高分子加工助劑第一章

1、高分子材料助劑高分子材料助劑一、為什么學(xué)習(xí)這門課程？一、為什么學(xué)習(xí)這門課程？加工機(jī)械加工機(jī)械高分子成型加工高分子成型加工橡膠加工、塑料加工、纖維加工、涂料及膠粘劑橡膠加工、塑料加工、纖維加工、涂料及膠粘劑等等有機(jī)化學(xué)，有機(jī)化學(xué)，物理化學(xué)物理化學(xué)聚合物合聚合物合成工藝學(xué)成工藝學(xué)高分子高分子化學(xué)化學(xué)高分子測高分子測試與表征試與表征高分子物理高分子物理高分子高分子流變學(xué)流變學(xué)加工助劑在高分子專業(yè)課程中的地位加工助劑在高分子專業(yè)課程中的地位理論講解：講解理論講解：講解10-12次次課程實驗：每組課程實驗：每組5人，依次做人，依次做11次次性能檢測：性能檢測：2次次期末習(xí)題練習(xí)及講解：期末習(xí)題練習(xí)及講解

2、：2次次考前輔導(dǎo)：考前輔導(dǎo)：1次次綜合分?jǐn)?shù)綜合分?jǐn)?shù)=平時成績占平時成績占40%（課堂表現(xiàn)（課堂表現(xiàn)+課程實驗）課程實驗） +期末考試占期末考試占60%（閉卷考試）（閉卷考試）三、教學(xué)安排三、教學(xué)安排高分子高分子： Macromolecule，相對分子質(zhì)量很大的分子，又稱大分子或大分子化合物，一般指相對分子質(zhì)量大于104的分子，其分子質(zhì)量可高達(dá)幾百萬。其中，將能夠以重復(fù)單元表示的高分子稱為聚合物聚合物（Polymer）。根據(jù)材料的使用力學(xué)狀態(tài)和用途分類可分為：處于高彈態(tài)的橡膠橡膠(rubber)(rubber)；處于取向態(tài)并在取向方向上具有較高強(qiáng)度的纖維纖維(fiber)(fiber)；處于玻璃

3、態(tài)或半晶態(tài)的塑料塑料(plastics)(plastics)，以及涂料涂料(coatings)(coatings)，粘合劑粘合劑(adhesive)(adhesive)等。用量最大，最為重要的是用量最大，最為重要的是 塑料塑料。塑料：橡膠：纖維塑料：橡膠：纖維=65:30:5“塑料塑料”一詞應(yīng)用極為廣泛而又難以準(zhǔn)確定義。廣義一詞應(yīng)用極為廣泛而又難以準(zhǔn)確定義。廣義地講，蠟燭、松香、蟲膠、粘土、鐵、銅、鋁等有可塑地講，蠟燭、松香、蟲膠、粘土、鐵、銅、鋁等有可塑性的材料，都可稱為塑料。因為它們加熱后，或在壓力性的材料，都可稱為塑料。因為它們加熱后，或在壓力條件下，可以塑造成各種形狀的物體。天然樹脂，

4、如蟲條件下，可以塑造成各種形狀的物體。天然樹脂，如蟲膠、琥珀、瀝青、松香等，因為成分和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，雜質(zhì)膠、琥珀、瀝青、松香等，因為成分和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，雜質(zhì)很多，一般不用作塑料。很多，一般不用作塑料。 通常的理解為：主要由高相對分子質(zhì)量的聚合物組成主要由高相對分子質(zhì)量的聚合物組成，成品狀態(tài)為成品狀態(tài)為非彈性體的柔韌性或剛性固體非彈性體的柔韌性或剛性固體，在制造或成型加工過程中有一階段，在制造或成型加工過程中有一階段能能流動成型流動成型、或由、或由原位聚合固化定型原位聚合固化定型而得到的聚合物。而得到的聚合物。什么是塑料？什么是塑料？ 具體說來，塑料就是以具體說來，塑料就是以樹脂樹脂（主要是合成樹脂）為

5、（主要是合成樹脂）為基體，添加一些具有特定作用的基體，添加一些具有特定作用的助劑助劑，將基體與助將基體與助劑混合、分散，再通過塑煉加工，并在加工過程中劑混合、分散，再通過塑煉加工，并在加工過程中顯示顯示塑性且能流動成型塑性且能流動成型的材料。的材料。簡而言之，簡而言之， 塑料塑料 = = 樹脂樹脂 + + 助劑助劑 樹脂樹脂 是硬而脆的、固體或半固體、無定形、易熔是硬而脆的、固體或半固體、無定形、易熔融、易燃的物質(zhì)。包括天然樹脂、合成樹脂。融、易燃的物質(zhì)。包括天然樹脂、合成樹脂。 塑料的定義塑料的定義 塑料：在一定條件下具有流動性、可塑性，并能加工塑料：在一定條件下具有流動性、可塑性，并能加工

6、成型，當(dāng)恢復(fù)平常條件時，則仍保持加工時形狀的高分子成型，當(dāng)恢復(fù)平常條件時，則仍保持加工時形狀的高分子材料稱為塑料。材料稱為塑料。 橡膠：在室溫下具有高彈性的高分子材料。熟悉的橡膠：在室溫下具有高彈性的高分子材料。熟悉的有天然橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠、丁基橡膠、氟橡膠、有天然橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠、丁基橡膠、氟橡膠、乙丙橡膠等。乙丙橡膠等。 纖維：具備或保持其本身長度大于直徑纖維：具備或保持其本身長度大于直徑1000倍以上而倍以上而又具有又具有 一定強(qiáng)度的線條或絲狀高分子材料。滌綸（一定強(qiáng)度的線條或絲狀高分子材料。滌綸（PET），），尼龍（尼龍（PA66），腈綸（聚丙烯腈），丙綸（聚丙烯）氯綸

7、），腈綸（聚丙烯腈），丙綸（聚丙烯）氯綸（聚氯乙烯）。（聚氯乙烯）。按塑料的產(chǎn)量和耐熱等級產(chǎn)量和耐熱等級 分類： （1）通用塑料）通用塑料：指一般用途的塑料。這類塑料占塑料總量的98% 左右。特點(diǎn)：成本低、產(chǎn)量大、用途廣泛、性能變化大、制品特點(diǎn)：成本低、產(chǎn)量大、用途廣泛、性能變化大、制品多樣，但機(jī)械性能和耐熱性不高。耐熱溫度小于多樣，但機(jī)械性能和耐熱性不高。耐熱溫度小于100100（2）工程塑料）工程塑料：指適于作工程機(jī)構(gòu)件和化工設(shè)備等工業(yè)用途的塑料，與通用塑料無嚴(yán)格的區(qū)分。 特點(diǎn)：強(qiáng)度、剛性、硬度等均比通用塑料高、耐高、低溫特點(diǎn)：強(qiáng)度、剛性、硬度等均比通用塑料高、耐高、低溫性能好，但產(chǎn)量相對

8、小，成本較高。耐熱溫度大于性能好，但產(chǎn)量相對小，成本較高。耐熱溫度大于100100（3）特種工程塑料）特種工程塑料：耐熱等級更高，價格更貴，產(chǎn)量更小。主要品種包括聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚酰亞胺等。 塑料的分類塑料的分類塑料塑料通用塑料通用塑料工程塑料工程塑料特種工程塑料特種工程塑料低密度聚乙烯（LDPE)高密度聚乙烯（HDPE)聚丙烯（PP）聚氯乙?。≒VC)聚苯乙烯（PS)PMMA及一些共聚物聚碳酸酯（PC)聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT)聚酰胺（尼龍，PA）聚甲醛（POM）苯乙烯-丁二烯-丙稀腈共聚物（ABS)聚酰亞胺（PI）聚苯硫醚（PPS）聚醚醚酮（PEEK）

9、聚砜（PSU）聚苯醚（PPO）聚苯砜（PPSU)熱塑性塑料的基本分類和主要品種熱塑性塑料的基本分類和主要品種通用塑料與工程塑料的性能比較通用塑料與工程塑料的性能比較按按化學(xué)結(jié)構(gòu)及熱行為化學(xué)結(jié)構(gòu)及熱行為分類：分類：（1）熱塑性塑料）熱塑性塑料 (thermoplastic plastics) 以熱塑性樹脂為基礎(chǔ)，其樹脂的結(jié)構(gòu)一般為直鏈型或帶有少量支鏈以熱塑性樹脂為基礎(chǔ)，其樹脂的結(jié)構(gòu)一般為直鏈型或帶有少量支鏈的線性結(jié)構(gòu)，多數(shù)為碳的線性結(jié)構(gòu)，多數(shù)為碳- -碳為主鏈的聚合物。分子鏈之間主要以次價力或碳為主鏈的聚合物。分子鏈之間主要以次價力或氫鍵相吸引而顯示一定強(qiáng)度，同時表現(xiàn)出彈性和塑性。氫鍵相吸引而顯

10、示一定強(qiáng)度，同時表現(xiàn)出彈性和塑性。 在適當(dāng)?shù)娜軇┲心苋芙?；在加熱狀態(tài)下能熔化，其間只經(jīng)歷物理過在適當(dāng)?shù)娜軇┲心苋芙?；在加熱狀態(tài)下能熔化，其間只經(jīng)歷物理過程，不發(fā)生化學(xué)變化。即所謂的程，不發(fā)生化學(xué)變化。即所謂的“可溶、可熔可溶、可熔”的特性。的特性。（2）熱固性塑料）熱固性塑料 (thermosetting plastics) 其初始狀態(tài)一般是分子量不高的預(yù)聚物或齊聚物，在適當(dāng)?shù)娜軇┲衅涑跏紶顟B(tài)一般是分子量不高的預(yù)聚物或齊聚物，在適當(dāng)?shù)娜軇┲锌梢匀芙饣蛉苊?；受熱也可以熔化?？梢匀芙饣蛉苊洠皇軣嵋部梢匀刍?熱固性樹脂具有一定的反應(yīng)活性，在熔化和繼續(xù)受熱過程中，反應(yīng)熱固性樹脂具有一定的反應(yīng)活性，在

11、熔化和繼續(xù)受熱過程中，反應(yīng)性官能團(tuán)會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成新的化學(xué)鍵，即所謂的性官能團(tuán)會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成新的化學(xué)鍵，即所謂的“固化反應(yīng)固化反應(yīng)”。 同時樹脂由線性結(jié)構(gòu)變?yōu)槿S體型（網(wǎng)狀）結(jié)構(gòu)，塑料不能溶于溶同時樹脂由線性結(jié)構(gòu)變?yōu)槿S體型（網(wǎng)狀）結(jié)構(gòu)，塑料不能溶于溶劑，受熱也不會熔化。即劑，受熱也不會熔化。即“不溶、不熔不溶、不熔”。 包裝材料包裝材料 (Packaging Materials) 塑料袋、薄膜、泡沫塑料日日 用用 (Household Appliances) 衣架/椅子/盆類/書架/玩具/文具/辦公用品/家居裝飾材料/電器設(shè)備外殼等交通運(yùn)輸交通運(yùn)輸 （Transportation

12、Materials) 道路交通設(shè)施、車輛部件農(nóng)用薄膜農(nóng)用薄膜 地膜等塑料的應(yīng)用塑料的應(yīng)用 1 ）材料的性質(zhì)(Properties of the materials)內(nèi)在性質(zhì)內(nèi)在性質(zhì) (Speciality)加工性質(zhì)加工性質(zhì) (Processability)產(chǎn)品性質(zhì)產(chǎn)品性質(zhì) (Product Properties)塑料的性能塑料的性能內(nèi)在性質(zhì)內(nèi)在性質(zhì)材料的屬性 決定于材料的組成及其物理和化學(xué)結(jié)構(gòu) 內(nèi)在性質(zhì)內(nèi)在性質(zhì)是材料性能的內(nèi)因，對產(chǎn) 品性能有根本性的影響，是設(shè)計和生產(chǎn) 制品時選材的主要依據(jù)主要依據(jù)。可否用特定的加工方法成型可否用特定的加工方法成型加工過程會產(chǎn)生何種變化加工過程會產(chǎn)生何種變化加工

13、性質(zhì)加工性質(zhì)Polymer Chemical StructureChemical Structure Processing 產(chǎn)品性質(zhì)是制品的屬性產(chǎn)品性質(zhì)產(chǎn)品性質(zhì)內(nèi)在性質(zhì)加工性質(zhì)加工性質(zhì)產(chǎn)品性質(zhì)產(chǎn)品性質(zhì)一切產(chǎn)品的性質(zhì)均取決于：一切產(chǎn)品的性質(zhì)均取決于： 材料的選擇材料的選擇 (Selection） 制品的加工（制品的加工（Processing） 應(yīng)用的條件應(yīng)用的條件 (Environment)CONCLUSION:TgModulusTemperature1010 1011 Pa107 105 PaTfTdGlassy StateRubber StateFlow StateDegradation1）

14、溫度與聚合物狀態(tài)的關(guān)系）溫度與聚合物狀態(tài)的關(guān)系The state of polymer relates with the temperature玻璃態(tài)一般不能熔融加工，只可機(jī)械加工高彈態(tài)可進(jìn)行需要大形變的加工粘流態(tài)可進(jìn)行流動性加工薄膜和纖維冷拉伸薄膜和纖維冷拉伸薄膜和纖維熱拉伸薄膜和纖維熱拉伸真空和壓力成型真空和壓力成型中空吹塑成型中空吹塑成型壓延成型壓延成型擠出成型擠出成型薄膜吹塑薄膜吹塑注射成型注射成型熔融紡絲熔融紡絲玻璃態(tài)玻璃態(tài)高彈態(tài)高彈態(tài)粘流態(tài)粘流態(tài)堅硬固體堅硬固體橡膠狀彈性體橡膠狀彈性體粘性流體粘性流體Processing TemperatureTgTgTfTfTdTdDeforma

15、tion（）（）線型非結(jié)晶聚合物的溫度、線型非結(jié)晶聚合物的溫度、力學(xué)狀態(tài)及成型加工的關(guān)系力學(xué)狀態(tài)及成型加工的關(guān)系成型方法與熔體流動速率的關(guān)系成型方法與熔體流動速率的關(guān)系 一些高分子材料的大致開發(fā)時間一些高分子材料的大致開發(fā)時間時時 間間聚合物名稱聚合物名稱時時 間間聚合物名稱聚合物名稱19071907酚醛樹脂酚醛樹脂19441944PETPET19271927聚氯乙烯聚氯乙烯19471947環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂19271927醋酸纖維素醋酸纖維素19481948ABSABS樹脂樹脂19301930丁苯橡膠丁苯橡膠19551955線型聚乙烯線型聚乙烯19361936聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯1

16、9571957聚丙烯聚丙烯19361936聚醋酸乙烯酯聚醋酸乙烯酯19571957聚碳酸酯聚碳酸酯19381938聚苯乙烯聚苯乙烯19601960線型低密度聚乙烯線型低密度聚乙烯19381938尼龍尼龍666619641964離聚物樹脂離聚物樹脂19391939聚偏氯乙烯聚偏氯乙烯19651965聚酰亞胺聚酰亞胺19411941聚四氟乙烯聚四氟乙烯19701970熱塑性彈性體熱塑性彈性體19421942不飽和聚酯不飽和聚酯19721972丙烯腈共聚物丙烯腈共聚物19421942支化聚乙烯支化聚乙烯19721972乙烯乙烯- -乙烯醇聚合物乙烯醇聚合物19431943丁基橡膠丁基橡膠197419

17、74聚芳酰胺聚芳酰胺19431943尼龍尼龍6 619921992茂金屬聚合物茂金屬聚合物19431943含氟聚合物含氟聚合物19941994聚萘二甲酸乙二酯聚萘二甲酸乙二酯塑料發(fā)展沿革及現(xiàn)狀塑料發(fā)展沿革及現(xiàn)狀第一代高分子材料第一代高分子材料： 通用高分子材料通用高分子材料第二代高分子材料第二代高分子材料： 工程塑料工程塑料第三代高分子材料第三代高分子材料： 特種工程塑料特種工程塑料第四代高分子材料第四代高分子材料： 導(dǎo)電高分子材料為代表導(dǎo)電高分子材料為代表第五代高分子材料第五代高分子材料： 生物高分子材料為代表生物高分子材料為代表 經(jīng)過短短七十余年的發(fā)展，高分子材料已深入到經(jīng)過短短七十余年的

18、發(fā)展，高分子材料已深入到人類社會活動的每一個領(lǐng)域，現(xiàn)在高分子材料已進(jìn)入人類社會活動的每一個領(lǐng)域，現(xiàn)在高分子材料已進(jìn)入更新的階段：更新的階段：一、為什么高分子材料加工過程中要使用助劑？一、為什么高分子材料加工過程中要使用助劑？ （1）使用性能使用性能 任何一種聚合物（樹脂）都很難同時滿足使用任何一種聚合物（樹脂）都很難同時滿足使用性能要求。性能要求。 強(qiáng)度：強(qiáng)度： 玻纖增強(qiáng)的塑料（玻璃鋼）玻纖增強(qiáng)的塑料（玻璃鋼） 韌性：韌性： PS、PPPP、PAPA等等 + + 彈性體（橡膠等）彈性體（橡膠等） 表面性能：表面性能： 印刷、染色印刷、染色 （2）加工性能（高速化）加工性能（高速化） 流動性：流

19、動性： 潤滑劑（潤滑劑（PVCPVC降解）降解） 加工窗口：加工窗口： 增塑劑使增塑劑使TfTf降低；穩(wěn)定劑使降低；穩(wěn)定劑使TdTd升高升高 （3）降低成本）降低成本 填料填料 （4）特殊性能要求）特殊性能要求 塑料制品，特別是有特殊用途的塑料制品，如塑料制品，特別是有特殊用途的塑料制品，如色澤、抗靜電、抗粘、阻燃等，也需加入助劑色澤、抗靜電、抗粘、阻燃等，也需加入助劑塑料口袋：塑料口袋： 開口劑開口劑室內(nèi)裝修：室內(nèi)裝修： 阻阻 燃燃 （5）環(huán)保、污染（公害防止技術(shù)）環(huán)保、污染（公害防止技術(shù)） 消除廢舊塑料的污染消除廢舊塑料的污染 生物降解材料生物降解材料淀粉淀粉 化學(xué)降解化學(xué)降解稀土化合物稀

20、土化合物 高分子助劑、高分子加工助劑、高分子合成助劑2、高分子材料中添加助劑的目的是什么？、高分子材料中添加助劑的目的是什么？ 3、塑料加工助劑有哪些、塑料加工助劑有哪些1、什么是老化？、什么是老化？4、常用的穩(wěn)定化助劑有哪些、常用的穩(wěn)定化助劑有哪些 助劑是一些材料和產(chǎn)品在生產(chǎn)或者加工過程中所添加的助劑是一些材料和產(chǎn)品在生產(chǎn)或者加工過程中所添加的各種輔助化學(xué)品，用以改善生產(chǎn)工藝和提高產(chǎn)品性能。各種輔助化學(xué)品，用以改善生產(chǎn)工藝和提高產(chǎn)品性能。 高分子材料在成型、貯存、使用過程中發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，逐漸高分子材料在成型、貯存、使用過程中發(fā)生結(jié)構(gòu)變化，逐漸地失去使用價值的現(xiàn)象。地失去使用價值的現(xiàn)象。 熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、抗氧劑、防霉劑熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、抗氧劑、防霉劑 增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、填充劑、著色劑、偶聯(lián)劑、抗增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、填充劑、著色劑、偶聯(lián)劑、抗靜電劑、阻燃劑、發(fā)泡劑等靜電劑