第三章 增塑剂

(2)、诱导力：
当一个具有固有偶极的分子在相邻的一个非极 性分子中，诱导出一个诱导偶极时，诱导偶极和 固有偶极之间的分子引力称为诱导力。对于芳香 族化合物，因为π电子能高度极化，所以诱导力 特别强。
(3)、取向力：
当极性分子相互靠近时，由于固有偶极的取向 ，从而引起分子间产生一种作用力，通常称为取 向力。酯类增塑剂与PVC的相互作用就是一个代 表性的例子。
使用温度范围。玻璃态下的聚合物可以进 行机械加工。
③ 熔融温度Tf：处于 以进行分子的结晶、拉伸定向、收缩、 真空热成型、热定型。
高弹态下的聚合物分子，由于分子热 运动的力量，可以在固定的位置上有一 定自由度；分子结构具有高度规整性的 聚合物可以在高弹态下结晶；可以在外 力作用下分子顺外力作用方向进行定向 排布。还可以在软
如果增塑剂的分子仅能插入部分结晶的聚合物 的无定形区域，则此增塑剂便是辅助增塑剂。
如果增塑剂的分子既能插入聚合物的无定形区 域同时又能插入结晶区域、则此增塑剂是主增塑剂 。
塑料的伸长率、曲挠性和柔韧性都得到提高， 而硬度、模量、软化温度和脆化温度都下降。
增塑剂分为内增塑剂和外增塑剂。
内增塑剂：
1).聚合过程中引入第二单体，第二单体在聚合物 的分子结构中降低了聚合物分子链的结晶度。
2).另一类型是在聚合物分子链上引入支链。而支 链可以降低聚合物链与链之间的作用力，从而增 加了塑料的塑性。
外增塑：借助于某些具有溶剂化能力的低分子 物质，掺入到树脂分子间，增大分子间的距离， 以达到降低树脂分子间引力，增塑的结果是分子 间的引力降低，使被增塑的树脂变得柔软，同时 降低树脂加工温度。
通常条件下聚合物是由结晶区域散插在无定形 区域构成的，增塑剂的分子插入结晶区域要比插入 无定形区域困难得多。
塑料三态与加工
脆化区 Tb 玻璃态 Tg 高弹态 Tf 粘流态 Td 热分解
①脆化温度TB:温度低于脆化温度时， 塑料像玻璃一样发脆，塑料无使用价值。 最近开发一种在TB温度以下来粉碎一些柔 软性较大很难用一般粉碎方法在常温下粉 碎的塑料和高弹体；
② 玻璃化温度Tg：塑料在TB-Tg温度 下称为玻璃态下的塑料，这是塑料的极限
④ 分解温度TD：到了TD温度，聚合物 分子发生热分解，超过这个温度聚合物分 解剧烈，为此，聚合物的熔融成型温度只 能在Tf-TD之间熔融态下进行。
玻璃态、高弹态和熔融态称为聚合物 的三态。
第一节 增塑剂概述
增塑剂:加进塑料体系中增加塑性同时又不影 响聚合物本质特性的物质。
增塑剂的主要作用:削弱聚合物分子间的范德 华力，增加聚合物分子链的移动性，降低聚合物 分子链的结晶性，亦即增加塑料的塑性。
从大类来说，邻苯二甲酸酯类、脂肪族二元酸 酯类、烷基磺酸苯酯、环氧类、氯化石蜡类、磷 酸酯类、苯多酯类、聚酯类、柠檬酸酯类等都有 生产。
第二节 增塑剂的增塑原理
增塑剂按其作用原理和作用方式，可分为内增 塑和外增塑两种。
内增塑：以异种单体分子进行嵌段共聚或接枝 共聚，从而降低分子间的引力，如氯乙烯和醋酸 乙烯共聚。
由于第二单体与聚合物链段具有稳定的化合结 合，所以不被介质所抽出.
但从工艺和成本上考虑，内增塑剂的使用温度 范围比较窄，而且必须在聚合过程中加入，操作 困难。如：PVC+丙烯酸丁酯
外增塑剂
一般为外加到聚合体系中的高沸点的较难挥发的 液体或低熔点固体物质。
绝大多数是酯类有机化合物，通常不与聚合物 起化学反应，在温度升高时和聚合物的相互作用 主要是溶胀作用，与聚合物形成一种固溶体。
线形高分子
linear
环状高分子
cyclic
梳形高分子
comb
星形高分子
star-shaped
网状高分子
crosslinking, network
树形高分子
dendrimer
支化高分子
hyperbranched
梯形高分子
ladder
在聚合物分子间力作用下,形成复杂的微观结构 ---玻璃态和结晶态
聚乙烯(PE)片晶
目前世界范围的增塑剂80-85%用于PVC塑料， 小部分用于橡胶、纤维素树脂、涂料等。
因此增塑剂的发展与PVC的发展密切相关。
增塑剂是用量最大的添加剂, 占PVC添加剂总量的77%;占 添加剂总量的55%。
我国的增塑剂工业起源于五十年代，基本和我 国的PVC工业发展同步，80年代以来，我国PVC 树脂产量迅速增加，对增塑剂的需求量也随之增 加，大大推动了我国增塑剂工业的发展。
第二章 增塑剂
化学工程学院
预备知识：分子间作用力及聚集态结构
其分子间存在着两种力：范德华力和氢键。
范德华力:永远存在于聚合物分子间,作用范围很小 的引力。它具有加合性，故对于聚合物范德华力 很大，包括以下三种力：
(1)色散力：
它存在于所有极性或非极性的分子之间，由微 小的瞬时偶极的相互作用而产生的吸力，但只有 在非极性体系中，如苯、PE、PS中，其色散力才 占较主要地位。
2、氢键
对于含有－OH基团或－NH－基团的分子，如 聚酰胺、聚乙烯醇等，分子间都能形成氢键。
氢键是一种比较强的相互作用的键，它的存 在会影响到增塑剂分子插入到聚合物分子间。特 别是氢键数目较多的聚合物分子很难增塑。
当温度升高时，由于分子的热运动妨碍了聚 合物分子的取向，氢键的作用会相应地减弱。
高分子材料的聚集态结构
透射电镜
树枝状晶
80%支化的PE
等规聚丙烯 的球晶
塑性:是一种在某种给定载荷下,材料产生永久变形
的材料特性.
塑料成型加工:是将合成树脂或塑料转化为塑料制品 的各种工艺的总称，塑料加工一般包括塑料的配 料、成型、机械加工、接合、修饰和装配等。后 四个工序是在塑料已成型为制品或半制品后进行 的，又称为塑料二次加工。
外增塑剂性能全面，生产和使用方便，应用广 泛。平常所说的增塑剂均指外增塑剂。
增塑剂的用途非常广泛。除用于PVC外，还用 于纤维素、聚醋酸乙烯、ABS、聚酰胺、聚丙烯 酸酯、聚氨基甲酸酯、聚碳酸酯、不饱和聚酯、 环氧树脂、酚醛树脂、醇酸树脂、三聚氰胺树脂 和某些橡胶。
增塑剂主要用在PVC树脂中，在PVC软制品中 平均100份树脂要添加45-50份的增塑剂。