好挥发性低迁移性小，游移性小耐抽出性好渗出性小，,3.4 对热和光要稳定，在高温或日光照射下，不分解，不变质。,3.5 低温柔韧性、电绝缘性、阻燃性能、抗霉菌性能、耐环境污染性能要良好。,3.6 无色、无味、无臭、透明、无毒。,3.7 价格低廉,11/11/2024,10,等效用量：弹性模量（温度为25，伸长率为100）为6.89Mpa时，增塑剂的用量，DOP为63.5，DBP为54.0。,效率比值：通常以邻苯二甲酸二辛酯（DOP）作为比较标准，设值为1，其他增塑剂与其相比，称为效率比值，效率比值愈小，则表示该增塑剂的效率愈高。,4 增塑剂效率比值、等效用量,11/11/2024,11,常用增塑剂的增塑效率比值,增 塑剂,效率比值,癸二酸二丁酯（DBS）,0.78,邻苯二甲酸二丁酯（DBP）,0.85,环氧脂肪酸二丁酯,0.91,癸二酸二辛酯（DOS）,0.93,已二酸二辛酯（DOA）,0.94,邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP),0.97,邻苯二甲酸二辛酯（DOP）,1.00,邻苯二甲酸二异辛酯（DIOP）,1.03,11/11/2024,12,5 增塑剂品种,增塑剂的品种较多，常见的有以下几种方法：,5.1 按化学结构分类：有邻苯二甲酸酯类、含氯增塑剂类、烷基磺酸苯酯类、多元醇酯类、脂肪族二元酸酯类、环氧酯类、磷酸酯类、聚合型类、偏苯三酸酯类、其它类。,5.2 按增塑剂的使用和加工性能分类：通用型、耐寒型、耐热型、阻燃型、防霉型、防潮型、耐候型、抗静电型、无毒型等。,5.3 按增塑剂分子量的大小，可分为单体型和聚合物型增塑剂，即单体型分子量多在200600之间，是小分子型；而聚合物型平均分子量为10008000，属于大分子范畴。,11/11/2024,13,5.4 按与树脂相容性分类，可分为主增塑剂、辅增塑剂、增量增塑剂三种。主增塑剂起主要作用，与树脂相容性好，添加量大；辅增塑剂与树脂的相容性一般，不能单独使用，但有独特的性能；增量增塑剂只能混入主增塑剂中使用，与树脂的相容性差，加入的目的是为了降低成本。,5.5 按添加方式分类，可分为外增塑剂和内增塑剂，通常所用的即为外增塑剂，指在配料过程中加入；而内增塑剂是在树脂合成中，作为共聚单体加进的，以化学键结合到树脂上面。,11/11/2024,14,按化学结构分类常用增塑剂品种与性能,6.1.邻苯二甲酸酯类,邻苯二甲酸酯类具有较为理想的工作特性，成本较低，品种多，产量大，其产量占增塑剂总产量的80%左右，常作为主增塑剂来使用。,邻苯二甲酸二辛酯（DOP）：在我国约占增塑剂总量的45%，无色液体，比重为0.986（20），沸点387，不溶于水，易溶于乙醇、乙醚等，与许多高聚物相容，能符合大多数通用塑料的要求。其光热稳定性好，电性能良好，挥发性小，低温柔软性好，抽出性低，综合性能好。,6 常见增塑剂品种,11/11/2024,15,DOP的急毒性很低，没发现致癌作用，但能够通过各种途径侵入机体和造成环境污染，其原因是迁移和挥发造成的，由于DOP的毒性争论，促进了其它代用品的研究，如柠檬酸酯、苯二甲酸直链酯、聚酯都属于低毒增塑剂，可取代DOP用于医用制品和接触食品的制品。,邻苯二甲酸二异辛酯（DIOP）：比重0.986（25时）沸点370，几乎为无色的液体、不溶于水，易溶于乙醇、乙醚等，毒性小，与DOP相近，但性能均低于DOP，可作DOP的低价代用品，对PVC糊是一个最有用的增塑剂，有臭味。,11/11/2024,16,邻苯二甲酸二丁酯（DBP）：比重1.045(25时)，沸点335，无色油状液体，微溶于水，溶于乙醇、乙醚等有机溶剂。广泛用于PVC中，相容性好，柔软性好，低温性能好，缺点是挥发性大，被水的抽出性较大，一般与DOP配合使用。,邻苯二甲酸丁卞酯（BBP）：相容性及成型性好，耐污染、耐油，耐光、热稳定性好。有用BBP和邻苯二甲酸二卞酯混合，作成BD增塑剂，其耐污染能力极好。,邻苯二甲酸二丙烯酯（DAP）：低温性能，光热稳定性与DOP相似，其他略低些，电性能差些。,11/11/2024,17,邻苯二甲酸二仲辛酯（DCP）：与DAP相近。,邻苯二甲酸二异癸酯（DIDP）：挥发性、萃出性和游移性均小，电性能好，一般与低温型增塑剂并用。,邻苯二甲酸二壬酯（DNP）：性能基本与DOP相似,其增塑效率大于DOP，但挥发性及被水抽出性比DOP低，在高温下具有较好的耐久性，但低温性能差。,11/11/2024,18,6.2.脂肪族二元酸酯类,脂肪族二元酸酯类增塑剂，是一种低温柔软性好的辅助增塑剂，其与聚氯乙烯的相容性差。,已二酸二辛酯（DOA）：无色或略有颜色液体，比重0.9210.924（25），沸点210，是良好的耐低温增塑剂，但相容性较差，有一定的耐热、光性能，润滑性能好，制品手感良好。,壬二酸二辛酯（DOZ）：无色液体，比重0.918(25),沸点376,相容性较差,耐低温性能优异，挥发性很低，耐热、光、绝缘性能好，价格较贵，适于作薄膜、板材、塑料糊。,11/11/2024,19,癸二酸二辛酯（DOS）：淡草黄色液体，比重0.910（25），沸点270，不溶于水，溶于乙醇、乙醚、苯等有机溶剂。与聚氯乙烯的相容性较差，耐低温性能良好，挥发性低，能在较高温度下安全加工，电绝缘性能好，耐热、光性能好，但易迁移，易被烃类所抽出。除作耐寒增塑剂外，还可用作发动机润滑油。,以上三种一般均与DOP并用较好,11/11/2024,20,6.3.磷酸酯类,磷酸酯类是相容性最好的主增塑剂，具有阻燃性，有毒。,磷酸三甲苯酯（TCP）；无色液体，比重1.162(25）,是重要的主增塑剂,阻燃、耐水、防霉、耐抽出性好，低温性能差，有毒，配合耐低温型增塑剂较好，常用于电缆，人造革、板材中。,磷酸三苯酯（TPP）：相容性好，阻燃性能好，耐寒性差，用于电线电缆。,磷酸三辛酯（TOP）：耐候性和相容性好，挥发性大，有迁移性，加工性差，常与DOP并用。,11/11/2024,21,6.4 烷基磺酸苯酯,烷基磺酸苯酯，也叫石油酯（M-50或T-50），浅黄色透明液体，平均分子量390，相对密度：1.031.07(25)，不溶于水，溶于大多数有机溶剂。作辅助增塑剂，性能比较全面，但耐寒性不及DOP，一般多和DOP并用，受强光照射易变黄。,11/11/2024,22,6.5 环氧酯类,环氧酯类增塑剂在聚氯乙烯配方中，除了作增塑剂外，还可兼作热稳定剂。,环氧大豆油（ESO）：浅黄色油状液体，是辅助增塑剂兼稳定剂，有良好的热、光稳定作用，低温柔韧性好，挥发性低，抗抽出性能好，无毒，用量一般控制在增塑剂总量的三分之一，常用于透明制品，其化学成分复杂，是甘油脂肪酸酯混合物，与树脂的相容性较差。,环氧硬脂酸辛酯（ED3）：也叫作环氧脂肪酸辛酯，为浅黄色油状液体，是优良的辅助增塑剂兼稳定剂，热稳定性和耐候性优良、耐低温性、耐挥发、耐抽出性好，常用于农用薄膜、塑料糊。,11/11/2024,23,环氧油酸丁酯（EBST）：或叫环氧十八酸丁酯，或叫环氧硬脂酸丁酯，油状液体，分子量348356，比重0.9，碘值小于6。为聚氯乙烯的耐热型和耐寒型增塑剂，耐寒性比DOA好，而且挥发性较低，其他性能良好，相容性好，增塑效率高，适用于低温农业透明薄膜、人造革等，还具有一定的润滑性，可改善配合料的操作性能，一般添加量为510%。,环氧四氢邻苯二酸二辛酯（EPS）：无色至浅黄色油状液体，比重1.007（20），具有邻苯二甲酸酯及环氧两种结构，因此具有DOP类的全面性能及环氧类的增塑兼稳定双重性能，相容性好，可以作为主增塑剂，防霉性能也好。,环氧棉子油：比重0.9