高分子材料改性

高分子材料改性PAGEPAGE7第1，2章熱塑性：熱塑性塑料受熱時(shí)熔融，可進(jìn)行各種成型加工，冷卻時(shí)硬化。再受熱，又可熔融、加工，即具有多次重復(fù)加工性，它的加工過程基本是物理變化。大多數(shù)線型聚合物均表現(xiàn)出熱塑性，很容易進(jìn)行擠出、注射或吹塑等成型加工。在一定溫度范圍內(nèi)，能反復(fù)加熱軟化和冷卻硬化的性能，線形或支鏈型聚合物具有這種性能。一般的聚乙烯塑料和聚氯乙烯塑料都是熱塑性。熱固性：熱固性塑料受熱熔化成型的同時(shí)發(fā)生化學(xué)的交聯(lián)反應(yīng)，將線形的分子交聯(lián)形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，再受熱不熔融，在溶劑中也不溶解，當(dāng)溫度超過分解溫度時(shí)將被分解破壞，即不具備重復(fù)加工性。常用的熱固性塑料品種有酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂、不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅樹脂、聚氨酯等。通用塑料：產(chǎn)量大、用途廣、占塑料應(yīng)用量的80%以上。使用溫度在100℃以下，價(jià)格低，性能一般，主要用于非結(jié)構(gòu)材料和生活用品上。通用塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS等。通用工程塑料：具有較好的力學(xué)性能，使用溫度在100~150℃，可作為結(jié)構(gòu)材料。通用工程塑料主要有聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚、熱塑性聚酯等。特種工程塑料：力學(xué)性能更好，使用溫度在150℃以上，主要用于要求質(zhì)量輕、力學(xué)性能高能代替金屬材料的航空、航天等領(lǐng)域中。特種工程塑料主要有聚酰亞胺、聚芳酯、聚苯酯、聚砜、聚苯硫醚、聚醚醚酮、氟塑料等。改性主要方法：共混改性、化學(xué)改性、填充與纖維增強(qiáng)改性、表面改性、共擠出復(fù)合改性。高分子材料發(fā)展趨勢(shì)：1.通用高分子材料的高性能化、高功能化和低成本化2.功能高分子材料、特種高分子材料與工程塑料發(fā)展迅速3.與能源、環(huán)境相關(guān)的有機(jī)高分子材料的協(xié)調(diào)發(fā)展越來(lái)越受到重視4.高分子材料加工領(lǐng)域的研究不斷拓展并深化5.高分子材料科學(xué)與其他學(xué)科的交叉不斷加強(qiáng)。天然高分子的利用與加工、天然高分子的改性和合成、高分子的工業(yè)生產(chǎn)。生物化；開發(fā)天然高分子的潛在資源化；綠色化。第3章配方的計(jì)量方法：1、單因素變量配方設(shè)計(jì)方法。適用于制品性能只受一個(gè)因素影響的配方。采用的搜索方法有：爬山法、黃金分割法、平分法、分批實(shí)驗(yàn)法、分?jǐn)?shù)法、拋物線法。2、多因素變量配方設(shè)計(jì)方法。適用于制品性能受兩個(gè)或兩個(gè)以上因素影響的配方。采用的搜索方法有：正交設(shè)計(jì)法、中心復(fù)合試驗(yàn)設(shè)計(jì)法。塑料助劑在樹脂中的分散形式：1、海島式分布:這種分布方式為添加劑像大海中的島嶼一樣分散在主體樹脂中，即樹脂為連續(xù)相，而添加劑為分散相，此種分布屬單相連續(xù)分散結(jié)構(gòu)。在塑料配方中，添加劑以海島式分布對(duì)塑料的某些改性有利，具體如生物降解改性、加工改性及透明改性等。這些改性的共同特點(diǎn)為要求整體性能均勻。2、層狀分布:這種分布方式為添加劑自身形成層狀分散于主體樹脂中，即樹脂為主連續(xù)相，而添加劑為次連續(xù)相。此種分布屬兩相連續(xù)分散結(jié)構(gòu)。添加劑以層狀分布有利于某些改性效果的發(fā)揮，主要有阻隔改性、阻燃改性、導(dǎo)電改性、光降解改性、抗老化改性及硬度改性等。這些改性的共同特點(diǎn)為只在表面改性即可達(dá)到整體改性能。最典型的層狀分布改性應(yīng)用實(shí)例為PA層狀分布于HDPE中，其阻隔改性效果要比PA海島式分散于HDPE中高15倍之多。要想形成層狀分布的條件有兩方面。首先，添加劑與樹脂的相容性要適當(dāng)，如不適當(dāng)應(yīng)加入適量相容劑；其次，在加工中添加劑受到的剪切作用要適當(dāng)。3、纖維狀分布:這種分布方式為添加劑自身形成纖維狀分散于主體樹脂中，即樹脂為主連續(xù)相，而添加劑為此連續(xù)相，同層狀分布一樣此種分布也屬于兩相連續(xù)分散結(jié)構(gòu)。添加劑的纖維狀分布主要有利于提高機(jī)械性能和導(dǎo)電性能的改性效果。如液晶聚合物以微纖維狀分布于樹脂中，形成一種被稱為“原位復(fù)合結(jié)構(gòu)”的超級(jí)增強(qiáng)材料，即屬于此種分布。加工中，利用特殊的加工條件，可形成纖維狀分布。4、網(wǎng)狀分布:這種分布方式為添加劑和樹脂互鎖或交錯(cuò)排列，即樹脂為連續(xù)相，而添加劑也為連續(xù)相。此種分布屬兩相連續(xù)分散結(jié)構(gòu)。一般添加劑和樹脂的含量比較接近時(shí)，易形成此種結(jié)構(gòu)。網(wǎng)狀分布有利于導(dǎo)電改性效果的發(fā)揮。5、均勻分布:即從一方面看，添加劑十分均勻地分散在樹脂中；從另一方面看，樹脂又均勻地分散在添加劑中，兩者無(wú)主次之分，無(wú)連續(xù)相，都為分散相。此種分布屬兩相非連續(xù)結(jié)構(gòu)。這是一種理想的分布狀態(tài)，在實(shí)際中很少存在。其存在的前提條件有兩個(gè)：其一為樹脂和添加劑的含量相當(dāng)，其二為樹脂和添加劑相容性十分好。提高塑料配方中各組分相容性的方法基體與添加劑之間的相容性往往不好，尤其是無(wú)機(jī)填料與有機(jī)樹脂之間的相容性更差。目前，為得到良好的復(fù)合界面，應(yīng)用最多且效果最好的方法為添加偶聯(lián)劑表面處理和加入相容劑。偶聯(lián)劑的選用原則硅烷類偶聯(lián)劑主要適用于玻璃纖維及含硅填料，如石英、硅灰石、滑石粉、云母、SiO2、硅酸鈣、黏土等，也用于部分金屬的氧化物及氫氧化物，但不適用于CaCO3。樹脂：主要用于熱固性樹脂，也用于PO、PS及PC，但效果不好。鈦酸酯類偶聯(lián)劑對(duì)填料適用范圍廣，如CaCO3、滑石粉、鈦白粉等都可以，還可用于玻璃纖維中。樹脂：主要用于PO等熱塑性樹脂。③酸性填料應(yīng)選用含堿性官能團(tuán)的偶聯(lián)劑，而堿性填料應(yīng)選用含酸性官能團(tuán)的偶聯(lián)劑。④硅烷偶聯(lián)劑的用量可為填料的1%左右；鈦酸酯類用量一般為填料的0.25~2%。⑤一些表面活性劑（如ZnO、HSt）會(huì)影響鈦酸酯偶聯(lián)劑作用的發(fā)揮，因此它們必須在填料、偶聯(lián)劑、樹脂充分混合后加入。⑥大多數(shù)鈦酸酯類偶聯(lián)劑易與酯類增塑劑發(fā)生酯交換反應(yīng)，因此，此類增塑劑需待偶聯(lián)劑加入后才可加入。⑦鈦酸酯類偶聯(lián)劑的不同種類、硅烷類偶聯(lián)劑的不同種類、以及這兩種偶聯(lián)劑之間都具有協(xié)同作用。⑧對(duì)于高填充配方，需選一個(gè)助偶聯(lián)劑與主偶聯(lián)劑協(xié)同加入，可大幅度提高其相容性。助偶聯(lián)劑可以為長(zhǎng)鏈段化合物、過氧化物、過氯化物等。第4章增塑劑：塑化作用機(jī)理：（DOP增塑PVC為例）聚氯乙烯由于氯原子的存在使聚氯乙烯分子鏈間具有較強(qiáng)的偶極力，在加熱的情況下，由于分子鏈的熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子鏈間相互吸引力減弱，距離增大，這時(shí)增塑劑就可以加入到聚氯乙烯分子鏈與分子鏈之間。如果增塑劑分子中含有極性基團(tuán)與非極性部分，則此極性基團(tuán)與聚氯乙烯分子鏈上的極性部分發(fā)生偶極吸引力，這樣，在冷卻后，增塑劑分子仍可停留在聚氯乙烯中的原來(lái)位置，增塑劑的非極性部分可將聚氯乙烯分子鏈分開，增大它們之間的距離，減弱分子鏈間的吸引力，使聚氯乙烯分子鏈的運(yùn)動(dòng)比較容易。結(jié)果就會(huì)導(dǎo)致聚氯乙烯一系列的物理力學(xué)性能的改變，如，降低分子鏈間的聚集力、剛度、增加柔軟性、可塑性，降低高聚物的熔融黏度與流動(dòng)溫度。這樣就可起到調(diào)節(jié)性能、易于加工的作用，如圖示。增塑劑的作用機(jī)理是增塑劑分子插入到聚合物分子鏈之間，削弱了聚合物分子鏈間的引力。結(jié)果增加了聚合物分子鏈的移動(dòng)性，降低了聚合物分子鏈的結(jié)晶度，從而使聚合物的塑性增加。Example在普通的農(nóng)用薄膜中，在100份PVC中，加入DOP50份，穩(wěn)定劑2份，潤(rùn)滑劑2.5份。如果要使薄膜具有更好的耐熱、耐不穩(wěn)定性和阻燃性，則從增塑劑的角度可作以下調(diào)整：1）加入部分環(huán)氧大豆油以取代部分DOP，使薄膜具有更好的熱、光穩(wěn)定性。2）加入適量TCP取代部分DOP來(lái)提高阻燃性。3）由于加入TCP后，制品的耐寒性有所下降。為了彌補(bǔ)這個(gè)缺陷，可加入少量環(huán)氧油酸丁酯或直鏈鄰苯二甲酸酯；也可加入一定量DOA，但用量不能超過10份，否則就有可能滲出。如果要強(qiáng)調(diào)耐水性，則可用DNOP作為主增塑劑。因其耐寒性優(yōu)于DOP，耐水性優(yōu)于DOA。但DNOP塑化效率不好，混煉時(shí)間延長(zhǎng)，因而加適量鄰苯二甲酸二己酯（DHP）配合使用效果更好。抗氧劑：一般認(rèn)為，自動(dòng)氧化反應(yīng)是自由基機(jī)理，這個(gè)機(jī)理包括鏈的引發(fā)、增長(zhǎng)和終止幾個(gè)過程。1）鏈的引發(fā):高分子RH受到熱和氧化作用后,在高分子結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)處的C-H鍵發(fā)生斷裂,產(chǎn)生自由基:↑2）鏈的傳遞和增長(zhǎng):自由基R.在氧存在下,自動(dòng)氧化成過氧化自由基ROO.和大分子過氧化氫大分子過氧化氫又分解為鏈自由基：由于生成了烷氧自由基RO.，大分子主鏈容易斷裂，如：3）鏈的終止:大分子自由基相結(jié)合而終止鏈反應(yīng)：后兩種終止方式由于生成過氧化物而不穩(wěn)定，也容易裂解生成大分子自由基，再引起鏈的引發(fā)和增長(zhǎng)。鏈終止型抗氧劑作用機(jī)理：此抗氧劑與自由基R.、ROO.反應(yīng)，中斷自動(dòng)氧化的鏈增長(zhǎng)。以AH表示鏈終止劑。則它能與活性自由基R.、ROO.等結(jié)合，生成穩(wěn)定的化合或低活性自由基，從而阻止了鏈的傳遞與增長(zhǎng)。K1K2（A.為活性低的自由基）K3要想有效地阻止鏈增長(zhǎng)反應(yīng)，反應(yīng)速率常數(shù)K1和K2必須大于K3，其中消除ROO.是關(guān)鍵。輔助抗氧劑的作用：亞磷酸酯兼有光穩(wěn)定作用，可作PVC螯合劑；與酚類抗氧劑并用有協(xié)同效果；主要用于塑料。硫代酯與酚類抗氧劑并用有協(xié)同效果；主要用于塑料、橡膠。金屬鈍化劑與酚類抗氧劑并用有協(xié)同效果；主要用于聚烯烴。主輔抗氧劑的協(xié)同作用輔助抗氧劑必須與主抗氧劑協(xié)同加入才具有抗氧作用，并可降低主抗氧劑的加入量，而單獨(dú)加入無(wú)抗氧效果?？寡鮿┑膹?fù)合類型為受阻胺/受阻酚、受阻酚/硫醚、亞磷酸酯/受阻酚等。國(guó)內(nèi)主要使用的復(fù)合抗氧劑，主抗氧劑為酚類抗氧劑1010、1076、264等，輔助抗氧劑為168。Example1:PP耐熱老化配方PP100份抗氧劑10100.1份抗氧劑DSTP0.3份脫氧劑0.3份光穩(wěn)定劑77000.05份紫外線吸收劑BAD0.1份紫外線吸收劑UV-3270.15份配方中采用多種抗氧劑和紫外線吸收劑并用，在一定程度上起到了協(xié)同作用，提高了PP的光穩(wěn)定性能和抗熱氧老化性能。Example2:ABS抗老化配方ABS100份抗氧劑10760.5份抗氧劑DSTP0.3份紫外線吸收劑UV-3270.3份這個(gè)配方中，主副抗氧劑并用可發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)，而抗氧劑1076由于熔點(diǎn)低、與ABS相容性好、揮發(fā)性低、熱穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，是ABS比較適宜的抗氧劑。熱穩(wěn)定劑：無(wú)論是鉛鹽、金屬皂類或其他各類熱穩(wěn)定劑，所以能夠起到熱穩(wěn)定化的作用，主要是由于它們都有一個(gè)共同的特點(diǎn)——均屬于氯化氫的接受體，能夠捕獲PVC熱降解時(shí)所脫出的氯化氫。Example1：硬質(zhì)PVC加工管材PVC（懸浮法，K值為67）100份三鹽基硫酸鉛0.5份二鹽基亞磷酸鉛0.8份硬脂酸鉛0.3份硬脂酸鈣0.3份硬脂酸0.2份烴蠟0.2份配方中所用熱穩(wěn)定劑為二鹽和三鹽，而硬脂酸鉛和硬脂酸鈣則兼有熱穩(wěn)定性和潤(rùn)滑作用，與鉛鹽并用可改善其潤(rùn)滑性，提高熱穩(wěn)定效果。硬脂酸為內(nèi)潤(rùn)滑劑，用量不宜太多，防止制品表面出現(xiàn)噴霜現(xiàn)象。烴蠟為外潤(rùn)滑劑，除改善流動(dòng)性能外，還有脫模劑和防止黏連。光穩(wěn)定劑：光屏蔽劑；紫外線吸收劑；猝滅劑；自由基捕獲劑。紫外線吸收劑是目前最普遍使用的光穩(wěn)定劑，它們是一類能夠強(qiáng)烈地選擇性地吸收高能量的紫外線，并進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)害光能，以熱能形式釋放，在工業(yè)上大量使用的紫外線吸收劑主要是二苯甲酮類、苯并三唑類和三嗪類。紫外線吸收劑是防止紫外線的第二道防線。猝滅劑主要是鎳的有機(jī)配合物，它不同于紫外線吸收劑，并不強(qiáng)烈地吸收紫外線，也不像紫外線吸收劑那樣通過分子內(nèi)的結(jié)構(gòu)變化轉(zhuǎn)移能量，而是通過分子間的能力轉(zhuǎn)移，迅速有效地將激發(fā)態(tài)的分子“猝滅”，使其回到基態(tài)，從而達(dá)到保護(hù)高分子材料，使其免受紫外線破壞的作用。猝滅劑是防止紫外線的第三道防線。阻燃劑衡量阻燃性的指標(biāo)1、氧指數(shù)（OI）Example2：增塑PVC壓延薄膜PVC（懸浮法，K值為70）100份增塑劑40份鋇-鎘穩(wěn)定劑1.5份有機(jī)亞磷酸酯0.3份聚乙烯蠟0.2份軟質(zhì)PVC配方，故需加入大量增塑劑。鋇-鎘穩(wěn)定劑為常用復(fù)合穩(wěn)定劑，有一定潤(rùn)滑性，常與有機(jī)亞磷酸酯、環(huán)氧大豆油等輔助熱穩(wěn)定劑并用。按配方一制得的農(nóng)膜，透明性好、黏塵少、耐候性良好。在廣州地區(qū)自然暴曬17個(gè)月以后，斷裂伸長(zhǎng)率還有206%，在北京地區(qū)和廣州地區(qū)，扣蔬菜大棚能連續(xù)使用15個(gè)月以上。按配方二生產(chǎn)的農(nóng)膜成本較低，在廣州地區(qū)自然暴曬18個(gè)月，其斷裂伸長(zhǎng)率還有206%。按配方三制得的農(nóng)膜，耐寒性和耐候性優(yōu)良，適用于北方氣候，在東北地區(qū)扣大棚連續(xù)使用達(dá)14個(gè)月，斷裂伸長(zhǎng)率仍有260%。在廣州地區(qū)自然暴曬18個(gè)月后，斷裂伸長(zhǎng)率還有209%。六磷胺的使用提高了各種助劑在PVC中的相容性，從而賦予配方優(yōu)良的耐候性。光穩(wěn)定劑和抗氧劑的對(duì)抗作用氧指數(shù)定義為塑料試樣在N2-O2混合氣體中保持連續(xù)燃燒所需的最低氧氣體積分?jǐn)?shù)。塑料的氧指數(shù)越小，說(shuō)明其連續(xù)燃燒所需氧氣的濃度越低，材料越易燃；反之，塑料的氧指數(shù)越大，說(shuō)明其連續(xù)燃燒所需氧氣的濃度高，材料越不易燃。當(dāng)OI<22時(shí)，為易燃性塑料；當(dāng)OI在22~27之間時(shí)，為自熄性塑料；當(dāng)OI>27時(shí)，為難燃塑料。大多數(shù)塑料的OI都達(dá)不到27，而阻燃場(chǎng)合對(duì)塑料的OI要求都在30左右，因此大部分樹脂都需要進(jìn)行阻燃改性處理。2、美國(guó)UL標(biāo)準(zhǔn)（UL-94）美國(guó)UL-94標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試方法為觀察塑料在直接接觸火源時(shí)的燃燒情況，并劃分為三個(gè)級(jí)別。V-0級(jí)離火后10s熄滅，并不引燃其下方30cm處的藥棉。V-1級(jí)離火后10~30s熄滅，并不引燃其下方30cm處的藥棉。V-2級(jí)離火后30s熄滅，并引燃其下方30cm處的藥棉。3、最大比光密度（Dm）這是衡量塑料發(fā)煙量大小的指標(biāo)，也稱為最大煙密度。塑料的最大比光密度越大，說(shuō)明其發(fā)煙性越大，燃燒時(shí)冒黑煙越濃，對(duì)環(huán)境污染越大。含雙鍵、苯環(huán)類和含氯類塑料發(fā)煙量比較大。而塑料燃燒時(shí)無(wú)煙的標(biāo)準(zhǔn)為最大比光密度低于300，因此PET、PC、PS、PPO、ABS及PVC等需要進(jìn)行消煙改性。塑料的燃燒過程是一個(gè)極其復(fù)雜的熱氧化反應(yīng)過程，導(dǎo)致燃燒的基本要素是熱、氧和燃料。第一階段：熱引發(fā)過程。外部熱源或火源的熱量導(dǎo)致塑料發(fā)生從固態(tài)到液態(tài)的相態(tài)變化；第二階段：熱降解過程。塑料吸收的熱量足以克服分子內(nèi)原子間某些弱小的鍵能時(shí)，開始發(fā)生降解反應(yīng)，其實(shí)質(zhì)為空氣中氧存在下的一種自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，反應(yīng)的結(jié)果可生成可燃?xì)怏w；第三階段：燃燒過程。熱降解反應(yīng)生成的可燃?xì)怏w濃度達(dá)到著火極限后，與氧氣相遇，當(dāng)塑料吸收的熱量足以使可燃?xì)怏w燃燒時(shí)，可引發(fā)塑料燃燒，并從局部向整體擴(kuò)散。此時(shí)對(duì)易燃塑料而言，即使去掉火源，燃燒也將繼續(xù)。阻燃劑的阻燃機(jī)理阻燃劑是通過吸熱作用、覆蓋作用、抑制鏈反應(yīng)、不燃?xì)怏w的窒息作用等若干機(jī)理發(fā)揮其阻燃作用的。多數(shù)阻燃機(jī)是通過若干機(jī)理共同作用達(dá)到阻燃目的。塑料消煙的基本原理為加入無(wú)機(jī)消煙劑，改變塑料的降解方式，抑制炭微粒的形成，使之形成焦炭，并吸收有毒氣體。（當(dāng)代的“阻燃”是與“消煙”相提并論的，而且對(duì)某些高聚物如PVC而言“消煙”比“阻燃”更為重要。）歐盟的RoHS指令是對(duì)有害物質(zhì)的限制指令，于2006年7月開始停止某些物質(zhì)在電子電器設(shè)備中的使用：鉛、汞、鎘、六價(jià)鉻、多溴聯(lián)苯、多溴聯(lián)苯醚。1、水合金屬氧化物：氫氧化鋁（ATH）、氫氧化鎂（MDH）→吸熱作用（阻燃機(jī)理）2、磷系阻燃劑→抑制鏈反應(yīng)（阻燃機(jī)理）3、金屬氧化物4、硼化合物5、氮系阻燃劑6、膨脹型阻燃劑7、抑煙劑（其余助劑）硫化劑：正硫化，又稱最佳硫化，通常指橡膠制品性能達(dá)到最佳值時(shí)的硫化狀態(tài)。由于橡膠硫化是一個(gè)熱交聯(lián)反應(yīng)過程，而橡膠是一個(gè)不良的熱導(dǎo)體，所以不同厚度制品的正硫化點(diǎn)不同。焦燒：由于機(jī)械的生熱及高溫環(huán)境的作用，膠料產(chǎn)生早期硫化致使塑性降低，難以繼續(xù)加工并造成次品。過硫化：硫化促進(jìn)劑：在橡膠硫化過程中，與硫化劑并用可縮短硫化時(shí)間，降低硫化溫度，減少硫化劑用量并提高橡膠的物理機(jī)械性能的一類橡膠助劑。抗靜電劑主要種類：1、陰離子型抗靜電劑：陰離子型抗靜電劑的種類很多，有高級(jí)脂肪酸鹽、各種硫酸衍生物和各種磷酸衍生物等。在塑料中主要采用酸性烷基磷酸酯、烷基磷酸酯鹽等。陰離子抗靜電劑具有優(yōu)良的抗靜電效果及耐熱性，但其與聚合物的相容性較差，且會(huì)影響制品的透明性。1）硫酸衍生物主要用于纖維。2）磷酸衍生物用于PS、PE、PP、PVC。2、陽(yáng)離子型抗靜電劑：陽(yáng)離子型抗靜電劑的種類很多，主要包括各種胺鹽、季銨鹽和烷基咪唑啉等，其中又以季銨鹽最重要。陽(yáng)離子型抗靜電劑對(duì)聚合物有較強(qiáng)的附著力，抗靜電性能優(yōu)良，是塑料、纖維用抗靜電劑的主要種類。但熱穩(wěn)定性較差，且對(duì)皮膚會(huì)有刺激性，一般以外部涂覆的形式使用。3、兩性離子型抗靜電劑:兩性離子型抗靜電劑主要包括季銨內(nèi)鹽、兩性烷基咪唑啉鹽和烷基氨基酸等。它的最大特點(diǎn)是既能與陽(yáng)離子型，又能與陰離子型抗靜電劑配合使用。其抗靜電效果優(yōu)于陽(yáng)離子型和陰離子型，耐熱性能優(yōu)于陽(yáng)離子型，但不如陰離子型。4、非離子型抗靜電劑:由于非離子型抗靜電劑本身不帶電，因此其抗靜電效果比離子型抗靜電劑差，故使用量較大。但其與聚合物的相容性及熱穩(wěn)定性優(yōu)良，也沒有離子型抗靜電劑易于引起塑料老化的缺點(diǎn)，因此主要作為塑料的內(nèi)部抗靜電劑使用。主要品種有多元醇、多元醇酯、醇或烷基酚的環(huán)氧乙烷加合物、胺或酰胺的環(huán)氧乙烷加合物等。5、其他抗靜電劑:1）炭黑、2）金屬纖維、粉末、3）高分子型永久抗靜電劑ExamplePVC抗靜電配方PVC100DOP60氯化石蠟25復(fù)合穩(wěn)定劑4三氧化二銻和硼酸鋅適量炭黑基體樹脂總量的20%制備工藝：在樹脂中加入定量的增塑劑、復(fù)合穩(wěn)定劑攪拌，放入高混機(jī)高速攪拌至增塑劑完全吸干后，加入其他助劑攪拌均勻，出料冷卻；將物料在輥溫為155oC±5oC的雙輥上混煉一定時(shí)間后加入炭黑到規(guī)定時(shí)間出片；模壓成型，成型溫度為160~165。配方解析：該配方是PVC軟制品的抗靜電配方，因DOP的加入降低了材料的阻燃性能，體系中加入了輔助增塑劑氯化石蠟和阻燃劑三氧化二銻和硼酸鋅；當(dāng)炭黑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到18%后，材料的電阻才大幅下降；混煉時(shí)間的延長(zhǎng)，使炭黑分散度提高，不利于抗靜電效果的提升；炭黑含量增加會(huì)使體系力學(xué)性能下降。潤(rùn)滑劑的作用：通過降低熔體之間和熔體與設(shè)備之間的摩擦及粘附，改善加工流動(dòng)性，提高生產(chǎn)能力和制品外觀質(zhì)量。潤(rùn)滑劑與增塑劑的區(qū)別：潤(rùn)滑劑僅在加工時(shí)有作用；而增塑劑不僅在加工中有作用，而且在使用中也有作用。潤(rùn)滑劑的作用機(jī)理1、內(nèi)部潤(rùn)滑——塑化或軟化機(jī)理潤(rùn)滑劑的極性較低，碳鏈較長(zhǎng)。潤(rùn)滑劑與樹脂相容性低（但有一定的相容性），所以只有少量的潤(rùn)滑劑分子能穿入聚合物的分子鏈之間，削弱了分子鏈間的相互作用力，而使聚合物在變形時(shí)分子鏈相互之間更容易滑動(dòng)和旋轉(zhuǎn)。2、界面潤(rùn)滑機(jī)理潤(rùn)滑劑附著在熔融樹脂的表面，或附著在加工機(jī)械模具的表面，形成潤(rùn)滑劑分子層，由于潤(rùn)滑劑分子層的存在而形成潤(rùn)滑界面，結(jié)果降低了樹脂與加工機(jī)械之間的摩擦。潤(rùn)滑界面膜的粘度和它的潤(rùn)滑效率取決于潤(rùn)滑劑的熔點(diǎn)和加工溫度。碳鏈越長(zhǎng)——→潤(rùn)滑效果越好實(shí)例1：摩托車儀表托盤專用料配方PP（MFR=2~4g/10min，粉料）60份PP-g-MMA10份滑石粉（800目）27份鈦白粉1份其他助劑適量相關(guān)性能：拉伸強(qiáng)度35MPa；彎曲強(qiáng)度68.8MPa；彎曲模量2829MPa；缺口沖擊強(qiáng)度6.5kJ/m2；熱變形溫度（450kPa）139℃。解析：此配方的主要目的是提高均聚PP的剛性，降低制品的成型收縮率?；凼翘畛銹P使用最多的填料，其填充量一般占復(fù)合材料總量的10%~40%，且有一最佳值。PP-g-MMA是作為增容劑使用，MMA可以與滑石粉表面的極性基團(tuán)反應(yīng)，其量有一最佳值。鈦白粉的主要作用是著色，使制品提高白度，以及作為光屏蔽劑，提高制品的抗老化性。此外，還需加入抗氧劑1010，以提高抗老化性；加入適量潤(rùn)滑劑以改善滑石粉與鈦白粉的分散性、改進(jìn)熔體的流動(dòng)性和制品表面的光滑性。懸浮法PVC樹脂（SG3或SG4）100份三堿式硫酸鉛0.5~1.0份硬脂酸鉛1.0~1.5份硬脂酸鋇1.0~1.5份硬脂酸0.2~0.5份鄰苯二甲酸二辛酯15.0~30.0份鄰苯二甲酸二丁酯10.0~15.0份烷基磺酸苯酯5.0~25.0份碳酸鈣10.0~50.0份顏料適量實(shí)例2：壓延法填充PVC人造革配方解析：PVC樹脂選用平均分子量較大的SG3和SG4型樹脂。硬脂酸皂類穩(wěn)定劑，兼具有外潤(rùn)滑作用，可防止PVC在成型過程中粘輥。增塑劑以DOP為主，總添加量視制品性能要求而定。碳酸鈣的作用是降低成本，增加制品硬度，添加量過大使制品韌性和柔軟性下降。實(shí)例3：軟質(zhì)PVC加工性能改性配方PVC（WS-1300S）100份DOP60份DBP10份DOA10份三鹽5份二鹽3份硬脂酸鉛1份硬脂酸鋇0.5份硬脂酸0.5份輕質(zhì)碳酸鈣（325目）40份炭黑（槽法）1份抗氧劑2640.05份ACR加工改性劑3份白油2~3份低分子聚乙烯蠟0.2~0.4份解析：本配方主要用作軟質(zhì)PVC的注塑制品，配方設(shè)計(jì)者在基礎(chǔ)配方確定的情況下，著重研究了不同的外潤(rùn)滑劑對(duì)熔體流動(dòng)性能和制品外觀的影響。發(fā)現(xiàn)石蠟、低分子聚乙烯蠟和白油對(duì)熔體的流動(dòng)性能都有不同改善效果，其中前兩種效果要好一些。但由于前兩種容易從制品中析出，考慮到制品的脫模性和表面光潔度，白油改性的制品綜合性能最好。實(shí)例4：PVC電纜料配方PVC（S-1300）100份偏苯三酸三辛酯（TOTM）50份鄰苯二甲酸鉛7份硬脂酸鉛1份硬脂酸鋇0.5份雙酚A0.3份煅燒陶土（300目）10份解析：此配方為耐105℃絕緣電纜料配方。105℃絕緣級(jí)電纜料的導(dǎo)芯線最高允許溫度為105oC，工作溫度為95oC時(shí)的體積電阻率不小于5×108Ω.m，沖擊催化溫度為-15oC，這就需要使用耐高溫的增塑劑，以滿足制品既耐高溫又耐低溫沖擊的要求。常用的增塑劑有偏苯三酸酯和均苯四酸四辛酯等。這類增塑劑可作為主增塑劑，為降低成本，可與其他增塑劑混合使用。此外，堿式鉛鹽穩(wěn)定劑會(huì)與增塑劑的官能團(tuán)反應(yīng)，對(duì)熱穩(wěn)定性不利。雙酚A作為抗氧劑，煅燒陶土的使用可以提高制品的耐熱性和電絕緣性能。實(shí)例5：導(dǎo)電PVC配方PVC（SG5）67%炭黑18%CPE8%ACR2%穩(wěn)定劑3%潤(rùn)滑劑1.5%納米填料0.5%相關(guān)性能：表面電阻106Ω；沖擊強(qiáng)度19kJ/m2；拉伸強(qiáng)度44MPa。解析：對(duì)于硬質(zhì)PVC材料，由于熔體黏度大，與導(dǎo)電填料的相容性差，大量填充導(dǎo)電填料可能導(dǎo)致其他性能劣化。當(dāng)對(duì)材料導(dǎo)電率要求不高時(shí)，可與導(dǎo)電填料復(fù)合，但需注意加工條件的選擇和體系中助劑的選用，配方中使用了少量納米無(wú)機(jī)粒子，改善了材料的加工流動(dòng)性能和力學(xué)性能。實(shí)例6：PVC耐老化配方PVC（SG5）100份稀土穩(wěn)定劑3份CPE8份ACR2份輕質(zhì)活性碳酸鈣10份鈦白粉4份熒光增白劑0.05份群菁藍(lán)0.02份ZnO6份受阻胺光穩(wěn)定劑GW-944Z0.8份解析：鈦白粉、鋅白和熒光增白劑等可提高制品的白度，但由于紫外線照射會(huì)造成材料的光老化，使材料變色，影響材料白度的保持。研究發(fā)現(xiàn)受阻胺類光穩(wěn)定劑GW-944Z對(duì)PVC實(shí)例7：PVC泡沫塑料配方PVC（SG5）100份NBR60份DOP30份氯化石蠟30份三鹽4份二鹽3份三氧化二銻8份發(fā)泡劑AC4份發(fā)泡劑H4份過氧化二異丙苯1份滑石粉20份解析：本配方制備的是阻燃軟質(zhì)PVC泡沫塑料，為了提高性能、保證成型的順利完成，選用NBR與PVC共混，作為基體樹脂。增塑劑上考慮到阻燃性能，用氯化石蠟部分替換DOP，可增加制品的阻燃性和強(qiáng)度。發(fā)泡劑AC和發(fā)泡劑H復(fù)合發(fā)泡的效果較好，可使發(fā)泡率增加，使制品密度減小。體系中適量DCP可起到交聯(lián)的作用，對(duì)于制品強(qiáng)度和阻燃性提高有利。阻燃劑三氧化二銻除了具有阻燃性外，還對(duì)發(fā)泡劑AC起到助發(fā)泡劑的作用，可促進(jìn)AC的熱分解。適量的三氧化二銻可使發(fā)泡劑AC的分解溫度下降，使發(fā)泡劑AC與發(fā)泡劑H總的發(fā)泡速率與交聯(lián)速率匹配較好，利于泡沫塑料的泡孔分布均勻。第5章相容性（Miscibility）：是指共混物各組分彼此相互容納，形成宏觀均勻材料的能力。其一般以是否能夠產(chǎn)生熱力學(xué)相互溶解為判據(jù)。如果共混時(shí)，混合自由焓（Gibbs混合自由能）ΔGm＜0，則表示相容性好，此時(shí)形成均相體系。如果共混時(shí)，混合自由焓ΔGm>0，則表示相容性不好，形成多相體系?；ト苄裕╯olubility）：指可以達(dá)到分子級(jí)混合的共混物。因高分子材料結(jié)構(gòu)特征限制，要達(dá)到完全分子級(jí)的混合難以實(shí)現(xiàn)，因此其應(yīng)用不多?；烊苄裕╟ompatibility）：以是否能獲得比較均勻和穩(wěn)定的形態(tài)結(jié)構(gòu)的共混體系為判據(jù)，而不論共混體系是否熱力學(xué)相互溶解。因此即使是熱力學(xué)不相容的共混體系，依靠外界條件實(shí)現(xiàn)了很好的分散混合，得到了力學(xué)性能優(yōu)良且穩(wěn)定的高分子共混物，也可認(rèn)為溶混性好。高分子共混體系相容的必要條件是：（2-5）均相體系的穩(wěn)定性條件是：（2-6）如果同時(shí)滿足式（2-5）和式（2-6）則為熱力學(xué)相容體系；如果只滿足必要條件，則為部分相容體系；如果兩式都不滿足，則為不相容體系。相分離機(jī)理有三種：①體系處于熱力學(xué)不穩(wěn)態(tài)，相分離行為會(huì)連續(xù)而自發(fā)地進(jìn)行，形成兩相體系；=2\*GB3②體系處于亞穩(wěn)態(tài)，可以因成核作用發(fā)生相分離；成核：在處于亞穩(wěn)態(tài)的體系中產(chǎn)生新的更穩(wěn)定相的原始微粒的過程。③結(jié)晶聚合物的結(jié)晶也是相分離的一種機(jī)理。提高相容性的方法共混組分中一般相對(duì)分子質(zhì)量較大，其混合熵ΔSm很小，而非極性高聚物共混體系的ΔHm常大于零，所以很多體系是不相容的或部分相容的。欲獲取這種體系中各組分所具有的綜合性能和優(yōu)良力學(xué)性能，則必須解決