第三章高分子制品配方设计

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2.1.2 稳定剂


稳定剂的主要功能是阻缓或停止塑料在物理的 （如热、光）和化学的（氧、微生物）因素作 用下的降解， 主要有热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂和抗微生 物剂等 （1）热稳定剂 能延缓或避免由于热作用引起的塑料破坏和 进一步降解的添加剂叫热稳定剂。由于PVC的 加工温度与降解温度接近，在加工时极易发生 降解，因此热稳定剂主要用于PVC。
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⑴增塑剂
增塑剂: 使塑料固有的刚性甚至脆性变为具有挠曲性的添加剂 增塑剂除具有可赋予塑料挠曲性的功能外，还可通过降低 玻璃化温度（Tg）和增加内部润滑作用而降低加工温度。 增塑剂的增塑机理: 减弱聚合物高分子链间的作用力，使高分子链间的相对运动 变得容易。因为增塑剂一般为低分子物质，易于流动，对高 分子链间的相对运动也具有一定的润滑作用 需要增塑的主要有PVC及其共聚物、纤维素等， 约80％的增塑剂用于PVC 使用最多的是邻苯二甲酸二辛酯（DOP）, 邻苯二甲酸二异辛酯（DIOP）
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（l0）降解剂


可加速塑料制品在阳光或土壤中微生物作用下分解为 低分子物的添加剂称为降解剂。 工业上常用的降解剂有光降解剂和生物降解剂两种。 光降解剂主要包括具有光增敏作用的化学添加剂和过 渡金属络合物等。常用的有甲基乙烯酮、硬脂酸钙、 硬脂酸铁及各种光降解母料等。 光降解塑料的生产工艺相对较为成熟，如利用以色列 Scott－Gilead的专利技术，在PE或PP中添加具有稳 定、增敏功能的Ni、Fe金属络合物生产塑料薄膜，可 以精确地控制塑料薄膜光降解反应的开始时间。在诱 导期（2周一12个月）内，薄膜的力学强度不变，一 旦诱导期结束，塑料就会迅速地自动加速发生不可逆 降解反应。这一技术可用于农膜和各种包装材料。
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防雾剂主要是多元醇与脂肪酸的酯化物， 常用的多元醇是甘油、山梨糖醇及其酸 酐等，常用的脂肪酸有油酸、棕榈（lv） 酸、硬脂酸等。典型的防雾剂甘油单油 酸酯具有良好的初期防雾性和低温防雾 性，适用于食品包装薄膜；山梨糖醇酐 单硬脂酸酯防雾效能持久，常用于农用 薄膜，也可用于食品包装薄膜。

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填充剂的表面结构对填充效果有很大影响



为使填充剂与塑料材料有较好的亲和性，得到较好的 填充效果，常对填充剂表面的物理和化学结构进行处 理。 对填充剂表面的物理结构处理的方法主要是机械粉碎 和研磨，运用这种方法可以增加填充剂的凹凸度、比 表面积，改善填充剂的微孔分布，从而增加填充剂与 基体树脂的接触面，改善填充效果 对填充剂表面的化学结构处理的方法主要是利用偶联 剂在填充剂的表面形成一层分子膜，提高填充剂与树 脂的亲和性，增加填充剂与树脂的粘接性。

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（2）填充剂
填充剂是加人塑料中的一种惰性材料， 主要功能是增加容量、降低成本或改进某些性能。 常用于PVC、聚烯烃和ABS等。 填充剂的种类: 碳酸钙、滑石粉、高岭土、硅灰石、云母、粉煤灰及木粉等。 其中碳酸钙是塑料加工中使用最广泛的填充剂，它来源广 泛、价格低廉，其表面存在大量凹凸微孔，具有很大的比 表面积和吸附能力，用它作为塑料填充剂不但可降低制品 成本，改善制品的蠕变性，还可提高制品的热变形温度及 尺寸稳定性
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在增强塑料中，存在连续相树脂基体和不连续相增强纤维， 当增强材料受到力的作用时，树脂基体把所施加的力传递 给增强纤维。 增强塑料的性能，除与所用基体树脂有关外，在很大程度 上还与增强剂的性能及基体树脂与增强剂的粘合程度有关 增强塑料中的基体树脂对强度的贡献很小，强度的大小主 要取决于增强纤维的强度及纤维与树脂的粘合程度。为改 善增强效果，除选用高性能的增强纤维外，还要用偶联剂 对其进行表面处理，以提高树脂与纤维的粘合程度。
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（2）光稳定剂



抑制或减弱塑料光降解作用的添加剂，称作光稳定剂。 太阳光中的紫外线对塑料的破坏作用最大，因为紫外线的能 量比有些聚合物的自动氧化反应活化能和化学键的离解能高， 足以破坏聚合物的化学键，引发自动氧化反应，造成老化降 解。 此外，聚合物中的杂质或发色团也能促使聚合物光氧化降解。 光稳定剂主要用于聚烯烃，其次用于橡胶改性的聚苯乙烯、 聚氯乙烯和聚氨酯等。 根据光稳定剂的作用机理，可将其分为光屏蔽剂、紫外线吸 收剂、碎灭剂和自由基捕获剂四类。
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生物降解剂主要是一些淀粉类的添加剂，成本较低， 但这种添加剂与PE类通用塑料的相容性较差，降低PE 的拉伸强度、光泽度和透明度。在微生物作用下，仅 其中的淀粉可被微生物分解，而塑料部分只是丧失其 形状及降低其功能。为提高其降解性能需提高淀粉含 量。 降解剂的历史开发较短，目前主要开发方向是综合 利用光降解和生物降解原理，以制成一种降解较快， 又不损失其物理性能的产品。
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（1）热稳定剂

常用的热稳定剂为铅盐类、金属皂类及有机锡类化合 物。铅盐具有优良的热稳定性和电绝缘性，主要用于 电线和电缆等电器产品，一般铅盐稳定剂都有毒性， 不能用于食品包装材料或与人体接触较多的制品；金 属皂类一般为脂肪酸金属盐，金属主要包括Ca、Ba、 Zn、Cd、K、Na等，这类稳定剂用量最大，主要用于 软质PVC制品，其中锌和镉化合物因其能保持制品原 来的颜色常用于透明制品；有机锡的显著优点是效率 高、相容性好，不会损伤制品的透明性，可以单独使 用，但只有辛基锡可用于食品包装。
第三章 高分子制品配方设计
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1 前言

塑料中出含有主体树脂之外，通常还加有一些 必要的添加剂：
稳定剂 增塑剂
润滑剂
填充剂 着色剂
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1 前言

塑料添加剂的目的:改善塑料的成型工艺性能，塑 料制品的使用性能或降低成本。 塑料添加剂的发展趋势:实现高效化和多功能化。 研究的焦点:提高添加剂与树脂的相容性，实现添 加剂的多功能化、高分子量化、长效化和微粒化 等几个方面。 在塑料配方确定以后，需将树脂和各种添加剂按 一定顺序混合。
（8）防雾剂




防止塑料制品表面结雾的添加剂叫防雾剂。 它们是一些带有亲水基的表面活性剂，可使凝结在塑 料制品表面的小水滴迅速扩散分布成连续的极薄的透 明水层，使光线透射均匀，提高透明度。 根据使用方法，防雾剂可分为外涂型和内加型， 外涂型可通过喷洒、浸清等方式在制品表面形成涂层， 简单、经济，井能产生立竿见影的防雾效果，但防雾 涂层易脱落，有效期短。 内加型是把防雾剂在配料时加人树脂中，赋予塑料制 品防雾效果，该办法较好，防雾剂不易损失，效能持 久，但对结晶性较高的材料难以获得良好的防雾效果
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（3）增强剂



能显著提高制品力学强度的填充剂称为增强剂， 它是制造增强塑料的重要原料。 增强剂绝大多数是高强度、纤维状的惰性物质， 如玻璃纤维、碳纤维、石棉等。在增强剂中玻璃 纤维用量最大，约占2／3。 填充剂与增强剂的主要区别在于增强剂能大大提 高塑料的拉伸强度和弯曲强度，而填充剂则不能。 增强剂最早用于热固性树脂，现已广泛用于PBT、 聚烯烃、尼龙等热塑性树脂的增强改性。
（6）阻燃剂
阻止或延缓塑料燃烧的物质叫阻燃剂。 阻燃剂的阻燃机理：①在可燃物上生成一层保护性的结焦 （含磷化合物），隔绝氧气；②在蒸汽相中，阻止自由基的 生成，中断链式氧化反应；③将含水化合物的水分释放到热 源上，冷却燃烧反应。 常用的阻燃剂 三氧化二锑一般与氯化石蜡配合使用，适用于聚烯烃、聚苯 乙烯和热固性塑料等； 氢氧化铝不生烟、无毒，可用于多种热塑性、热固性塑料； 十溴二苯醚适用于HIPS、ABS等； 磷酸三酯主要用于软质PVC和软质聚氨酯等

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（7）抗静电剂




用来降低塑料制品表面电阻，消除表面静电的添加剂叫抗 静电剂。 抗静电机理：抗静电剂具有吸湿性，可吸收大气中的水分 在塑料制品表面形成一层薄的导电膜，使静电迅速消除。 根据用法不同，抗静电剂有外用型和内用型两种。 外用型可通过喷洒、擦涂、浸渍等方法将抗静电剂涂覆于 塑料制品表面，它们见效快，但易被清洗、磨擦掉，只适 合短期使用。 内用型是将抗静电剂加人到塑料内部，使其均匀分散于整 个聚合物中，成型后逐渐迁移到制品表面，形成抗静电层， 具有长期的抗静电作用。抗静电剂可分为阳离子型、阴离 子型和非离子型三种类型。 2012-12-20 15
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（5）着色剂


能赋予塑料颜色的物质称为着色剂，着色剂可分为颜料和染 料两类。 颜料是一种不溶的、以不连续的细小颗粒分散于树脂中而使 之上色的着色剂。颜料分有机颜料和无机颜料两类，常用的 无机颜料有二氧化钛、硫化锌、氧化铁、铬酸盐、炭黑等， 典型的有机颜料有喹（kui）咩(mie)啶(ding)红、喹咩啶 酮紫等。有机颜料比无机颜料难分散，不同的有机颜料有不 同的光和热稳定性。 染料则是溶解于树脂中的着色剂，它们是一类有机化合物。 用染料着色的高聚物比用颜料着色的高聚物颜色鲜艳、牢固、 透亮，但由于染料的光和热稳定性较差，塑料制品生产中较 少使用，除非需要生产完全透明的制件，如汽车的尾灯等。 2012-12-20 13
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（4）偶联剂



增加树脂与填充剂或增强剂界面结合力的物质 称为偶联剂。 偶联剂分子是一类多官能团物质，它的一端可 与无机物表面的化学基团反应，形成强固的化 学键合，另一端则有亲有机物的性质，可与有 机物分子反应或物理缠绕，从而把两种性质不 同的材料牢固结合起来。 常用的偶联剂有硅烷类偶联剂和钛酸酯类偶联 剂等。硅烷类偶联剂应用最广