精细化工课件:第六章合成材料加工.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《精细化工课件:第六章合成材料加工.ppt》由用户(罗嗣辉)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 精细化工课件:第六章 合成材料加工 精细化工 课件 第六 合成 材料 加工
- 资源描述:
-
1、第六章 合成材料加工助剂6.1 绪论 助剂:在塑料、橡胶、合成纤维等合成材料的生产和加工中,为了改善工艺条件,提高产品质量或赋予产品某种特性,往往要添加的各种辅助化学品。 合成助剂:在合成树脂生产过程中所添加的助剂,如引发剂、终止剂、乳化剂、分散剂等。 加工助剂:而将树脂或生胶加工成制品过程中需加的助剂,则称为加工助剂。 加工助剂包括:增塑剂、稳定剂、阻燃剂、交联剂、抗静电剂及发泡剂等。 因为这些助剂往往是在产品加工过程中添加进去的,故常被称为添加剂或配合剂。6.1.1 助剂的分类和作用助剂的分类:有机、无机;单一化学品、混合化学品;低分子、聚合物;作用对象;按助剂的作用分类。(1)防老化助剂
2、 这类助剂所起的作用是防止或延缓聚合物在贮存、加工及使用过程中,由于光、热、氧、微生物、机械疲劳等环境因素的影响而引起的老化,防止聚合物材料性能的劣化。这类助剂主要包括抗氧化剂(在橡胶工业中也称防老剂)、光稳定剂、热稳定剂和防霉剂等。 (2)改善力学性能的助剂 这类助剂的作用在于改善聚合物材料的抗张强度、硬度、刚性、冲击强度等性能。包括交联剂(在橡胶工业中常称作硫化剂)、填充剂、偶联剂、抗冲击剂等。 (3)改善加工性能的助剂 这类助剂的作用在于降低聚合物内外摩擦力,改善聚合物加热成型时的流动性,可塑性及脱模性,使加工过程更易进行。这类助剂有润滑剂、脱模剂、软化剂、塑解剂等。 (4) 柔软化和轻
3、质化助剂 这类助剂主要有增塑剂、发泡剂等。(5) 改善表面性能和外观的助剂 防止制品在加工及使用过程中产生静电危害的抗静电剂、防止食品包装用及农业温床覆盖用塑料薄膜内壁形成雾滴的防雾滴剂以及着色剂等属于此类助刑。 (6) 阻燃剂 阻燃剂加入到材料中可以防止由于聚合物燃烧造成的火灾危害,近年日益受到重视。它可以使合成材料在接触火源时燃烧缓慢,脱离火源时自行熄灭。般还包括抑制材料燃烧时产生大量烟雾的发烟抑制剂。助剂的作用举例:PP,耐老化性能的改善。150oC、0.5h 150oC、2000h,用途广泛的通用塑料。(1) 助剂与聚合物的配伍性: 助剂与聚合物之间的相容性及在稳定性方面的相互影响 。
4、(2) 助剂的耐久性: 助剂主要是通过挥发、被萃取和迁移途径而损失的 。(3) 助剂对加工条件的适应性 :耐热性,加工温度下不分解、不挥发、不升华,对加工设备或模具的腐蚀作用。 6.1.2 影响助剂应用效果的主要因素 (4) 制品用途对助剂的制约 :不影响制品的外观、颜色、气味、毒性以及电性能、热性能、耐候性、污染性等 ,不影响制品的最终使用性能。(5) 助剂之间的协同作用和相抗作用:协同作用,相抗作用。6.2 增塑剂 塑性:指聚合物材料在应力作用下发生永久变形的性质。 增塑剂:增塑剂是能使聚合物塑性增加的物质 ,主要作用是减弱聚合物分子间力,从而提高聚合物链段及分子链运动的能力,使之易在应力
5、下发生形变 。聚合物塑性增加的性能表现为:聚合物的硬度、模量、软化温度和脆化温度下降,伸长率、曲挠性和柔韧性提高 。增塑剂的最早应用:1866年,用樟脑作为醋酸纤维素的加工改性剂 。增塑剂在PVC制品中的应用:硬质PVC(30 )。6.2 增塑剂的作用原理分子间力:范德华力,作用范围在几十纳米以内 。氢键:物质分子内存在羟基(一OH)、氨基(一NH)等基团 。范德华力和氢键还具有分子链上的加合性,并阻碍了分子链间的相互移动,成为对抗塑化作用的一个主要因素 。聚合物的结晶 :聚合物在满足分子链的规整性和有序性的前提下,可以进行结晶 ,一般是部分结晶 。聚合物的结晶成为对抗塑化作用的又一主要因素
6、。增塑剂分子首先必须克服聚合物内部各种对抗塑化的因素,插入到大分子链之间,将分子链间相互作用减弱,在较低的温度下就可以发生链段和分于链的运动,即:使链段开始运动的温度(玻璃化转变温度Tg)和分子链开始运动的温度(粘流化温度Tf)降低,以达到增塑的目的。以邻苯二甲酸二(2乙基)己酯(DOP)塑化聚氯乙烯(PVC)为例: 随着温度的升高,DOP的苯环发生极化,DOP与PVC分子链紧密结合在一起,冷却时仍留在原来位置处,非极性亚甲基链不发生极化,夹在PVC分子链之间, 增塑剂分子内部必须含有能与极性聚合物相互作用的极性部分和不与聚合物作用的非极性部分。 显著削弱了PVC分子链间的作用力,使聚合物分子
7、链的内摩擦阻力减小,易于发生内旋转运动,聚合物的可塑性增强。6.2.2 对增塑剂性能的基本要求对增塑剂性能的基本要求 理想的增塑剂一般应具备以下性能: (1) 与聚合物具有良好的相容性; (2) 塑化效率高 : 在实际应用中,一般是以邻苯二甲酸二(2一乙基)己酯(DOP)作为标准,将其塑化效率定为100,在达到同一柔软程度的前提下,其他增塑剂用量与DOP用量的比值为该增塑剂的相对塑化效率。 常用增塑剂对PVC的相对塑化效率增塑剂名称及缩写相对塑化效率增塑剂名称及缩写相对塑化效率邻苯二甲酸二(2-乙基)己脂 DOP100己二酸二(2-乙基)己脂 DOA91邻苯二甲酸二甲酯 DMP92癸二酸二己脂
8、 DOS92邻苯二甲酸二乙脂DEP82癸二酸二丁脂 DOB90邻苯二甲酸二丁脂DBP81己二酸二异丁脂 DIBA80邻苯二甲酸二庚脂DRP97.2己二酸二异辛脂 DIOA78邻苯二甲酸二(十三烷基)脂 DTDP150环氧乙酰蓖麻酸丁脂90邻苯二甲酸二异丁基脂 DIBP87磷酸三甲苯脂 TCP103邻苯二甲酸二异癸脂 DIDP113.8磷酸三(丁氧乙基)脂92邻苯二甲酸二异辛脂 DIOP105氯化石蜡(含氯40)1.82.2可以利用相对塑化效率来计算增塑剂用量。例如,某塑料制品中含有50gDOP增塑剂,现为提高制品耐寒性拟用DBP来代替部分DOP,如果DOP用量改为45g,要获得同样的柔韧度,则
9、需添加DBP的晕为(5045)x0.814.05g)。(3) 低挥发性 ; (4) 耐溶剂萃取性好 : 水、油、有机溶剂等 (5) 不迁移性 : 制品中的增塑剂应不向所接触的固体介质进行迁移,否则会引起软化发粘,表面龟裂等。(6) 耐老化性好 。(7) 耐寒性能好: 增塑剂的耐寒性与结构有直接关系。分子中带有环状结构的增塑剂耐寒性不好,而具有直链烷基的增塑剂耐寒性能好,烷基链越长,耐寒性能越好;烷基支链增多,耐寒性下降。其原因在于低温下环状结构与支链结构的增塑剂在分子间运动时粘滞阻力变大 。(8)具有阻燃性; (9) 电绝缘性能好: 极性较低的增塑剂电绝缘性能不好,极性强的增塑剂电绝缘性能良好
10、;支链较多塑化效率较差的增塑剂一般电性能较好;增塑剂的纯度等。 (10) 耐霉菌性好:长链的脂肪酸酯类、脂肪族二元酸脂类、环氧大豆油等许多增塑剂往往作为微生物的营养物质,邻苯二甲酸酯类和磷酸酯类有较强的抗霉菌性。(11) 尽可能无色、无味、无毒:柠檬酸酯是人们所熟悉的无毒增塑刑。脂防族二元酸酯毒性也较低。而磷酸酯类一般毒性较强,含氯增塑剂中氯化石蜡是基本无毒的增塑剂。 (12) 增塑糊的粘度稳定性 。结构对增塑剂性能的影响 增塑剂的性能是由其化学结构所决定的。具体影响为:(1)结构相似:增塑剂与聚合物具有相似的化学结构,就能获得较好的塑化效果. (2)极性部分:极性基团有酯基、氯原子、环氧基等
11、,极性基团不同,增塑剂特点不同。如:邻苯二甲酸酯的相容性、增塑性均好;磷酸酯和氯化物同时具有阻燃性;环氧化物的耐热性能很好;大多数增塑剂是酯型化合物,分子内含有l一3个酯基,随着酯基数目增多,一般相容性、透明性增强。 (3) 非极性部分:常为具有一定长度的烷基,随着直链烷基碳原子数的增加,相容性、塑化效率及挥发性降低,耐寒性能提高。随着烷基支链度增加,耐摩性、塑化效果、耐老化性、耐挥发性等均变差。 (4) 非极性部分和极性部分的比例Ap/P0:随Ap/P0值的增加,相容性、塑化效果、挥发性等均变差,而热稳定性、低温柔软性等有所改善。 (5) 相对分子质量:增塑剂相对分子质量大小要适当,过小则挥
12、发性大,耐久性差;过大则增塑效果下降,并引起加工困难。一般在300一500之间较好。 6.2.3 增塑剂的分类及主要品种增塑剂的分类及主要品种 1、增塑剂的分类方法 :可从不同的角度出发对增塑剂进行分类 。按作用方式分类:分为内增塑剂和外增塑剂:内增塑剂实际上是聚合物分子的一部分,一股是在聚合过程中引入的第二单体;外增塑剂一般是高沸点难挥发的液体或低熔点的固体,绝大多数是有机酯类化合物,通常不与聚合物起化学反应,和聚合物的作用主要是在升高温度时的溶胀作用。一般说的增塑剂都是外增塑剂。按增塑剂与聚合物的相容性差异分类 :主增塑剂和辅助增塑剂。能与树脂充分相容的增塑剂为主增塑剂或溶剂型增塑剂 ,能
13、进入晶区、非晶区,不析出,可单独使用。辅助增塑剂与树脂相容性较差,只进入非晶区,单独使用会造成渗出或喷霜,只能与主增塑剂配合使用 。按相对分子质量差异分类:单体型和聚合型。单体型占绝大多数。环氧化大豆油 、聚酯 (分子量为10006000)。按应用特性分类:通用型和特殊型。通用型增塑剂综合性能较好,可以普遍采用,但没有其他特效性能,主要指邻苯二甲酸酯类增塑剂;除具增塑作用外,具有其他特殊功效,如阻燃作用 、耐寒性等。 按增塑剂化学结构分类:是最常用的分类方法。主要包括苯二甲酸酯类,苯甲酸酯类,苯多酸酯类,脂肪族二元酸酯类,磷酸酯类,柠檬酸酯类,环氧化物,氯化石蜡,石油酯(烷基磺酸苯酯),聚酯,
14、硬脂酸酯,多元醇脂肪酸酯等。反应型增塑剂:增塑剂分子中含有反应性活性基团,在加工温度下可与聚合物发生反应,形成网状结构。 2、 增塑剂的主要品种(1)苯二甲酸酯类:邻苯二甲酸酯类,间苯二甲酸酯类和对苯二甲酸酯类。邻苯二甲酸酯类是最广泛使用的增塑剂,性能全面,作主增塑剂,用量大,通用增塑剂。产量达增塑剂总产量的80以上。邻苯二甲酸二(2乙基)己酯(DOP)又是此类增塑剂中产量最大,综合性能最好的品种。 R与R为C1C13烷基、环烷基、苯基或苄基等 。R与R可以相同,也可以不同 邻苯二甲酸酯类通式 邻苯二甲酸酯的生产技术趋势:一方面,采用通用型设备进行间歇生产,适应多品种少量生产,即万能生产装置;
15、另一方面,适应DOP等主增塑剂的大量需求而发展的连续化大生产。一般采用苯酐与相应的醇经两步酯化反应而制成。 单酯化反应能迅速完成,而由单酯生成双酯的反应却十分缓慢 ,必须加入催化剂。(2) 脂肪族二元酸酯 通式为R1OOC(CH2)nCOOR2,n:211,R1、R2:C4C10的烷基或环烷基(R1、R2),可以相同也可以不同。具有优良的低温性能 ,毒性较低;塑化效率优于DOP,但与PVC相溶性较差,不宜大量舔加,且耐迁移性、耐抽出性、耐霉菌性及耐射线辐射性等均较差,电绝缘性能也不及DOP,一般只作辅助增塑剂,以改善制品低温性能。已商品化的品种中,癸二酸二(2一乙基)己酯(DOS)的耐寒性能最
16、好。己二酸酯(DOA)在此类增塑剂中居主导地位,但DOA相对分子质量较小,挥发性大,耐水性差,近年来还发现有潜在致癌性。己二酸二异壬基酯(DINA)和己二酸直链醇酯正逐步替代DOA。(3) 环氧化物:分子中含有环氧结构。主要有环氧化油(环氧脂肪酸甘油酯),环氧脂肪酸单酯,环氧四氢邻苯二甲酸酯三类。最大特点是增塑的同时还具有稳定化作用;毒性低,可用于食品医药的包装材料中。在美国其消费量仅次于邻苯二甲酸酯和脂肪族二元酸酯而居第三位。 代表品种是环氧化大豆油,占环氧增塑剂总量的70左右 。环氧值一般为6一9,与树脂的相容性稍差,易产生渗出现象。环氧化油一般由过氧酸氧化含有不饱和双键的天然油而制成,过
展开阅读全文