01-助劑化學(xué)緒論.ppt

助劑化學(xué)吉林大學(xué)珠海學(xué)院化學(xué)與藥學(xué)系李喜蘭2010 4 27 助劑化學(xué) 1緒論1 1助劑的概念助劑又稱 添加劑 配合劑 專用化學(xué)品 是一類廣泛應(yīng)用于塑料 橡膠 合成纖維 涂料 油墨 造紙 皮革 紡織 印染 食品 化妝品 水泥 石油制品等工業(yè)產(chǎn)品的生產(chǎn)和加工過程 旨在改善其加工行為或賦予制品某些特定功能的輔助化學(xué)品 廣義 泛指材料和產(chǎn)品在生產(chǎn)加工過程中為改進(jìn)生產(chǎn)工藝而加產(chǎn)品性能入的輔助物質(zhì) 化學(xué)品 狹義 是指那些為改善某些材料的加工性能和最終產(chǎn)品的性能 而分散在材料中對材料的結(jié)構(gòu)無明顯影響的少量化學(xué)物質(zhì) 從廣義上分為合成用助劑合成反應(yīng)中加入的助劑包括 催化劑 引發(fā)劑 溶劑 分散劑 乳化劑 阻聚劑調(diào)節(jié)劑 終止劑等加工用助劑在加工過程中所添加的助劑包括 增塑劑 穩(wěn)定劑 阻燃劑發(fā)泡劑 固化劑 硫化劑促進(jìn)劑 油劑等本課所討論的助劑基本上框定在加工助劑方面 助劑在合成材料工業(yè)中的地位 助劑是精細(xì)化工領(lǐng)域的一大類產(chǎn)品 它的應(yīng)用遍及國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域 是 工業(yè)味精 助劑在聚合物配方中微不足道 但對產(chǎn)品性能的改善和提高具有舉足輕重的作用 沒有助劑的配合 就沒有塑料 橡膠工業(yè)的發(fā)展 如今琳瑯滿目的塑料 橡膠制品無一不體現(xiàn)著助劑的功能與作用 PP 聚丙烯 在150 0 5h嚴(yán)重老化 加入穩(wěn)定劑 壽命提高到2000h 1 2助劑的分類 1按應(yīng)用對象分2按使用范圍分類3按作用功能分類 1按應(yīng)用對象分 1 高分子材料用助劑 塑料 橡膠 纖維 塑料纖維用增塑劑 熱穩(wěn)定劑 光穩(wěn)定劑 抗氧劑 交聯(lián)劑和助交聯(lián)劑 發(fā)泡劑 阻燃劑 潤滑劑 抗靜電劑 防霧劑 固化劑等 橡膠用硫化劑 硫化促進(jìn)劑 防老劑 抗臭氧劑 塑解劑 防焦劑 填充劑 2 紡織染整助劑織物纖維前處理劑凈洗劑 滲透劑 漂白助劑等印染和染料加工用助劑消泡劑 均染劑 交鏈劑 增稠劑 防染劑等織物后處理助劑抗靜電整理劑 助燃整理劑 柔軟整理劑 固色劑等 3 石油工業(yè)用助劑原油開采和處理添加劑鉆漿添加劑 強(qiáng)化采油添加劑 原油處理添加劑等石油產(chǎn)品添加劑抗氧劑 分散劑 降凝劑 防銹添加劑 粘度添加劑等 4 食品工業(yè)用添加劑防腐劑抗氧化劑乳化劑增稠劑調(diào)味劑食品色素食品營養(yǎng)強(qiáng)化劑涂料助劑 水泥添加劑 醫(yī)藥助劑 燃料助劑 農(nóng)藥助劑 飼料添加劑等等 2按使用范圍分類 合成用助劑加工用助劑 3按作用功能分類 穩(wěn)定化助劑改善機(jī)械性能助劑改善加工性能助劑柔軟化和輕質(zhì)化助劑改善表面性能和外觀的助劑難燃性助劑提高強(qiáng)度硬度助劑改變味覺助劑改進(jìn)流動(dòng)和流變性助劑 1 3三大高分子材料的組成 塑料是在玻璃態(tài)下使用的 具有可塑性的高分子材料 橡膠是以高分子化合物為基礎(chǔ)的 具有良好高彈性的材料 合成纖維比本身直徑大100倍的均勻條狀或絲狀的高分子材料通用高分子 用量最大 面也廣 四烯 聚乙烯 聚氯乙烯 聚丙烯 聚苯乙烯四膠 丁苯橡膠 順丁橡膠 異戊橡膠 乙丙橡膠四綸 滌綸 錦綸 腈綸 維綸 1 3 1塑料的分類 1 按塑料熱性質(zhì)分類 熱塑性塑料 受熱時(shí)軟化或熔融 冷卻后硬化 可反復(fù)成形 聚乙烯聚氯乙烯聚丙烯聚酰胺聚苯醚聚四氟乙烯等熱固性塑料 加熱 加壓固化為不溶 不熔的堅(jiān)硬制品 不可再生 酚醛樹脂環(huán)氧樹脂氨基樹脂有機(jī)硅樹脂 2 按塑料的功能和用途分類 通用塑料工程塑料功能塑料 1 3 2塑料的組成 塑料的組成 1 樹脂 塑料的主要組分 大多數(shù)塑料就是以所用樹脂命名 2 填充劑 填料 提高塑料的力學(xué) 電學(xué)性能或降低成本等 常用填充劑有云母粉 石墨粉 炭粉 氧化鋁粉 木屑 玻璃纖維 碳纖維等 3 增塑劑 提高塑料的可塑性和柔軟性 常用熔點(diǎn)低的低分子化合物來增加大分子鏈間距離從而達(dá)到增加大分子鏈的柔順性的目的 常用增塑劑有甲酸酯類 磷酸酯類 氯化石蠟等 4 穩(wěn)定劑 提高塑料對熱 光 氧等的穩(wěn)定性 延長使用壽命 常用熱穩(wěn)定劑有硬酯酸鹽 環(huán)氧化合物和鉛的化合物等 光穩(wěn)定劑有炭黑 氧化鋅等遮光劑 5 增色劑 賦予塑料制品各種色彩 常用的著色劑是一些有機(jī)染料和無機(jī)顏料 有時(shí)也采用能產(chǎn)生熒光或磷光的顏料6 潤滑劑 提高塑料在加工成形過程中的流動(dòng)性和脫模能力 同時(shí)可使制品光亮美觀 常用潤滑劑有硬酯酸 鹽類等 7 固化劑 與樹脂發(fā)生交聯(lián)反應(yīng) 使受熱可塑的線型結(jié)構(gòu)變成熱穩(wěn)定好的體型結(jié)構(gòu) 常用的固化劑如六次甲基四胺 過氧化二苯甲酰等8 其他 還有發(fā)泡劑 催化劑 阻燃劑等 1 3 3橡膠的分類 天然橡膠聚異戊二烯合成橡膠丁苯橡膠順丁橡膠乙丙橡膠丁腈橡膠氯丁橡膠氟橡膠硅橡膠 1 3 4橡膠的組分 橡膠是以生膠為主要成分 添加各種配合劑和增強(qiáng)材料制成的 生膠配合劑 生膠生膠是指無配合劑 未經(jīng)硫化的橡膠 按原料來源有天然橡膠和合成橡膠 配合劑用來改善橡膠的某些性能 常用配合劑有硫化劑 硫化促進(jìn)劑 活化劑 填充劑 增塑劑 防老化劑 著色劑等 硫化劑 用來使生膠的結(jié)構(gòu)由線型轉(zhuǎn)變?yōu)榻宦?lián)體型結(jié)構(gòu) 從而具有一定強(qiáng)度 韌性 高彈性 常用硫化劑有硫磺和含硫化合物 有機(jī)過氧化物 胺類化合物 樹脂類化合物 金屬氧化物等 硫化促進(jìn)劑 縮短硫化時(shí)間 降低硫化溫度 改善橡膠性能 常用促進(jìn)劑有二硫化氨基甲酸鹽 黃原酸鹽類 噻唑類 硫脲類和部分醛類及醛胺類等有機(jī)物 活化劑 用來提高促進(jìn)劑的作用 常用活化劑有氧化鋅 氧化鎂 硬酯酸等 填充劑 用來提高橡膠的強(qiáng)度 改善工藝性能和降低成本 用于提高性能的填充劑稱為補(bǔ)強(qiáng)劑 如炭黑 二氧化硅氧化鋅 氧化鎂等 另外還有用于降低成本的填充劑如滑石粉 硫酸鋇等 增塑劑 用來增加橡膠的塑性和柔韌性 常用增塑劑有石油系列 煤油系列和松焦油系列增塑劑 防老劑 用來防止或延緩橡膠老化 主要有石蠟 胺類和酚類防老劑 1 3 5合成纖維 課程以最重要 最具代表性的應(yīng)用面廣的助劑類型介紹 內(nèi)容要求增塑劑基本概念1 全面了解各類助劑概況抗氧劑分類應(yīng)用 掌握其作用原理熱穩(wěn)定劑作用機(jī)理2掌握典型品種的合成工藝光穩(wěn)定劑典型品種的合成工藝明確各品種的構(gòu)效關(guān)系 阻燃劑發(fā)展概況和趨勢交聯(lián)劑潤滑添加劑抗靜電劑和柔軟劑流動(dòng)性能改進(jìn)劑 1 4助劑的特點(diǎn) 1 小批量 多品種表面活性劑16000個(gè)品種 常用有1200種食品抗氧化劑可分為水溶性和油溶性兩大類 1 水溶性 維生素C系列產(chǎn)品 2 油溶性 二叔丁基對甲苯酚 BHT 叔丁基對羥基茴香醚 BHA 沒食子酸內(nèi)酯 PG 維生素E等 2 添加量不一抗氧劑和光穩(wěn)定劑用量不超過樹脂用量的1 增塑劑和填充劑的用量可達(dá)10 50 以上食品添加劑為10 6 3 類型不一液體 粉末 小分子結(jié)構(gòu) 大分子結(jié)構(gòu) 有機(jī)的 無機(jī)的4 多種助劑復(fù)配使用 1 5如何選用助劑 P6 1 6助劑工業(yè)的國內(nèi)外狀況及發(fā)展趨勢 P7 1 大噸位品種趨于大型化和集中生產(chǎn)2 新功能助劑研究繼續(xù)活躍適應(yīng)聚合物改進(jìn)要求的功能性助劑成為世界助劑開發(fā)的一大趨勢 就目前來說 比較活躍的研究領(lǐng)域包括 旨在改善聚烯烴加工操作性能的含氟聚合物加工助劑 提高聚丙烯 PP 聚對苯二甲酸丁酯 PBT 聚對苯二甲酸乙二酯 PET 等不完全結(jié)晶樹脂的透明性 光澤度及機(jī)械物理性能的成核劑 減少環(huán)境公害 促進(jìn)樹脂降解的光降解劑和生物降解劑 賦予農(nóng)膜保溫性能的紅外吸收劑 改善薄膜表面性能的防霧滴劑 可降低洗滌溫度的漂白活化劑 對鋁制品適用的底pH值的無腐蝕酸性清洗劑 洗白清洗劑 無硅清洗劑等 3 助劑分子結(jié)構(gòu)日臻完善完善助劑分子的官能團(tuán)結(jié)構(gòu)是提高助劑應(yīng)用性能的積極措施 4 助劑開發(fā)順應(yīng)全球環(huán)保 衛(wèi)生及安全性潮流進(jìn)入80年代以來 世界工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展速度明顯加快 人們對與人類生存休戚相關(guān)的食品衛(wèi)生與環(huán)境保護(hù)意識日益增強(qiáng) 所以有關(guān)助劑生產(chǎn) 應(yīng)用的限制法規(guī)越定越嚴(yán) 順應(yīng)這一潮流 助劑將趨向于低毒性 耐抽出 無污染方面發(fā)展 5 助劑多功能化趨勢多種官能團(tuán)的功能化作用 追求一劑多能是多年來助劑研究者們的目標(biāo) 如酸性緩蝕劑主攻方向之一是開發(fā)喹啉 吡啶類改性產(chǎn)品 含有疏水基的N 芳香基 吡啶就兼有緩蝕劑 破乳劑 陽離子表面活性劑的功能 6 復(fù)配型助劑和集裝化技術(shù)進(jìn)展迅速受法規(guī) 成本 效能種種因素的制約 全新結(jié)構(gòu)助劑產(chǎn)品的開發(fā)愈加困難 而且事實(shí)上也不可能使同一結(jié)構(gòu)的化合物滿足產(chǎn)品加工所有性能的要求 因此 根據(jù)各種助劑之間的協(xié)同作用原理 復(fù)配或集裝于一體 不失為提高助劑效能的有效措施 7 助劑高分子量化趨勢遷移和抽提損失是影響助劑使用衛(wèi)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劑的耐熱穩(wěn)定性 有效抑制其在高溫加工條件下的揮發(fā)損失 另一方面 耐遷移性和低抽出性還保證了制品的表面衛(wèi)生和效能持久 8 反應(yīng)型助劑穩(wěn)步發(fā)展反應(yīng)型助劑分子內(nèi)含有反應(yīng)性基團(tuán) 它們在制品加工中可以與基體反應(yīng)并形成鍵合官能團(tuán) 一般地說 反