高分子材料加工助剂
《高分子材料加工助剂》习题解答
一、助剂按其作用分可分为哪几类？
答：1.稳定化助剂：这类助剂的功用是防止或延缓聚合物在贮存、加工和使用过程中的老化变质，所以也可以称为“防老剂”或“稳定剂”。由于引起老化的因素很多，有氧、光热、微生物、高能辐射和机械疲劳等，老化机理各不相同，所以稳定化助剂的类别也很多。其中有些助剂兼具几种作用，但没有一种“万能”的稳定剂，为了达到良好的防老化效果，各类稳定化助剂常常是配合使用的。
常用的稳定化助剂有抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂、防腐剂等。
2.改善机械性能的助剂：这类助剂的功能是改善聚合物材料的某些机械性能，如抗张强度、硬度、刚性、变形性、冲击强度等，具有这种作用的助剂包括聚合物的硫化（交联)体系所用的各类助剂、补强剂、填充剂、偶联剂、抗冲击剂等，
3.改善加工性能的助剂：这类助剂包括润滑剂、脱模剂、塑解剂、软化剂等，
4.柔软化和轻质化的助剂：
(1）增塑剂：绝大部分用于聚氯乙烯，是产量和消耗量最大的一类助剂。
(2)发泡剂：发泡剂包括物理发泡剂和化学发泡剂两大类，其中以化学应用最广。主要用于泡沫塑料、合成木材、海绵橡胶制品的制造。
5.改进表面性和外观的助剂：这类助剂包括润滑剂、抗静电剂、防雾滴剂等。
6.难燃化的助剂：随在塑料在建筑、航空、汽车、电器等方面应用的迅速扩大,对难燃塑料的需求急剧增长。“难燃”包含不燃和阻燃两个概念，目前使用的难燃化助剂主要是指阻燃剂。近年来又发现许多聚合物燃烧时能产生大量使人窒息性的烟雾，因而作为阻燃剂的一个分支，又发展为新的助剂一烟雾抑制剂。
二、如何选用助剂？综合考虑哪些因素？
答:1.助剂与聚合物的配伍性
助剂应与聚合物匹配，这是选用助剂时首先要考虑的问题，助剂与聚合物的配伍性，包括它们之间的相容性以及在稳定性方面的相互影响。一般地说,助剂必须长期、稳定、均匀地存在于制品中，才能发挥其应有的效能，所以通常要求所选择的助剂与聚合物要有良好的相容性。如果
相容性不好，助剂就容易析出，固体助剂的析出,俗称为“喷霜”，液体助剂的析出，则称作“渗出”或“出汗”，助剂析出后不仅失去作用，而且影响制品的外观和手感。
2.助剂的耐久性
这也是选用助剂时必须着重考虑的一个问题。助剂的损失主要通过三条途径：挥发、抽出和迁移。挥发性大小取决于助剂本身的结构。抽出性与助剂在不同介质中的溶解度直接相关，要根据制品的使用环境来选择适当的助剂品种，迁移是指助剂由制品中向邻近物品的转移，其可能性大小与助剂在不同聚合物中的溶解度相关。
3.助剂对加工条件的适应性
某些聚合物的加工条件比较苛刻，如加工温度高、时间长，因此必须考虑助剂能否适应。同一种聚合物由于加工成型的方法不同，所需要的助剂,也可能有所不同，加工条件对助剂的要求，最主要的是耐热性，即要求助剂在加工温度下不分解、不易挥发和升华。此外还要注意助剂对加工设备和模具可能产生的腐蚀作用。
4.制品用途对助剂的制约
助剂的选择常常受到制品最终用途的制约.这是选用助剂的重要依据。不同用途的产品对助剂的外观、颜色、气味、污染性、耐久性、电性能、热性能、耐候性、毒性等都有一定的要求。选用助剂时未考虑制品用途的制约。
5.助剂配合中的协同作用和相抗作用
一种聚合物常常同时使用多种助剂，这些助剂同处于一个聚合物体系象，彼此之间有所影响。如果配合得当，不同助剂之间常常会有相互增效，即起到所谓的“协同作用”。在设计聚合物配方时，应尽量选用一些能产生协同作用的助剂。配方选择不当，有可能产生助剂之间的“相抗作用”。相抗作用是协同作用的反面，会彼此削弱各种助剂原有的效能。另外还应注意不同助剂可能发生化学反应或引起变色等不良后果。
三、对增塑剂的性能要求有哪些？
答：（1）高聚物的柔软温度降低，在使用温度范围内，使髙聚物具有柔软性以及弹性、粘着性等特性，从而改善制品的性能。
（2）.高聚物的熔融温度或熔融粘度降低，使之易于加工成型。从全面的性能来说，一个理想的增塑剂应满足以下的条件；
（1）与高聚物(如树脂、橡胶等)的相容性好.
（2）增塑效果大。
（3）耐热、耐光性能好。
（4）耐寒性好。
（5）耐候性好。
（6)迁移性好。
（7）挥发性好。
（3）（8）耐水、耐油、轍溶剂。
（9）耐燃性好。
(10)耐菌性好。
（11）绝缘性能好。
(12)无色、无味、无臭、无毒
（13）价廉易得。
四、对抗塑化作用的主要因素有哪些？
答:1.聚合物的分子间力
髙聚物的大分子链，由于互相吸引的作用，使得它们强烈地聚集在一起,这种吸引力，对非极性高分子来说，主要表现为色散力：对极性高分子来说主要表现，除色散力外，还有偶极引力。由于这些引力的存在，对大分子链运动会有防作用，结果使得高聚物保持较硬状态，而难以变形。因此，聚合物的分子间力是对抗塑化作用的主要因素之一。要使高聚物易于加工成型，或使其具有柔软性，首先必须设法使高聚物大分子链，的引力减弱，或者说，必须削弱大分子链间的聚集作用。
2.聚合物的结晶度
空间有规结构的聚合物的分子链在适当的条件下能够结晶，即链状分子从卷绕的和杂乱的状态变成紧密折叠成行的有规则状态。在一般条件下,工业生产的聚合物不可能是完全结晶的，而往往是由结晶散插在无定形区域构成的。显然，増塑剂的分子插入结晶区域要比插入无定形区域困难得多，因为在结晶区域,聚合物链与链之间的自由空间最小。所以说，聚合物的结晶度也是影响塑化作用的因素,
五、举例说明增塑剂的塑化作用机理
答：塑化作用机理，可以用邻苯二甲酸酯类塑化聚氯乙烯作为不说明。聚氯乙烯由于氯原子存在，使聚氯乙烯分子链间具有较强的偶极引力，但在加热的情况下，由于分子链热运动加剧，分子链间相互吸引力减弱，距离增大，这时增塑剂就可以加入到聚氯乙烯分子链与分子链之间。如果增塑剂分子中含有极性基团与非极性部分,则此极性基团与聚氯乙烯
分子链上的部分发生偶极吸引力，这样，在冷却后，增塑剂分子仍可停留在聚氯乙烯中原来的位置，增塑剂的非极性部分，可将聚氯乙烯分子链隔开，增大它们之间的距离，减弱分子链间的吸引力，使聚氯乙烯分子链的运动较容易，结果就会导致聚氯乙烯一系列的物理机械性能的改变。例如：降低高聚物链间的聚集力、刚度,增加了柔软性、可塑性，以及降低高聚物的熔融粘度与流动温度。这样就可起到调节性能易于加工的作用
六、性能良好的增塑剂分子结构应该具有的条件是什么？
答：（1）分子量在300—500左右
（2）具有2-3个极性强的极性基团
（3）非极性部分和极性部分保持一定的比例
（4）分子形状成直链状，少分枝。
七、高分子材料老化有哪几种表现？
答：（1）外观的变化：如表面的变暗、变色、出现斑点、变粘、变形、裂纹、脆化、长霉等。
（2）物理及化学性能的变化：如溶解性、熔融指数、玻璃化温度、流变性、耐热性及耐寒性、折射率、比重、羰基含量的变化。
（3）机械性能变化：如抗张强度、伸长率、抗冲击强度、疲功强度、硬度变化等。
（4）电性能变化：如绝缘电阻、介电常数、击穿电压的变化。
八、作为高分子聚合物使用的抗氧剂应当满足什么要求？
答：（1）有优越的抗氧性能；（2）与聚合物相溶性好，并且在加工温度下稳定;(3)不影响聚合物的其他性能，也不和其他化学助剂进行不利的反应：（4）不变色，污染性小并有无毒或低毒.
九、按自由基的理论写出聚合物的氧化过程？
答：1.链的引发
髙分子RH受到热和氧化作用后，在髙分子结构的“弱点”处(如支链、以链等）
产生自由基。
RH→R?+H? (1)
O→R?+?OOH (2)
RH+
2
2链的传递和增长
自由基R?在氧存在下，自动氧化成过氧化自由基ROO和大分子过氧化氢。
O→R?+ROO? (3)
R? +
2
ROO?+RH→R?+ROOH (4) 大分子过氧化氢又分解为链自由基
ROOH→RO?+ ?OH （5）
ROOH→RO?+H 2O （6）
3.链终止
大分子自由基相结合而终止链反应。
R?+?R→R-R (7)
R?+?OOR→ROOR
ROO?+?OOR→ROOR+ O (8)
十、有效的抗氧剂应具有的结构是什么?
答：(1)具有这样的氢原子，在苯环的邻对位上引进一个给电子基团(如烷基、烷氧基),则可以使胺类、酚类抗氣氧基N-H 、O-H 键的极性减弱，更容易释放出氢原子，从而提高链的终止反应的能力。
（2）抗氧剂自由基的活性要低，以减少对高分子链引发的可能性，但又可能参加链终止反应。
（3）随着抗氧剂分子中共轭体系增大，抗氧剂的效果提高，因为共轭体系增大,自由基独电子的离域程度就越大，这种自由基就越稳定，而不致成为引发自由基。
（4）抗氧剂本身应该是最难氧化，否则它自身受氧化作用而破坏，起不到应有的作用。
（5）对酚类抗氧剂来说，由于邻位取代基数目增加及其分支增加，增大突间阻碍效应，就可以使酚氧自由基受到相邻大基团保护，降低了受氧袭击而发生反应的几率，即提高酚氧自由基的稳定性，从而提高其抗氧性能。
此外，高分子材料常在较高温度下加工成型，抗氧剂 的挥发性
大，消耗就大，因此常用提高抗氧剂分子量的办法提高沸点，降
低在高温下的挥发度。增大分子量，一是增大取代基；二是增加
芳环个数。因此常见的抗氧剂，都是分子量较大、结构复杂的。
抗氧剂还要与高分子化合物有良好的相溶性，在髙分子材料中分
散性也要好。
十一、链终止型抗氧剂的作用机理是什么？
答：链终止型抗氧剂与自由基R ?、RO2的反应，中断了自动氧化
的链增长。以AH 表示链终止剂。则它能与活性自由基R ? 、ROO ?
等结合，生成稳定的化合或低活性自由基，从而阻止了链的传递
与增长。
R ?+AH ?→?1k RH+A ?
RO 2+AH ?→?
2k ROOH+A ? A ?为活性低的自由基 RO 2+AH ?→?
3k ROOH+R ? 必须是上述反应中，反应速率常数K1 和k2大于K3 ，才能有
效地阻止链增长反应。一般认为，消除过氧自由基RO2?是阻止高
聚物降解的关键，因为消除RO2?可以抑制氢过氧化物的生成。链
终止型抗氧剂作用机理又可分为三类：
（1） 自由基捕获体
自由基捕获体能与自由基反应使之不再进行引发反应，或由
于它的加入而使自动氧化反应稳定化。前者如炭黑，醌、某些多
核芳烃和一些稳定的自由基等，后者多为一些稳定的自由基，当
与R ? 反应而终止动力学链。某些酚类化合物作为抗氧剂时，能产
生ArO2?自由基，且有捕集RO2?等自由基的作用。
ArO RO ArO 22RO ·→+ (Ar 为芳基)
（2）电子给予体
由于给出电子而使自由基消失，例如，变价金属在某种条件下，
具有抑制氧化的作用。
+-++→+322·2Co Co ·RO RO
(3) 氢给予体
这类抗氧剂如一些具有反应性的仲芳胺和受阻酚
化合物，它们可以与聚合物竞争自由基，从而降低了聚合物的自
动氧化反应速度。
··222N Ar ROOH RO NH Ar +→+ (链转移) （1）
2222RO ·
NO Ar N Ar →+ (2) 又：ArO ROOH ·
2+→+RO ArOH (链转移) (3) ArO ArO 22RO RO ·
→+ (4) 上述反应中，（1）、（3）式为仲芳胺和受阻酚抗氧剂的氢转
移反应，（2）、（4）为比较稳定的自由基ArO2?或ArO ?捕获自由基
RO2?，使反应动力学链终止。显然，这种情况只能在聚合物与自由
基反应速度小于ArO2?或ArO ?捕获自由基RO2?的速度时才实现。
十二、什么是反应型抗氧剂？高分子抗氧剂？
答：反应型抗氧剂是为了解决有机溶剂和水对抗氧剂的抽出而
设计的。这类抗氧剂大多是胺类或酚类抗氧剂分子中，接上反应
活性基团。在高分子材料加工过程中，此反应活性基团可与高聚
物以化学键的形式，结合在大分子链上，从而带来不挥发、不抽
出、不污染和抗氧效果持续等特性，这类抗氧剂又叫永久性抗氧
剂。属于这一类的抗氧剂有：芳香族亚硝基化合物、马来酰亚胺
衍生物、烯丙基取代酚衍生物以及丙烯酸酯衍生物等。
如果将低分子抗氧剂先接在大分子链上，则形成高分子
抗氧剂。这种抗氧剂由于它本身是高聚物，所以不挥发也不抽出。
十三、选用抗氧剂因考虑因素有哪些？
答：选用抗氧剂时，除了抗氧剂本身的性质外，还需要考虑到其
他的外界影响因素。
首先，高聚物的化学结构决定了它对大气中氧的敏感性。例如，
丁基橡胶和三元丙胶
等低不饱和度橡胶具有较好的耐氧化性，而多数二烯类橡胶则对
氧敏感。分子量分布广和带支链结构聚合物易被氧化。
温度升高会导致氧化加速，载重汽车轮胎在运行中生热，使其
经常处在100℃左右的温度，因而加快了老化。合成橡胶比天然橡
胶更易生热。此外，还有因疲劳应力而引起的机械破坏（如产生
裂纹等），这些情况都要选用耐高温的抗氧剂。
此外，还是考虑臭氧，尽管浓度较低，但对塑料和橡胶影响较
大，臭氧主要是攻击高聚物分子中的双键，生成稳定的过氧化物，
是材料性能降低，因而需采用抗臭氧剂或进行表面的物理防护。
十四、举例说明什么是协同效应、对抗效应？
答：当两种或两种以上的抗氧剂进行配合使用时，其总效应大于单独使用时各个效应之和称协同效应，反之则称为对抗效应。例如胺类或酚类链终止型抗氧剂与预防型过氧化物分解剂配合使用可以提高聚合物抗热老化的性质，它们之间有协同效应。而受阻酚与炭黑在聚乙烯中配合使用时，由于炭黑对酚的直接氧化产生催化作用而使酚的抗氧能力下降，它们之间存在着对抗作用。
十五、为什么聚乙烯制品配方中必须使用热稳定剂
答：因为聚氯乙烯是一种极性高分子，分子链间的吸引力很强，必须加热至160℃以上才能塑化成型，但聚氯乙烯一般加热到120—130℃就要分解，产生氯化氢。加工温度比分解温度还高，这是聚氯乙烯用作合成材料的一个难题，为此，就需应用热稳定剂。
十六、热稳定剂的作用机理是什么？
答：在聚氯乙烯分子链中，由于氯原子的电负性，引起了邻位亚甲基上氢原子带有部分正电荷，这样的结构，一旦受热时，可以脱去一分子HCl，而形成一种“烯丙基氯”结构。或者聚氯乙烯的正规结构是比较稳定的，但由于聚合过程中，因链迁移和其他关系，在聚氯乙烯分子中，本来就含有少量烯丙基氯。由于烯丙基结构的特殊,在形成正离子或自由基时，都因共轭而比较稳定，所以烯丙基上的氯原子相当活泼，无论是粒子型反应，还是自由基反应，都容易进行。由于烯丙基的活泼性，在受热的情况下，它容易和邻近的亚甲基上的氢原子共同脱去一分子氯化氢，这样，在聚氯乙烯的大分子链上，就会形成共轭双键，而且这种反应可以继续下去，结果形成共轭“聚烯结构”。从聚氯乙烯分解出来的HCl对脱HCl起催化作用。
因此，聚氯乙烯分解脱氯化氢反应一旦开始，就会自动进行下去。所生成的聚烯结构中的共轭双键的数目，如果平均超过十个，聚氯乙烯开始发黄。同时在受热的情况下，聚烯结构易被氧化，生成能够吸收紫外光的羰基化合物。并导致进一步的氧化降解，结果将使颜色变深，物理结构性能下降。
十七、热稳定剂应具有什么功能？
答：（1）结合脱出的HCL,终止其自动催化作用。
（2）置换分子中的活泼氯原子（即烯丙基氯原子）抑制脱氯化氢反应。
（3）能与聚烯结构进行双键加成反应，清除或减少制品的变色和颜色加深。
（4）防止聚烯结构的氧化。
十八、耐热性的试验方法有哪几种？
答：（1）试管法：把PVC粉末和稳定剂等混合装入试管，置于恒温油浴中加热，观察变色情况及氯化氢发生情况。
（2）热烘法：把PVC粉末和稳定剂等在双辊机上混炼作成试片，然后将试片放在热老化箱中恒温加热，观察期变色情况并测试其机械强度。
（3）热压法：将像(2)那样作成的试片在热压机上加热老化，观察其变色情况并测试其机械强度等。
（4）辊式发：将PVC粉末和稳定剂等在双辊机上进行长时间的混炼，观察其变色情况并测试其机械强度等。
（5）塑化法：用塑化仪进行混炼，根据抗混炼扭矩值的变化，得知其老化程度并观察其颜色变化。
十九、给出三种PVC制品的配方
答：1、硬质注射制品
PVC （800）100
三盐基硫酸铅 2
硬脂酸铅1~1.2
硬脂酸镉0.4~0.6
硬脂酸钡0.3~0.4
月桂酸有机锡0.5~1
着色剂适量
2、农用薄膜
PVC 100
DOP 37
DOS 10
环氧脂 3
硬脂酸钡 1.5
硬脂酸镉 1.2
硬脂酸锌0.2
合剂 1
双酚A 0.2
六磷胺 5
三嗪—5光稳定剂0.3
3、鞋用泡沫人造油（白色）
PVC 100
DOP 45
DBP 10
环氧大豆油 5
硬脂酸钙0.5
硬脂酸锌0.8
硬脂酸钡0.5
月桂酸有机锡 1
发泡剂AC 3
钛白粉适量
二十、光稳定剂按其作用机理可分为哪几类？
答：（1）光屏蔽剂；
（2）紫外线吸收剂；
（3）猝贝剂；
（4）自由基捕获基。
二十一、作为有价值的光稳定剂应具备的条件是什么？答：（1）能强烈吸收290~400毫微米波长范围的紫外光或能有效地猝贝激发态
分子的能量或具有足够的捕获自由基的能力。
（2）热稳定性良好，即在加工或使用时不应受热而变化，热挥发损失小。
（3）与聚合物相容性好，在加工时不喷霜，不渗出。
（4）具有良好的光稳定性，即在长期暴晒下不遭破坏。
（5）化学稳定性好，不与材料中其他组分发生不利反应。
（6）不污染制品。
（7）无毒或低毒。
（8）耐抽出，耐水解性优良。
（9）价廉。
二十二、写出聚合物分子吸收光量子后，光物理过程。答：光物理过程是指分子吸收光量子后，能态变化的过程。被光激发的分子A*）。
A*
A*热能
A*AO+ B*
当高分子吸收光量子后，分子由基态S0激发成最低激发单线态S1或更高激发的单线S2。被激发的分子又可能通过三种途径回到基态。即（1）发射荧光回到基态，或内部先过渡到三线态T1，然后发出磷光回到基态：
（2）将能量以热能的形式传递给其他分子而加到基态；（3）能量转移给能量转移剂回到基态。总之，光物理过程将大部分被吸收的能量转化成为对高分子无害的热能和波长较长
的光。
二十三、光稳定剂按作用机理可分为哪几类？
答：1、光屏蔽剂
光屏蔽剂一般指能够反射和吸收紫外光的物质，在聚合材料中加入光屏蔽剂，可使制品屏蔽紫外光波，减少紫外线的透射作用，从而使其内部不受紫外光的危害，通常作为光屏蔽剂的多是一些无机颜料，还包括炭黑。
2·紫外线吸收剂
紫外线吸收剂是目前最普通使用的光稳定剂，它们是一类能够强烈地选择性地吸收高能量的紫外光，并进行能量转换，以热能形式或无害的低能辐射将能量释放或消耗的物质，在工业上大量使用的紫外线吸收剂主要是二苯甲酮类和苯并三唑类。
3·猝灭剂
猝灭剂主要的是镍的有机络合物，它不同于紫外线吸收剂，它并不强烈地吸收紫外线，也不象紫外线吸收剂那样通过分子内的结构变化转移能量，而是通过分子间的过程转移能量，它能迅速而有效地激发态分子“猝贝”，使其回到基态，从而达到保护高分
子材料，使其免受紫外线破坏的作用。
4·自由捕获剂
自由捕获剂是近年来新开发的一类具有空间位阻效应的呱啶衍生物光稳定剂，简称受阻胺类光稳定剂，此类化合物几乎不吸收紫外光，但通过捕获自由基，分解过氧化物，传递激发态能量多种途径，赋予聚合物以高度的光稳定性。
二十四·紫外线吸收剂的作用机理什么？
答：紫外线吸收剂犹如一面滤光镜，能强烈地吸收290—400波光的紫外光，从而保护了高分子，在紫外光吸收剂（取代丙烯腈除外）中，结构上的一个共同点，就是酚羟基的邻位上有一个接受氢原子的基团，他们能形成分子内部氢键。
一般认为，这些吸收剂所吸收的紫外线能量是通过氢键的形式而转变为无毒的热能的。例如：以邻羟基二苯甲酮为例，可以解释如下，由于邻位羟基与羰基形成分子内氢键，从而进行烯醇式—酮式互变异构。基态烯醇式在不受光时是鼻尖稳定的，而酮式则在受光时较为稳定。当他们受到紫外线照射时，吸收紫外光而被激发成过渡态，迅速转变成酮式。当照射停止时，就放出热能，又转变成烯醇式，这样，就避免了因紫外线照射而破坏了高分子结构。
在烯醇式—酮式互变异构中，关键在于H键。即H键较强，烯醇式酸性较大时，对互变异构比较有利，苯环上有烷基或烷氧基取代时，对互变异构有利。
二十五·作为塑料用的阻燃剂因具备的条件是什么？
答(1).阻燃剂不损害塑料的物理机械性能，即塑料经阻燃加工后，其原来的物理机械性能不变换，特别是不降低热变形温度，机械强度和电器特性。
（2）.阻燃剂的额分解温度需适应进行阻燃加工塑料的需要。因为阻燃剂必须在塑料热分解时急速分解以发挥其阻燃效果，所以热稳定性不好的化合物不适宜做阻燃剂，但是阻燃剂有塑料成型加工时；本能发生热分解，否则分解产生的气体会污染操作环境和使产品变色。
（3）．具备耐候性。
（4）．具有持久性，进行阻燃加工的塑料制品都是准备长期使用
的物品。所以阻燃效果不能在制品使用期中消失。
（5）．价格低廉，随着阻燃剂性剂晶中的添加量有增多的倾向，因而廉价就显得十分重要了，当然在特殊场合，即使价格昂贵也不得不用。
二十六、如何理解聚合物的燃烧过程？
答：燃料、氧和温度是燃烧过程的三要素，燃烧过程是一个非常复杂的急剧的氧化过程。
在空气中，由于外部热源（火源）使聚合物被加热而导致聚合物降解，产生挥发性的可燃物及其热裂解物，根据这些挥发可燃气体燃烧性的差异，以及它们增值速度的不同，在外部热源的继续作用下，达到某一温度时聚合物就会着起火来，聚合物燃烧所放出的一部分热量通过传导、辐射和对流等途径又被正在降解的聚合物所吸收，于是发挥出更多的可燃性产物。如果燃烧着的聚合物能充分吸收自己燃烧时所放出的热量。即使移去最初的热源之后，聚合物仍然继续燃烧，另一方面，在燃烧过程中火焰周围的空气会发生急剧的扰动，增加了可燃性挥发物在空气的混合速度，因此在实际着火情况下，在一令非常短的时间里就会使火焰翘速传播而引起一场大火，这个过程可用下图表示，
CO
2+H
2
O+热量??
←2O热解产物??
←2O
聚合物+热量?→
?2O挥发性可燃物
（同时还生成不挥发性凝聚产物以及挥发性不燃物）
聚合物的燃烧性(或燃烧速度)取决于热裂解气体产生速度、热裂解气体和氧的混合速度、热裂解气体与氧的反应速度和燃烧着的聚合物吸收自己燃烧时所放出的热量的速度，而这些又与聚合物本身的玻璃化温度、比热、导热系数等物理性质以及凝聚能、氢键燃烧热离解能等分子内部的能量有密切关系。
在实际应用中，聚合物的燃烧性可用燃烧速度和氧指数来表示。
氧指数的定义是使试样像蜡烛状持续燃烧时，在氮—氧混气流中所必须的最低氧含量。
氧指数=
222N O O +或氧指数（%）=2
22N O O +×100% 如果氧指数在0.27（27）以上，即认为该物质在空气中具有
自熄性，总的来说聚苯乙烯，聚烯烃及丙烯酸酯等易燃的，而含
卤树脂，尼龙，聚矾，聚碳酸脂，硅酮数脂、脲醛树脂和三聚氰
胺树脂等是较难然的。
二十七、阻燃剂的作用机理是什么？
答：1、阻燃剂分解产物的脱水作用使有机物炭化，塑料的燃
烧是分解燃烧，若能使塑料热分解速度快，不停留在可燃物阶段，
而一直分解到碳为止就能防止燃烧。
例如用磷酸盐或重金属盐的水溶液浸渍过的纤维素，干燥后
加热只炭化变焦，难以燃烧，这是由于磷酸盐引起了纤维素的脱
水反应，从而促进了单质碳的生成。
当有机磷化合物暴露于火焰中时，会发生如下分解：
有机磷化合→磷酸→偏磷酸→聚偏磷酸
最终生成的聚偏磷酸是非常强的脱水剂，能促进有机物炭化
所生成的炭黑皮膜起了阻燃的作用。
2、阻燃剂分解成不挥发性的保护皮层，阻燃剂在树脂燃烧的
温度下分解，其分解产物形成不挥发性的保护皮膜覆盖有树脂表
面，从而把空气遮断达到阻燃的目的。在使 用硼砂一硼酸混
合物和卤化磷作为阻燃剂时就是这种情况。
卤化磷（PX R 4）受热分解生成膦（P R 3）和烷基卤化物（RX ）
膦容易被氧化生成膦氧化合物（PO R 3）再进一步分解生成聚酸
盐玻璃体，此连续的玻璃体形成一层保护膜复盖在聚合物表面把
氧隔绝，达到阻燃效果。
3、阻燃剂分解产物将HO 自由基链锁反应切断，塑料燃烧时
分解为烃，烃在高温下进一参飞化分解产生HO 自由基，HO 自由
基连锁反应使烃的火焰燃烧持续下去， 在聚合物的燃涤过程中，
烃的火焰燃烧是最重要的，如能将HO 自由基连锁反应切断就能
有效地防止火焰燃烧。
HO 自由基具有很高的能量，反应速度非常快，所以燃烧的程
度由HO 自由基的增殖程度而度。
当有含卤阻燃剂存在时，则含卤阻燃剂在高温下会分解产生
卤化氢（HX ），而HX 能把燃烧过程中生成的高能量HO 自由基
捕获而转变低能X 自由基，同时X 自由基又与烃反应再生成HX ，
如此循环下去将HO 自由基连锁反应切断。
O H X HX HO 2''+→+
''R HX RH X +→+
最后仅留下炭黑变成黑烟，而使烃的火焰熄灭。
4、自由基引发剂，氧化锑与含卤阻燃剂的协同作用把脂肪族
含溴阻燃剂与过氧化二异丙苯等自由基引发剂并用可以产生非常
强的阻燃效果，这是由于在热的作用下过氧化物等自由基引发剂
促迸了 Br ?自由基的产生，从而使燃烧过程的HO 自由基迅速消
失的缘故。
氧化锑（32O Sb ）作为阻燃剂单独使用时效果很差，但与卤化
物并用时却有优良的阻燃效果，其主要原因是在高温下产生卤化
銻。
O R SbCl RCl O Sb 3332326+→+
（沸点223）和（沸点288）都是沸点较高的物质，因而能较
长时间地留在燃烧区域中，卤化銻在液，固相中能促进聚合物—
—阻燃剂体系脱卤化烴和聚合物表面炭化，同时在气相中又能捕
获HO 自由基，所以氧化銻与含卤阻燃剂并用是最广泛使用的阻
燃配方。
5 、燃烧热的分散和可燃性物质的稀释。氢氧化铝就是具备
这种功能的阻燃剂之一。在塑料燃烧时氢氧化铝会发生分解，同
时吸收大量的热。
千卡5.713)(22323-+→O H O Al OH Al
由于燃烧热被大量吸收，降低了聚合物的温度，从而减缓了
分解蒸发和燃烧。
二十八、理想的外部抗静电剂应具备的基本条件是什么？
答：（1）有可溶的或可能分散的溶剂。
（2）与树脂表面结合牢固，不逸散，耐摩擦，耐洗涤。
（3）抗静电效果好，在低温的环境中夜有效。
（4）不引起有色制品的颜色变化。
（5）手感好，晃刺激皮肤，毒性低
（6）价廉
二十九、理想的内部抗静电剂应该满足的基本要求是什么？
答：（1）耐热性良好，能经受树脂在加工过程中的高温（120-300）。
（2）与树脂相溶，不发生喷霜。
（3）不损害树脂的性能，即树脂不因抗静电处理而导致性能变劣。
（4）混炼容易，不给加工过程造成困难。
（5）能与其添加剂并用。
（6）用于薄膜、薄饼等时不发生粘着现象。
（7）不刺激皮肤，无毒或低毒。
（8）价廉。
三十、说明外部抗静电剂的作用机理
答：外部抗静电剂一般以水、醇和其他有机溶剂为溶液或分散剂使用。当抗静电剂加入到水中时抗静电剂分子的亲油基就会伸向空气水界面，而亲水基则向着水，随着浓度的增加基亲油基相互平行最后达到稠密的排列，此时将高聚物浸渍在溶液中，抗静电剂的亲油基就会吸附在高聚物的表面，由于另一端亲水基的存在很容易吸附环境中的微量水分，而形成一个单分子的导电层，当抗静电剂为离子型化合物时就起到了离子导电的作用。非离子型抗静电剂虽与导电性没有直接关系，但吸湿的结果除了利用水的导电性以外，还使得高聚物所含微量点解质有了离子化场所，从而间接地降低了表面电阻，加速了电荷的泄露。另一方面，由于高聚物表面有了抗静电剂的分子层和吸附的水分，因此在摩擦间隙中的介电常数同空气的介电常数相比明显提高，从而削弱了间隙中的电场强度，减少了电荷的产生。
三十一、工业中使用的硫黄硫化剂，主要有哪几种？
答：(1) 硫磺粉一般粒度在200目一下，某些情况下采用600目左右，是最主要的硫化剂
（2）沉淀硫黄平均粒径1-5um。在胶料中分散性高，适用于制造高级制品，胶布和乳胶薄膜制品。
（3）胶体硫经胶体磨砺研制成糊状物，平均粒径1—3um，沉淀慢，分散均匀，主要用来制造乳胶制品。
（4）不溶性硫黄使用不溶性硫黄的目的是避免胶料喷流，并无损于生胶的粘性，用量与普通硫黄相同，在硫化温度（120℃左右）下，它有转变为普通硫黄，用于制钢丝帘线轮胎。
（5）表面处理的硫黄在硫黄粒子表面复上一层“油”（如聚异丁烯等）而制得。特点是在橡胶中分散性好。
（6）硫黄与其他物质混合物目的是在胶料中易分散，防止硫黄的凝集。
三十二、硫黄的作用机理是什么？
答：硫黄的分子结构是由八个硫原子组成的环状分子，并以冠形结构而稳定的存在。这种环状硫在一定条件下，可以发生异裂，生成离子，也可以发生均裂，生成自由基。在纯的情况下，环状硫在159℃时，可以均裂成为双自由基，或者叫双基硫，这种双基硫可以引发另一个分子的环状硫均裂，也可以分解或硫原子数多于8或少于8的双基硫。这些双自由基可以引发橡胶分子发生自由基链式反应。因为在不饱和橡胶（如天然橡胶）分子中，α―氢比较活泼，它易被双基硫夺走，而产生橡胶分子链自由基。接着生成多硫侧基。多硫侧基与橡胶分子链自由基结合，就终止了链反应，这样把橡胶分子链交联起来。用来交联橡胶大分子链的，主要是多硫交联键，也称桥键。
除了分子链间发生交联外，还可能在分子内产生环状结构（一般是五个或六个原子组成的环）。
三十三、硫化促进剂的作用是什么？
答：硫化促进剂，能大幅度地缩短硫化反应时间、降低硫化温度、减小硫磺用量，并且大大提高硫化胶的物性；另外，添加硫化促进剂后，由于性能的改善，硫化胶的使用范围也扩大了，并可制造后壁制品以及透明的、各种色调的橡胶制品，胶料的贮存稳定性也能提高。
三十四、理想的防焦剂，在性能上应满足什么条件？
答：（1）能够提高胶料在加工操作过程中的安全性，延长胶烧时间，有效的防治胶烧的发生。
（2）在硫化开始时，不影响硫化速度，即不延长总的硫化时间。
（3）防焦剂本身不具有交联作用。
（4）对硫化胶的表现性能、化学性能及物理机械性能所有不良的影响。
三十五、塑料中使用填充剂的目的是什么？
答：填充剂在塑料中应用的目的随塑料种类及用途的不同有着相当的差异，作为共同的目的课包括为如下几点：减低塑料制品的成本，提高制品的尺寸稳定性、耐热性、耐候性、赋予隐蔽性。
除上诉共性目的外，在个别场合使用填充剂还有着一些特定的目的：如改善黏度、流动性及其他加工性能；可提高性能、导热性、耐水、耐溶剂性；赋予抗粘结性，增加粘合性，改善物理强度，提高电镀性能，赋予应刷性，抑制树脂硬化时的发热，防止龟裂，赋予阻燃性等。
塑料中使用填充剂有时为达到上诉莫一目的，有时达到多种目的，一般说来，后者的场合居多。
三十六、填料对软质聚氯乙烯物理机械性能的影响有哪些？
答：1，抗张强度：软质聚氯乙烯中配合填充剂时，其抗张强度一般随配合量的增大而降低，特别是使用1um以上的粗填充剂时，抗张强度下降更胜，使用1um以上的细填料时，强度下降较少，有时却可随配合量的增大而增大。槽法炭黑、合成硅酸钙或硬质陶土等填充剂的配合量较少时，抗张强度呈最低值，随结合量增大而增大，且增大比例较大。
抗张强度随填充剂的种类而异，一般能导致看抗张强度增大的填充剂，其表面活性较强，因此要注意对聚氯乙烯树脂热稳定性的影响。
2．伸长率：配合有填充剂的软件聚氯乙烯伸长率比没有填充剂的低，其降低率随填充剂种类不同有着很大差异。一般说来，粒子细，增塑剂吸收量大的填充剂降低率大，粒子粗的，增塑剂吸收量小的填充剂降低率小。
实际在软质聚氯乙烯配合中，为了抑制因加填充剂导致的伸长率下降和硬度增大，必须多加增塑剂。
3．硬度：软质聚氯乙烯的硬度随填充剂配合量的增加而增大，一般伸长率下降大的填充剂其硬度增加而增大，即硬度和伸长率的变化呈相反的关系。粒子细，增塑剂吸收量大的填充剂，硬度的增长率大。反之，粒子粗且增塑剂吸收量小的增长率小。在软质聚氯乙烯制品大量使用的碳酸钙中，以重质碳酸钙的硬度增长率为最小，轻质碳酸钙次之。
欲要抑制软质聚氯乙烯制品因加填充剂导致硬度增大，使其保持与填充剂制品同样的硬度或柔软性，需要增加增塑剂的配合量，究竟增塑剂用量以多少为宜，应视其具体情况而定。
4．耐寒性：耐寒性味软质聚氯乙烯制品一个不缺少的性能指标，填充剂对软质聚氯乙烯的影响是，增塑剂吸收量小的填充剂，对耐寒性影响较小，而象硬质陶土、炭黑等增塑剂吸收量大的填充剂，则相应地降低耐寒性。
5．撕裂强度：在填充剂配合量少时，软质聚氯乙烯的撕裂强度与无填充剂时相比变化不大，当填充剂配合量多达某一程度后，撕裂强度下降。
6．耐水性：轻质聚氯乙烯中加入炭黑、碳酸钙时吸水率几乎不变，但碳酸钙、陶土等填充剂显示较大的吸水率。
三十七、优良的润滑剂应满足的要求是什么？
答：⑴分散性良好
⑵与聚合物有恰当的相容性
⑶热稳定性良好
⑷不损害最终产品的物理性质
⑸不影响颜色飘移
⑹无毒性
⑺廉价
三十八、润滑剂的内部润滑作用机理是什么？
答：就PVC而言，润滑剂和增塑剂课视为同一物质，不同的是润滑剂的极性较低碳链较长。因而同增塑剂相比，润滑剂和PVC 相容性显著较低。正因为润滑剂与PVC相容性低（但有一定的相容性），所以只有少量的润滑剂分子能象增塑剂一样穿入聚合物的分子链之间，削弱了分子链间的相互引力，而使聚合物在变形时分子链相互之间更容易滑动和旋转，同时又不会过分降低聚合物
的玻璃化温度。
同样，对其他聚合物来说，为了降低聚合物分子间的摩擦，因此也希望润滑剂与聚合物之间有一定的相容性，即要有一定的亲合力，而这种亲合力通常是依靠润滑剂分子结构中的极性基团来获得的。
三十九、如何解释界面润滑机理？
答：润滑剂附着在熔融的树脂表面，或附着在加工机械模具的表面形成润滑剂分子层，由于润滑剂分子层的存在而形成润滑介面，结果降低了树脂与加工机械之间的摩擦，润滑剂面膜的粘度和它的润滑效率取决于润滑剂的熔点和加工温度。一般来说，分子碳链长的润滑剂由于更能使两个摩擦面远离，因而具有更大的润滑效果。
根据Bowden和Taber的研究，当使用脂肪酸作为润滑剂时，在高温下脂肪酸能与活泼金属表面（钢，铜等）反应，结果生成相应的金属皂的膜附着在金属表面上比金属皂膜的熔点比相应的脂肪酸的熔点高得多，因此在更高温度下能具有润滑性。
四十、什么是复合润滑剂？常用的复合润滑剂有几类？
答：复合润滑剂或称组合润滑剂，系由几种主要润滑剂相互搭配调制而成。复合润滑剂时目前发展最快，商品最多的一类润滑剂。这类润滑剂不仅使用方便，加工时润滑体系配方煎蛋，节约原料，而且润滑性能优良，内部润滑性和外部润滑性比较平衡，且在挤出加工中初期润滑效果、中期润滑效果和后期润滑效果比较平衡。
常用的复合润滑剂有以下几类：
（1）石蜡烃类复合润滑剂：
（2）金属皂和石蜡烃复合润滑剂：
（3）脂肪酰胺与其他润滑剂复合物：
（4）以褐煤蜡型酯为主体的复合润滑剂：
（5）稳定剂与润滑剂的复合体系。
四十一、什么是发泡剂？常用有哪两类？
答：发泡剂是一类能使处于一定粘度范围内的液态或塑性状态的橡胶，塑料形成微孔结构的物质，它可以是固体、液体或气体，
2019年高分子材料抗老化助剂企业发展战略和经营计划
2019年高分子材料抗老化助剂企业发展战略和经营计划 2019年3月
目录 一、行业发展现状和发展趋势 (3) 3 1、行业竞争格局 .................................................................................................... 4 2、行业发展阶段 .................................................................................................... 3、公司所处行业地位 ............................................................................................ 5 二、公司发展战略 (6) 三、2019年主要经营计划 (6) 7 1、稳步推进各项目建设 ........................................................................................ 2、加强研发，实现创新驱动 (7) 3、提升营销水平，拓展市场份额 (7) 4、进一步完善人力资源管理体系 (7) 5、通过实施信息化，提升公司精细化管理水平 (8) 8 6、持续提升EHS管理水平 .................................................................................... 四、面临的风险 (8) 1、原材料采购成本波动的风险 (8) 9 2、环保和安全生产的风险 .................................................................................... 3、宏观环境因素变动的风险 (10) 4、公司快速扩张的管理风险 (10)
高分子加工工程复习题 含部分答案
《高分子加工工程》主要习题第一章绪论 1. 何谓成型加工？高分子材料成型加工的基本任务是什么？ 将聚合物（有时加入各种添加剂、助剂或改性材料）转变为制品或实用材料的一种工程技术。 1.研究各种成型加工方法和技术； 2.研究产品质量与各种因素之间的关系； 3.研究提高产量和降低消耗的途径。 2. 简述聚合物成型加工时的关键步骤。 A.如何使聚合物产生流动与变形？方法: a.加热熔体； b.加溶剂溶液； c.加增塑剂或其它悬浮液。 B.如何硬化定型？方法：热固性：交联反应固化定型。热塑性：a.熔体冷却b.溶液加热挥发成溶剂c.悬浮体先加热使颗粒熔合，再冷却硬化定型 3. 简述聚合物转变时所发生的主要变化。 a.形状：满足使用要求而进行，通过流动与变形而实现。 b.结构：组成：非纯聚合物组成方式：层压材料，增强材料，复合材料宏观结构：如多孔泡沫，蜂窝状，复合结构微观结构：结晶度，结晶形态，分子取向等 c.性质： 有意识进行：生橡胶的两辊塑炼降解，硫化反应，热固性树脂的交联固化 方法条件不当而进行：温度过高、时间过长而引起的降解 4. 聚合物成型加工方法是如何分类的？简要分为那几类？
1.根据形变原理分6类：a.熔体加工：b.类橡胶状聚合物的加工：c.聚合物溶液加工：d.低分子聚合物和预聚体的加工：e. 聚合物悬浮体加工：f.机械加工： 2.根据加工过程中有无物理或化学变化分为三类： a.主要发生物理变化： b.主要发生化学变化： c.既有物理变化又有化学变化： 5. 简述成型加工的基本工序？ 1.预处理：准备工作：原料筛选，干燥，配制，混合 2.成型：赋予聚合物一定型样 3.机械加工：车，削，刨，铣等。 4.修饰：美化制品。 5.装配：粘合，焊接，机械连接等。 6. 简述塑料的优缺点。 优点：a.原料价格低廉；b.加工成本低；c.重量轻；d.耐腐蚀；e.造型容易；f.保温性能优良；g.电绝缘性好。 缺点：a.精度差；b.耐热性差；c.易燃烧；d.强度差；e.耐溶剂性差；f.易老化。 7. 举实例说明高分子材料在汽车、机械、日用品、化工、航天航空工业等领域的应用。 8. 学习高分子材料加工成型原理的目的、意义？ 1、有利于合理的制定加工工艺方案 2、对推广和开发聚合物的应用有十分重要的意义 3、新材料、新制品、新技术、新…… 第二章聚合物成型加工的理论基础 1、名词解释： 可塑性、指物体在外力作用下发生永久形变和流动的性质。 可挤压性、可挤压性是指聚合物受到挤压作用形变时，获得形状和保持形状的能力。
高分子材料助剂论文
大学答题纸 （2014—2015学年第一学期） 课号：课程名称：高分子材料助剂 抗氧剂综述 摘要：简单介绍聚合物氧化机理，详细介绍抗氧剂的作用机理、分类、性能及其发展趋势。关键词：抗氧剂；氧化；机理；性能；发展 The Review of Antioxidant Abstract ： Introduce oxidation mechanism of polymer simply.Introduce the role of mecha nism,classification, performance and trends of antioxidant in detail. Key word：antioxidant；oxidation ；mechanism；performance；development 引言 大多数工业有机材料无论是天然的还是合成的都易发生氧化反应。如塑料、纤维、橡胶、粘合剂、燃料油、润滑油以及食品和饲料等都具有与氧反应的性质。与氧反应后物质就会失去原有的属性。高分子材料如果老化。其表面会变粘、变色、脆化和龟裂，物性和机械性能同时也会发生改变，致使高分子材料失去使用价值。燃料油氧化会产生沉淀，堵塞机器阀门或油管，致使发动机不能正常工作，酸性的氧化产物又会加快机器腐蚀速度，并使燃料油提前点火。人们为了设法抑制、阻止或延迟上述反应的发生，寻找出了一种间接的方法加入一些能延缓被保护物质氧化老化的化合物，即可达到保护原物质的目的，这类化合物即抗氧剂。抗氧剂是一种纯化合物或是几种纯化合物的混合物。它可以捕获活性游离基生成非活性的游离基，从而使链锁反应终止或者能够分解氧化过程中产生的聚合物氢过氧化物生成稳定的非活性产物，从而中断链锁反应。 1 聚合物氧化机理 许多聚合物在隔绝氧的情况下，即使加热到较高温度也是比较稳定的。但在大气中，由于氧的存在，即使在较低的温度下，也会发生降解。 1.1 高分子自动氧化反应机理 塑料类高分子在聚合过程中，由于钦或铬系及其它主催化剂、助催化剂、添加剂等金属离子的残留、反应过程中金属杂质带入等等，在氧气环境下，受温度、光线等外部因素的影响，诱发并导致了高活性自由基的产生，在氧气环境下，迅速氧化成高活性的ROO·自由基，并以此为主要物种存在。ROO·和碳链R一H反应的结果是又生成新的碳链自由基(R·)，于是构成了一轮循环，结果是新的自由基不断生成，即构成链增长阶段。 链增长阶段产生的高活性的自由基(ROO·) 和过氧化物(ROOH)，经过一系列链转移反应，
高分子加工助剂
1．什么是助剂？为什么要在高分子加工过程中添加助剂（助剂的作用）? 答：1*广义：某种材料和产品在生产、加工过程或使用过程中所需添加的各种辅助物质，用以改善生产工艺和提高产品性能。 狭义：指为改善某些材料的加工性能和最终性能而分散在材料中，对材料结构无明显影响的少量化学物质。 2*在合成材料加工的过程中，助剂是不可缺少的物质条件，它不仅在加工过程中改善工艺性能、影响加工条件、加速反应过程、提高加工效率，还可以改进产品性能、扩大应用范围，延长使用寿命，降低成本，提高产品价值。 2．为什么助剂时与聚合物之间要有良好的相容性？ 答：助剂必须长期稳定均匀地存在于聚合物中才能发挥应有的作用，因此要求助剂与聚合物间有良好的相容性。如果相容性不好，助剂就容易析出（固体助剂析出称为“喷霜”，液体助剂析出称为“渗出”或“出汗”），析出后不仅失去作用，而且影响到制品的外观和手感。 3．助剂的损失主要通过哪三个途径？ 答：助剂的损失主要是通过挥发、抽出和迁移三条途径。 （挥发性大小取决于助剂本身的结构； 抽出性与助剂在不同介质中的溶解度直接相关； 迁移性大小与助剂在不同聚合物中的溶解度有关。 因此选择助剂应结合产品来进行选择。） 4．解释什么是助剂的协同效应、相抗作用。 答：一种合成材料中常常要同时使用多种助剂，这些助剂间会产生一定的影响。如果相互增效，则起协同作用；如果彼此削弱原有的效能，则起相抗作用。 助剂配方研究的目的之一就是充分发挥助剂之间的协同作用，得到最佳的效果。 5．说明增塑剂的增塑机理。 答：在加热的情况下，分子链的热运动就变得激烈，削弱了分子链的作用力，分子链间的间隔也有增加，增塑剂分子就有可能钻到聚合物分子链间隔中，形成“聚
聚合物材料及助剂 (2)
《聚合物树脂及助剂》课程 复习题 22.酚醛树脂如何合成，甲、乙、丙阶酚醛树脂的区别，酚醛塑料的基本组成。 答：凡是酚类与醛类化合物经缩聚反应而得到的树脂统称为酚醛树脂。 23．塑料分类的常用方法有哪些，各自包含哪些种类。 答：按塑料组分的数目，分为单一组分塑料和多组分塑料按塑料受热后形态性能表现，分为热塑性塑料和热固性塑料 按塑料的适用范围与用途，可分为通用塑料和工程塑料 24．脂肪族聚酰胺的分子结构与特点，P型、MP型及其分类。 答：脂肪族聚酰胺分子链由亚甲基与酰胺组成。所有脂肪族聚
酰胺分子链都是线型结构，分子链骨架由-C-N-链组成，具有良 好的柔顺性，因此都是典型的热塑性聚合物。分子链上有规律 地交替排列着较强的极性酰胺键，分子链规整，具有较强的结 晶能力。极性酰胺键可以使分子链形成氢键。 P型：尼龙3，4，6，7，8，9，11，12等 mp型: 尼龙66、69、610、1010、1212等 p型聚酰胺：由ω-氨基酸自缩聚或由内酰胺开环聚合制得（如尼龙6） mp型：由二元胺与二元羧酸缩得所得到的聚酰胺是mp型聚酰胺（如尼龙6,6） 24. 比较聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯之间柔韧性差别，并解释机理。答：柔韧性从小到大 ps pp pe 侧基团越大，空间位阻越大，柔韧性越差 25.下例配方中每个成分的作用。 PVC（SG-4）100；(树脂) 三碱式硫酸铅 3；稳定剂 二碱式亚磷酸铅 1；稳定剂 金属皂类 1.5；热稳定剂 ACR 5；改性剂 硬脂酸 0.8；润滑剂 石蜡 0.6；润滑剂
CPE 5；改性剂 环氧大豆油 2；热稳定剂 DOP 5；增塑剂 轻质CaCO3 4。 26.聚碳酸酯突出的特点是。 答：突出的特点是具有优异的抗冲击性和尺寸稳定性，抗蠕变性好，使PC尺寸稳定性非常好。 27.计算环氧值为0.4的双酚A环氧树脂，用乙二胺固化，求每100g 树脂所需胺的量。 28.聚酰胺P型及mP型的结构组成与含义。（再自己看看参考23题）答：按照单体类型不同，脂肪族聚酰胺又分为p型和mp型。 对P型PA，凡单体中含有奇数个碳原子，分子链上的酰胺基可以100%形成氢键，偶数则只有50%可以形成氢键。 对mp型PA，两种单体上都含有偶数碳原子，100%形成氢键，反之（即只有一种或没有偶数碳原子）50%形成氢键。
高分子助剂答案
一、增塑剂 1、什么是增塑剂? 主增塑剂与辅增塑剂有什么本质区别? 内增塑剂与外增塑剂的本质区别。 答：定义：对热和化学试剂稳定的有机化合物。并能在一定范围内与聚合物相容，沸点较高，不易挥发的液体或低熔点的固体，使聚合物的可塑性、柔韧性增加的物质。 主增塑剂可以和树脂充分相容，能单独使用; 辅增塑剂不能和树脂充分相容，只能进入树脂的无定形区，无法进入结晶区，必须与主增塑剂配合使用 内增塑剂是作为第二单体与聚合物共聚，是聚合物分子的一部分，不易跑出；外增塑剂是另外添加到聚合物中的，很容易跑出 2、增塑剂的三种主要增塑机理，各有什么优缺点。 答：润滑理论：增塑剂在高分子材料中的作用就像油在两个移动的物体间起到的润滑剂作用一样，能促进在加工时高分子的大分子链之间的相互移动。小分子的增塑剂在加入之后，小分子包围大分子链，小分子容易运动，带动了大分子相对运动，减少大分子内部的抗形变，克服了大分子之间直接的相互滑动磨擦和范德华力所产生的粘附力。这一理论能解释增塑剂的加入使聚合物粘度减小，流动性增加，易于成型加工，以及聚合物性质不会明显改变的原因。 凝胶理论：聚合物的增塑过程是使组成聚合的大分子力图分开，而大分子之间的吸引力又尽量使其聚集在一起的过程。这种“时集时开”形成一种动态平衡。在一定温度和浓度下，聚合物大分子间的“时开时集”造成分子间存在若干物理“连接点”，增塑剂的作用就是有选择地在这些“连接点”处使聚合物溶剂化，拆散或隔断物理“连接点”，并把使大分子链聚集在一起的作用力中心遮蔽起来，导致大分子间的分开。这一理论更适用于增塑剂用量较大的极性聚合物增塑。 自由体积理论：增塑剂加入后会增加聚合物的自由体积。而所有聚合物在玻璃化转变温度时的自由体积是一定的，因此聚合物的粘度和玻璃化转变温度下降，塑性加大。显然，增塑效果与加入增塑剂的体积成正比。但它不能解释许多聚合物在增塑剂量低时所发生的反增塑现象等 3 、DOP及其基本特性 答：邻苯二甲酸二辛酯(DOP)：与绝大多数工业上使用的合成树脂和橡胶均有良好的相容性。具有良好的综合性能，混合性能好，增塑效率高，挥发性较低，低温柔软性较好，耐水抽出，电气性能高，耐热性和耐候性良好。 4、从结构的角度上分，增塑剂可分为哪几类，各有什么特点？ 答：邻苯二甲酸酯类：R1,R2是C1-C13的烷基、环烷基和苯基等，R1,R2可以相同，也可以不同。这类增塑剂是目前应用最广泛的一类主增塑剂，它具有色浅、低毒、多品种、电性能、挥发生小、耐低温等特点，具有较全面的性能，其生产量约占增塑剂总量的80%左右。 脂肪族二元酸酯类：n一般为2-11，R1,R2是C4-C11的烷基，R1,R2可以相同，也可以不同。在这类增塑剂中常用长链二元酸与短链二元醇，或短链二元酸与长链一元醇进行酯化，使总碳原子数在18-26之间，以保证增塑剂与树脂间有良好的相容性和低温挥发性。主要是己二酸酯、壬二酸酯等，如己二酸二（2-乙基）己酯(DOA)。 磷酸酯：R1，R2，R3是烷基卤代烷基或芳基，可以相同，也可以不同。磷酸酯是发展较早的一类增塑剂，它们与高分子基体的相容性一般都较好，可作为主增塑剂使用。另外，它除了增塑以外，还具为阻燃的作用，是一种具有多功能的主增塑剂。（TPP 磷酸三苯酯）环氧化物：含有三元环氧基的化合物，主要用于PVC的增塑，它不仅对PVC有增塑作
高分子加工助剂名词解释
1助剂是某些材料和产品在生产或加工过程中所需要添加的各种辅助化学品用以改善生产工艺和提高产品性能,树脂和生胶加工成塑料和橡胶制品这一过程中所需要的各种辅助化学品。 2喷聚:固体助剂的析出；发汗:液体助剂的析出。 3焦烧现象：是指橡胶胶料在加工过程中产生的早期硫化的现象。 4促进剂的后效应：在硫化温度以下,不会引起早期硫化达到硫化温度时则硫化活性大的这种性质。 5色母粒:是一种把超常量的颜料或染料均匀载附于树脂之中而制得的聚集体。 6增塑剂：是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。 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。 内增塑剂：在聚合物的聚合过程中引入能降低了聚合物分子链的结晶度增加了塑料的塑性第二单体物质。主增塑剂：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的增塑剂。 辅助增塑剂：分子仅能插入部分结晶的聚合物的无定形区域的增塑剂,此增塑剂又叫非溶剂型增塑剂。 7相容性：增塑剂与树脂相互混合时的溶解能力,是增塑剂最基本要求之一。 8聚能密度(CED)：单位体积溶剂的蒸发能。9溶解度参数：单位体积溶剂的蒸发能的平方根所得值。1浊点(Tc)：聚合物与增塑剂的稀均相溶液,在冷却下变成浑浊时的温度。 2塑化效率：使树脂达到某一柔软程度的增塑剂用量称为该增塑剂的塑化效率。 3聚合物的氧化是指随着时间的增加聚合物的性能降低,又称为自动氧化。分为诱导期、强烈氧化期。 4抗氧剂：是指对高聚物受氧化并出现老化现象能起到延缓作用的一类化学物质。 主抗氧剂：主抗氧剂被认为是一种自由基的清洗剂,它通过偶合反应(即终止反应)或给出一个氢原子来阻止聚合物中的自由基的破坏作用。辅助抗氧剂：助抗氧剂的作用是可分解聚合物氧化所产生的过氧化物。 5金属离子钝化剂：具有防止重金属离子对聚合物产生引发氧化作用的物质。 6稳定剂：是防止或延缓聚合物在加工、贮藏和使用过程中老化变质的化学药品。 热稳定剂：主要用于PVC和其他含氯的聚合物,既不影响其加工与应用,又能在一定程度上起到延缓其热分解的作用的一类助剂。光稳定剂：凡能抑制或减缓光氧老化进行的的物质称为光稳定剂或紫外光稳定剂。7自由基捕获剂：是一类具有空间位阻效应的哌啶衍生物类光稳定剂,简称为受阻胺类光稳定剂(HALS)。 8光氧老化或光老化：分子材料长期暴露在日光或短期置于强荧光下,由于吸收了紫外线能量,引起了自动氧化反应,导致了聚合物的降解,使得制品变色、发脆、性能下降,以致无法再用。 9阻燃剂：能够增加材料耐燃性的物质叫阻燃剂。0燃烧速度：指试样单位时间内燃烧的长度。1协同效应：指两种或两种以上的助剂配合使用时,其总效应大于单独使用时各个效应的总和。 协同作用体系：阻燃剂的复配是利用阻燃剂之间的相互作用,从而提高阻燃效能,称为协同作用体系。 2燃烧速度：是指试样单位时间内燃烧的长度。燃烧速度是用水平燃烧法和垂直燃烧法等来测得。 3氧指数：是指试样像蜡烛状持续燃烧时,在氮-氧混合气流中所必须的最低氧含量。 4外摩擦：高分子材料在成型加工时,聚合物熔体与加工设备表面间的摩擦。内摩擦：高分子材料在成型加工时,熔融聚合物分子间存在的摩擦。5润滑剂：为减少高分子内摩擦和外摩擦,改进塑料熔体的流动性,防止高分子材料在加工过程中对设备的粘附现象,保证制品表面光洁度而加入的物质称为润滑剂。6脱模剂：对加工模具和被加工材料完全保持化学惰性的物质称为脱模剂。 7发泡剂：是一类能使处于一定粘度范围内的液态或塑性状态的橡胶、塑料形成微孔结构的物质。 发泡助剂：发泡过程中,能与发泡剂并用并能调节发泡剂分解温度和分解速度的物质,或能改进发泡工艺,稳定泡沫结构和提高发泡体质量的物质。物理发泡剂:依靠在发泡过程中本身物理状态变化来达到发泡目地的一类化合物；化学发泡剂:在一定温度下会热分解而产生一种或多种气体,使聚合物发泡。 8抗静电剂：添加在树脂、燃料中或涂附在塑料制品、合成纤维表面的用以防止高分子材料和液体燃料静电危害的一类化学添加剂统称为抗静电剂。外用抗静电剂：采用涂布、喷雾、浸渍等方法使它附在塑料、纤维表面,耐久性较差,所以又叫做暂时性抗静电剂。内用型抗静电剂(或混炼型抗静电剂)：在树脂加工过程中(或在单体聚合过程中)添加到树脂组成中的抗静电剂,因其有较好的耐久性,又称为永久性抗静电剂。9偶联剂：是能改善填料与高分子材料之间界面特性的一类物质。 0着色剂：在聚合物中加入的改变制品颜色,提高制品美观性的助剂。 着色力：指颜料影响整个混合物料颜色的能力,着色力大,使用着色剂量就小,成本也低。 1遮盖力：指着色剂阻止光线穿透着色制品的能力。2增透剂：能改善结晶聚合物透明性的助剂。3迁移性：指着色剂向介质渗色或向接触的物质迁移的现象。一般地说,有机酸的无机盐(色淀性颜料)迁移性比较小；分子量较高者比较低者迁移性小。4防霉剂:(生物抑制剂)有抑制霉菌生长和杀灭霉菌的功能。5荧光增白剂：能增加塑料制品的白度、亮度使色彩更加鲜艳夺目的物质。 6防雾剂：又称流滴剂,是防止透明材料雾害的一类添加剂。 7老化：高分子材料在成型、贮存、使用过程中发生结构变化,逐渐地失去使用价值的现象。
高分子材料成型加工课后部分习题参考答案
2．分别区分“通用塑料”和“工程塑料”，“热塑性塑料”和“热固性塑料”，“简单组分高分子材料”和“复杂组分高分子材料”，并请各举2～3例。 答：通用塑料：一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。通用塑料有：PE，PP，PVC，PS等； 工程塑料：是指拉伸强度大于50MPa，冲击强度大于6kJ/m2 ,长期耐热温度超过100℃的，刚性好、蠕变小、自 润滑、电绝缘、耐腐蚀等，可代替金属用作结构件的塑料。工程塑料有：PA，PET，PBT，POM等； 工程塑料是指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的塑料。日本业界将它定义为“可以做为构造用及机械零件用的高性能塑料，耐热性在100℃以上，主要运用在工业上”。 热塑性塑料：加热时变软以至流动，冷却变硬，这种过程是可逆的，可以反复进行。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚甲醛、聚砜、聚苯醚，氯化聚醚等都是热塑性塑料。(热塑性塑料中树脂分子链都是线型或带支链的结构，分子链之间无化学键产生，加热时软化流动、冷却变硬的过程是物理变化；) 热固性塑料：第一次加热时可以软化流动，加热到一定温度，产生化学反应一交链固化而变硬，这种变化是不可逆的，此后，再次加热时，已不能再变软流动了。正是借助这种特性进行成型加工，利用第一次加热时的塑化流动，在压力下充满型腔，进而固化成为确定形状和尺寸的制品。这种材料称为热固性塑料。(热固性塑料的树脂固化前是线型或带支链的，固化后分子链之间形成化学键，成为三维的网状结构，不仅不能再熔触，在溶剂中也不能溶解。)酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛、不饱和聚酯、有机硅等塑料，都是热固性塑料。 简单组分高分子材料：主要由高聚物组成(含量很高，可达95%以上)，加入少量(或不加入)抗氧剂、润滑剂、着色剂等添加剂。如：PE、PP、PTFE。 复杂组分高分子材料：复杂组分塑料则是由合成树脂与多种起不同作用的配合剂组成，如填充剂、增塑剂、稳定剂等组成。如：PF、SPVC。 用天然或合成的聚合物为原料，经过人工加工制造的纤维状物质。可以分类两类 1）人造纤维：又称再生纤维，以天然聚合物为原料，经过人工加工而改性制得。如：粘胶纤维、醋酸纤维、蛋白质纤维等 2）合成纤维：以石油、天然气等为原料，通过人工合成和纺丝的方法制成。如：涤纶、尼龙、腈纶、丙纶、氨纶、维纶等 3．高分子材料成型加工的定义和实质。 高分子材料成型加工是将聚合物(有时还加入各种添加剂、助剂或改性材料等)转变成实用材料或制品的一种工程技术。 大多数情况下，聚合物加工通常包括两个过程:首先使原材料产生变形或流动，并取得所需要的形状，然后设法保持取得的形状(即硬化)，流动-硬化是聚合物工过程的基本程序。 高分子材料加工的本质就是一个定构的过程，也就是使聚合物结构确定，并获得一定性能的过程。 第一章习题与思考题 2．请说出晶态与非晶态聚合物的熔融加工温度范围，并讨论两者作为材料的耐热性好坏。 答：晶态聚合物：Tm～Td；非晶态聚合物：Tf～Td。 对于作为塑料使用的高聚物来说，在不结晶或结晶度低时，最高使用温度是Tg，当结晶度达到40%以上时，晶区互相连接，形成贯穿整个材料的连续相，因此在Tg以上仍不会软化，其最高使用温度可提高到结晶熔点。熔点（Tm）：是晶态高聚物熔融时的温度。表征晶态高聚物耐热性的好坏。 3．为什么聚合物的结晶温度范围是Tg～Tm 答：T>Tm 分子热运动自由能大于内能，难以形成有序结构 T 高分子材料加工助剂简答复习题及答案 公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI- 1.如何选用助剂综合考虑哪些因素 2. 考虑注意以下几点: 1助剂与树脂之间的相容性； 2助剂的耐久性，助剂的损失主要来自挥发、抽出和迁移； 3助剂对加工条件的适应性、制品用途对助剂的制约、助剂配合中的协同作用和相抗作用。 3.助剂按其作用分可分为哪几类？举例说明 稳定化助剂，常用的稳定化剂有抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂、防腐剂等； 改善力学性能的助剂，包括聚合物的硫化（交联）体系所用的各类助剂、补强剂、填充剂、偶联剂、抗冲击剂等； 改善加工性能的助剂，包括润滑剂、脱模剂、塑解剂、软化剂等； 柔软化和轻质化的助剂，包括增塑剂和发泡剂； 改善表面性能和外观的助剂，包括润滑剂、抗静电剂、防雾滴剂等； 难燃化助剂，主要是指阻燃剂，分支是烟雾抑制剂。 4.聚氯乙烯加工时为什么要添加热稳定剂，所用热稳定及有哪些品种，大约用量 是多少 5. 因为聚氯乙烯是极性高分子，分子链间的吸引力强，需要加热到160℃以上才能塑化成型，但聚氯乙烯在120-130℃就会分解，产生氯化氢，加工温度高于分解温度，所以需要使用热稳定剂。种类包括铅盐、金属皂类、有机锡、液体复合稳定剂，大约用量是3-6份。 6.影响高分子材料热降解的因素有哪些，如何影响？ 答：一、分子链的结构影响，PVC脱HCl后形成双键，使聚合物热稳定性下降，并且颜色会越来越深；二、氧的影响，加速PVC脱HCl；三、HCl的影响，HCl对降解有催化加速的作用；四、临界尺寸的影响，当达到临界尺寸时可以认为HCl的自动催化作用开始消失；五、增塑剂的作用，PVC脱HCl的速度对特定浓度的每一种增塑剂都有一个最小降解速度值。 7.塑料与纤维制品如何防止静电危害? 答：一方面减轻或防止摩擦以减少静电的产生外，另一方面是使已产生的静电尽快泄露掉，从而防止静电的大量积累。泄露静电的方法包括通过电路的直接传导、提高环境的相对湿度和采用抗静电剂。 8.热稳定剂的性能主要受哪些因素影响,如何与其它助剂配合？ 实训任务书 实训任务书 目录 （一）LDPE/HDPE共混物泡沫塑料的配方设计研究 (1) 一、研究综述 (1) 二、设计的目的及意义 (5) 三、设计容 (6) 3.1.PE发泡塑料助剂的选用与配方设计 (6) 3.11.基体 (6) 3.12.助剂的选用 (6) 3.2不同比例LDPE/HDPE共混物泡沫塑料设计制备方案 (7) 3.21基体与助剂的混炼 (7) 3.22.制品的模压成型 (7) 3.23.二次发泡 (7) 3.24.制备步骤流程图 (8) 3.3不同比例LDPE/HDPE共混物泡沫塑料性能测试 (8) 3.31.密度测试 (8) 3.32.泡孔结构 (9) 3.33.拉伸实验 (9) 3.34.冲击强度实验 (9) 四、预测结论分析[11] (11) 参考文献 (11) （二）聚丙烯塑料的阻燃改性配方设计 (13) 前言 (13) 一、实验部分 (14) 1.1 实验材料与设备 (14) 1.1.1 实验材料 (14) 1.1.2 实验设备 (14) 1.2 实验流程图 (14) 1.3 配方设计及计量 (15) 1.4 性能测试 (15) 二、结果与分析 (15) 三、结论 (16) 参考文献 (16) 实训体会及建议 (17) 实训评定表................................................................. 错误!未定义书签。 （一）LDPE/HDPE共混物泡沫塑料的配方设计研究 一、研究综述 摘要：本设计对不同比例LDPE/HDPE共混物泡沫塑料的配方设计、实验操作和性能测试进行了研究，并通过查资料对PE泡沫塑料的情况进行了解。本设计以LDPE/HDPE为变量，添加固定量的EVA、AC发泡剂、DCP交联剂、氧化锌、硬脂酸锌进行模压发泡，并对其密度强度等进行测量，以获取最佳性能的 LDPE/HDPE比例。 关键词：发泡塑料LDPE/HDPE配方研究性能测试 前言：本设计所做的论题是PE发泡塑料的配制，探讨不同比例LDPE/HDPE 共混物泡沫塑料性能的影响。PE泡沫塑料是泡沫塑料中应用较广的一种也是最早成功制得的泡沫塑料之一。早在1941年美国杜邦公司就用氮气发泡制得了PE 泡沫塑料，经过十几年的发展，PE泡沫塑料已发展成熟，在品种及应用方面实现了多样化，开发出各种各样的产品[1]。随着理论研究的不断深入以及发泡技术的进步，PE泡沫塑料在产量和质量方面有了显著提高，应用领域得到不断扩展。阻燃PE泡沫塑料﹑可降解PE泡沫塑料、共混交联等改性PE泡沫塑料及PE泡沫塑料回收再利用是当前PE泡沫塑料的研究方向和发展[2]。 本文作者为做此次论题而收集并查阅了大量文献，主要是最近来有关PE发泡塑料的研究论文、期刊、书籍和发明专利等，如期刊类《高分子材料科学与工程》，书籍类《塑料助剂》等。通过对相应文献的综合分析和归纳整理，现就对综合整理后的文献进行比较专门的、全面的、深入的、系统的评述。 PE发泡塑料是聚乙烯发泡塑料，即英文的缩写为EPE，即定义为以PE为基础而部具有无数微孔性气体的塑料制品,因此它既有聚乙烯的化学性能和泡沫塑料的一般物理性能。PE发泡塑料有优异的化学稳定性，室温下耐盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸、胺类、氢氧化钠、氢氧化钾等各种化学物质，硝酸和硫酸对聚乙烯有较强的破坏作用。PE发泡塑料容易光氧化、热氧化、臭氧分解，在紫外线作用下容易发生降解，碳黑对聚乙烯有优异的光屏蔽作用。受辐射后可发生交联、断链、形成不饱和基团等反应[3]。PE发泡材料具有优异的物理性能，比如：具有质量轻、密度小，能防止空气对流、不易传热、能吸音，具有隔热保温、防震包装、隔音等。它安全无毒,强韧,挠曲性好,有优异的电绝缘性,耐候性和耐化学品性,主要应用于建筑、化工管道、设备等领域的隔热保温。泡孔尺寸减小时热导率有减小的趋势,可以减少热量损失。PE泡沫塑料的成型方法：挤出、注射、 第一章 绪 论 一、习题 1. 与低分子化合物比较，高分子化合物有何特征? 解：与低分子化合物相比，高分子化合物有以下主要特征： (1)高分子化合物分子量很大，分子往往由许多相同的简单的结构单元通过共价键重复连接而成； (2)即使是一种“纯”的高分子化合物，它也是化学组成相同而分子量不等，结构不同的同系聚合物的混合物。它具有分子量和结构的多分散性； (3)高分子化合物的分子有几种运动单元； (4)高分子化合物的结构非常复杂，需用一次、二次和三次结构来描述它。一次结构是指一个大分子链中所包含的结构单元和相邻结构单元的立体排布。二次结构是指单个大分子链的构象或聚集态类型。三次结构是指形成复杂的高分子聚集体中大分子的排列情况。 2. 何谓高分子化合物?何谓高分子材料？ 解：高分子化合物是指由多种原子以相同的，多次重复的结构单元通过共价键连接起来的，分子量是104-106的大分子所组成的化合物。 高分子材料是指以高分子化合物为基本原料，加上适当助剂，经过一定加工制成的材料。 3. 何谓高聚物?何谓低聚物? 解：物理化学性能不因分子量不同而变化的高分子化合物称为高聚物。反之，其物理和化学性能随分子量不同而变化的聚合物成为低聚物。但也有将分子量大于一万的聚合物称为高聚物，分子量小于一万的聚合物称为低聚物。 4. 何谓重复单元、结构单元、单体单元、单体和聚合度？ 解：聚合物中化学组成相同的最小单位称为重复单元(又称重复结构单元或链节)。构成高分子链并决定高分子结构以一定方式连接起来的原于组合称为结构单元。聚合物中具有与单体相同化学组成而不同电子结构的单元称为单体单元。能形成高分子化合物中结构单元的低分子化合物称为单体。高分子链中重复单元的重复次数称为聚合度。 5. 什么是三大合成材料?写出三大合成材料中各主要品种的名称、单体聚合的反应式，并指出它们 分别属于连锁聚合还是逐步聚合。 解：三大合成材料是指合成塑料、合成纤维和合成橡胶。 (1)合成塑料的主要品种有：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯等。上述四种单体的聚合反应均属连锁聚合反应。 聚乙烯 CH nCH 2 2CH 2 n 聚丙稀 nC H 2 C H C H 2C H C H 3 n 聚氯乙烯 nCH 2 CHCl CH 2CHCl n 聚苯乙烯 nC H 2 C H C 6H H 2C H C 6H 5 n 谈谈塑料加工用助剂 摘要：塑料加工用助剂是指专用于塑料工业为使聚合物配料能顺利成型加工及获得所需应用性能而添加到塑料基材—树脂中的化学品，又被称为“塑料添加剂”。塑料加工用助剂在塑料成型加工中占有特别重要的地位。针对塑料加工用助剂的功用种类和性能特点，分别介绍了塑料加工主要助剂的结构性能、应用技术、发展前景。 关键词：塑料加工、主要助剂、应用技术、发展前景。 塑料助剂又称塑料添加剂，是聚合物（合成树脂）进行成型加工时为改善其加工性能或为改善树脂本身性能所不足而必须添加的一化合物。例如，为了降低聚氯乙烯树脂的成型温度，使制品柔软而添加的增塑剂；又如为了制备质量轻、抗振、隔热、隔音的泡沫塑料而要添加发泡剂；有些塑料的热分解温度与成型加工温度非常接近，不加入热稳定剂就无法成型。因而，塑料助剂在塑料成型加工中占有十分重要的地位。 1 塑料加工助剂的功用种类和性能特点 众所周知，塑料加工助剂的门类繁多，品种各异，它们或者用于改善树脂的加工性能，使之能够顺利完成制品成型的整个过程，并达到提高产量和降低能耗的目的；或者提高聚合物树脂的稳定性能，防止其在加工和应用中老化降解，延长制品的使用寿命；更为重要的是，相当一部分助剂能够赋予制品新的功能。利用助剂来实现塑料改性是一条经济、简便而且非常有效的途径。 从化学结构来看，塑料加工助剂囊括了从无机到有机、从天然化合物到合成化合物、从单一结构的化合物到由多种化合物复合而成的混合物、从低分子量的单体化合物到高分子量聚合物等基几乎所有的化学物质。塑料加工助剂的分类方式很多，按其使用功能分为增塑剂、稳定剂、阻燃剂、润滑剂、抗静电剂、着色剂、发泡剂等。其中，增塑剂是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。对促进塑料工业特别是聚氯乙烯工业的发展起着决定性的作用。热稳定剂主要用于PVC和其他含氯的聚合物，既不影响其加工与应用，又能在一定程度上起到延缓其热分解的作用的一类助剂。而由主稳定剂、铺助稳定剂与其他助剂配合而成的复合稳定剂品种，在热稳定剂市场具有举足轻重的地位。阻燃剂能够增加材料耐燃性的物质。阻燃剂可以分为无机阻燃剂和有机阻燃剂。润滑剂是指为了减少高分子内摩擦和外摩擦，从而改进塑料熔体的流动性，防止高分子材料在加工过程中对设备的粘附现象，保证制品表面光洁度而加入的物质。润滑剂作用分为外部润滑作用和内部润滑作用。抗静电剂是指添加在树脂、燃料中或涂附在塑料制品、合成纤维表面的用以防止高分子材料和液体燃料静电危害的一类化学添加剂。抗静电剂可以分为内加型和涂敷型两种类型。着色剂是指为了美观或特定要求而使塑料显示人们所要求颜色的物质。着色剂包括无机颜料、有机颜料和某些染料，以及能产生特殊效果的物质。发泡剂是一类能使处于一定黏度范围内的液态或塑性状态的橡胶、塑料形成微孔结构的物质，它们可以是固体、液体或气体。目前广泛使用的发泡剂有过十几种，而且都是有机化学发泡剂。 2塑料助剂的发展前景 目前，环保、节能已经成为塑料助剂发展的前提条件。许多新型功能性助剂必须在体现环保节能的基本原则上才能考虑其功能性、高效性、差异性、领域扩展性等要求。所以优先支持的研究方向是助剂无害化及高分子化、多种助剂与高分子间相互作用和组分间协同作用、利用新的化合物和新的研究手段，研究助剂的作用机理、高性能工程塑料助剂的研究等。 3结语 总之，品种众多的塑料助剂为蓬勃发展的塑料工业锦上添花，在塑料制品增韧、增强、增塑、阻燃、抗静电、抗菌、抗氧等方面起了重要作用，守到越来越多的关注。 高分子材料助剂 高分子助剂是专用于高分子工业为使聚合物配料能顺利加工及获得所需应用性能而添加到高分子基材——树脂中的化学品。它与树脂、装备一起构成了高分子制品的三大要素。助剂的功能包括改善成型加工性能使材料顺利加工；提高产量；赋予制品特定功能；改善制品的应用性能如弥补通用树脂的性能缺陷或降低成本。其中高分子助剂在制品的成型加工中用量微不足道，但其对制品的加工和应用性能的改善和提高却举足轻重。可以认为，助剂的选择和应用时决定制品成败的关键。 高分子材料助剂可以分为工艺性助剂和功能性助剂。 1、工艺性助剂 工艺性助剂用于高分子的加工过程中，改善高分子的加工性能，使之能够顺利通过成型过程并起到降低能耗、缩短成型周期并提高产量和生产效率等作用，常常包括润滑剂、脱模剂、加工改性剂、分散剂等。 1.1 润滑剂与脱模剂润滑剂与脱模剂是配合在高分子树脂中，旨在降低树脂粒子、树脂熔体与加工设备之间以及树脂熔体内分子之间摩擦，改善其成型时流动性和脱模性的助剂，它又可以分为外润滑剂和内润滑剂。主要产品有烃类（石蜡、聚乙烯蜡）、脂肪酸酯类、脂肪酸皂类等。 1.2 加工改性剂主要用于在高分子制品加工过程中旨在改善塑化性能、提高树脂粘弹性和促进树脂熔融流动的助剂。例如丙烯酸酯共聚物和含氟聚合物加工助剂-PPA等 1.3 分散剂主要用于促进各类助剂在高分子树脂中均匀分散的助剂，多用于母料、着色制品和高填充制品。主要产品有烃类（石蜡、聚乙烯蜡）、脂肪酸酯类、脂肪酸皂类等 2. 功能性助剂 功能性助剂可以赋予材料特殊功能同时改善性能。 2.1 稳定化助剂 稳定化助剂能抑制或者延缓聚合物在贮存、运输、加工和应用中的老化降解，延长制品使用寿命的助剂，其中又包括抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂和防酶剂等。抗氧剂用以抑制或者延缓聚合物树脂热氧化降解为主要功能的助剂，分为主抗氧剂、辅助抗氧剂、重金属离子钝化剂、碳自由基捕获剂；光稳定剂又称之为紫外线稳定剂，是用来抑制聚合物树脂的光氧降解，降低紫外线对高分子破坏的助剂，如紫外线光屏蔽剂、紫外线吸收剂、紫外线猝灭剂、自由基捕获剂。热稳定剂是用于抑制或延缓高分子树脂在加工或使用过程中受热而降解的助剂。早期主要针对PVC树脂、近年来多关注生物降解聚酯；包括主稳定剂（铅盐类、金属皂类、有机锡类等）、辅助稳定剂（环氧化合物类、亚磷酸酯类、多元醇类等）、复合热稳定剂；防酶剂又称之为微生物抑制剂，是一类抑制霉菌等微生物生长，防止聚合物树脂被微生物侵蚀而降解的助剂。 2.2 物理机械性能改性剂 可以改善或者提高高分子制品物理力学性能的助剂。力学性能包括拉伸、冲击、弯曲、剪切、硬度、热变形温度等。 2.2.1 填充增强剂是提高制品物理力学性能和降低配合成本的重要途径，填充剂包括碳酸钙、滑石粉、陶土、云母、二氧化硅、粉煤灰、硅酸盐等矿物；增强剂包括玻璃纤维、碳纤维、晶须等。 2.2.2 偶联剂又称之为表面处理剂，是一种通过化学（或）物理作用将两种性质差别较大，不易结合起来的有机高分子-无机填料牢固结合起来的助剂。如硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、稀土类偶联剂。 2.2.3 抗冲剂用于改性某些热塑性高分子冲击性能的助剂，冲击性能低是某些热塑性聚合物的缺点，如PVC、PP、PS、PLA、PET等的缺口和无缺口冲击强度都很低，尤其是低温冲击 答案大部分都是在网上或者书上找到的，少数自己总结的，不能确保百分之百正确，仅供 参考，如发现错误和遗漏之处，请大家指出！ 计算题第二题方法应该没错，答案有保留小数方面的问题，如果有人找到正确的解答欢迎 补充。 一、名词解释 1. 凝胶化现象：多官能团单体聚合到某一程度，开始交联，粘度突增，气泡也难上升的现象。 2. 多分散性：合成聚合物总是存在一定的分子量分布，常称作多分散性。 3. 玻璃化温度：非晶态热塑性聚合物在玻璃态下受热转变成高弹态时的转变温度。 4. 自由基聚合：自由基成为活性种，打开烯类的n键，弓I发聚合，成为自由基聚合。| 5. 胶束成核：难溶于水的单体其短链自由基只增长少数单元（<4），就被沉析出来，与初级自由基一起 被增溶胶束捕捉，引发其中的单体聚合而成核，即所谓胶束成核。 6. 力口聚：稀类单体n键断裂而后加成聚合起来的反应。 7. 缩聚反应：是官能团单体多次缩合成聚合物的反应，除形成缩聚物外，还有水、醇、氨或氯化氢等低分子副产 物产生。 8. 接枝共聚物：主链由某一种单元组成，支链则由另一种单元组成。 9. 竞聚率：是指单体均聚和共聚链增长反应速率之比。 10. 均相成核：溶于水中的单体引发聚合形成短链自由基，多条这样亲水性较大、链较长的短链自由基 相互聚集在一起，絮凝成核的现象。 11. 定向聚合：定向聚合指单体经过定向配位、络合活化、插入增长等形成立构规整（或定向）聚合物 的过程 12. 开环聚合：环状单体b -键断裂而后开环、形成线性聚合物的反应，称作开环聚合。 13. 共聚合：由两种或两种以上单体共同聚合，生成同一分子中含有两种或两种以上单体单元的聚合物的反应。 14. 化学计量聚合 :阴离子的活性聚合由于其聚合度可由单体和引发剂的浓度定量计算确定，因此也称为化学计 量聚合。 15. 嵌段共聚物：是将两种或两种以上性质不同的聚合物链段连在一起制备而成的一种特殊聚合物，每 一锻炼可长达至几千结构单元。 《高分子材料加工助剂》习题解答 一、助剂按其作用分可分为哪几类？ 答：1.稳定化助剂：这类助剂的功用是防止或延缓聚合物在贮存、加工和使用过程中的老化变质，所以也可以称为“防老剂”或“稳定剂”。由于引起老化的因素很多，有氧、光热、微生物、高能辐射和机械疲劳等，老化机理各不相同，所以稳定化助剂的类别也很多。其中有些助剂兼具几种作用，但没有一种“万能”的稳定剂，为了达到良好的防老化效果，各类稳定化助剂常常是配合使用的。 常用的稳定化助剂有抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂、防腐剂等。 2.改善机械性能的助剂：这类助剂的功能是改善聚合物材料的某些机械性能，如抗张强度、硬度、刚性、变形性、冲击强度等，具有这种作用的助剂包括聚合物的硫化（交联)体系所用的各类助剂、补强剂、填充剂、偶联剂、抗冲击剂等， 3.改善加工性能的助剂：这类助剂包括润滑剂、脱模剂、塑解剂、软化剂等， 4.柔软化和轻质化的助剂： (1）增塑剂：绝大部分用于聚氯乙烯，是产量和消耗量最大的一类助剂。 (2)发泡剂：发泡剂包括物理发泡剂和化学发泡剂两大类，其中以化学应用最广。主要用于泡沫塑料、合成木材、海绵橡胶制品的制造。 5.改进表面性和外观的助剂：这类助剂包括润滑剂、抗静电剂、防雾滴剂等。 6.难燃化的助剂：随在塑料在建筑、航空、汽车、电器等方面应用的迅速扩大,对难燃塑料的需求急剧增长。“难燃”包含不燃和阻燃两个概念，目前使用的难燃化助剂主要是指阻燃剂。近年来又发现许多聚合物燃烧时能产生大量使人窒息性的烟雾，因而作为阻燃剂的一个分支，又发展为新的助剂一烟雾抑制剂。 二、如何选用助剂？综合考虑哪些因素？ 答:1.助剂与聚合物的配伍性 助剂应与聚合物匹配，这是选用助剂时首先要考虑的问题，助剂与聚合物的配伍性，包括它们之间的相容性以及在稳定性方面的相互影响。一般地说,助剂必须长期、稳定、均匀地存在于制品中，才能发挥其应有的效能，所以通常要求所选择的助剂与聚合物要有良好的相容性。如果 1.塑料管材的“四节”特点节能、节水、节地、节材 2.PVC软管、硬管的挤出工艺区别软管的挤出生产线不设定径装置，而是靠通入压缩空气维持一定形状，起到定径效果。 3.我国管材定型一般采用外径还是内径定型，具体有几种形式我国塑料管材尺寸规定为外径公差，故多采用外径定型法。具体形式：内压定径法、真空定径法、顶出法。 4.请分别解释挤出PVC板材时三辊压光机的作用，冷却输送辊的形式以及作用三辊压光机的作用：起冷却定型作用，不起延展成型作用；冷却输送辊的形式：排管冷却器； 作用：①支持没有完全冷却的板材防止变形；②充分冷却板材 5.挤出板材时机头温度一般如何控制？①机头温度沿板材幅宽分多段控制，使中间低两边高，以保证机头两边的物料容易流动；②机头温度比机身温度高5-10℃.（机头较宽，物料要在较宽机头范围内均匀分布，必须提高料温，才能保证熔料的流动性。） 6.请问注射螺杆与挤出螺杆有哪些不同？注射螺杆的独特之处：①旋转运动加轴向水平运动； ②长径比小，压缩比小；③加料段较长；④螺杆头部多为尖头，一般有止逆环。 7.请简单介绍反应注射成型工艺（RIM）由单体或低聚物以液态形式计量，瞬间混合的同时注入模腔，在模腔中迅速反应，以极快的速度生成含有新的特性基团结构的聚合物。SRIM：将玻璃纤维毡、网等预成型体，预先铺放在预热的模具中，使用RIM注射机进行注射成型 8.PP周转箱一般有什么用途？可采用什么材料成型？并请给出采用注射成型时的工艺流程图。用途：周转和贮存食品，饮料。可采用PP/HDPE材料成型 成型前的准备→合模→注射（充模）→保压→冷却固化→开模→顶出制品→后处理 9.采用压延成型法加工软制PVC薄膜时，请给出完整工艺流程。 配料→捏合→塑炼（开炼机、密炼机、挤出机）→供料→金属探测→压延→引离→轧花→冷却→β射线测厚→卷曲切割 1.什么是蜡状层？请分析其产生原因？该如何消除？蜡状层：采用不适当的稳定剂使压延机辊筒表面蒙上的一层薄膜蜡状物质，致使薄膜表面不光，生产中发生黏辊的现象或在更换产品时发生困难。原因：所用的稳定剂与树脂相容性较差，而且其分子极性基团的正电性较高，以致压延时被挤出而包围在辊筒表面，形成蜡状层。消除：①选用正电性低的适当的稳定剂 ②掺入含水氧化铝等吸收金属皂类更强的填料③加入酸性润滑剂 2.PVC人造革主要生产方法。压延法成型PVC人造革的两种方法生产方法：压延、涂覆、层合。压延分为：直接贴合--直接利用压延机将物料贴合引入布基，分布层合--压延成薄膜，复合设备将薄膜与布基分次贴合。 3.压延成型时，采用60m/min的辊速，但仍然采用40m/min时的辊温，料温会如何？制品质量情况？料温上升，流动性增加，出现脱辊或破裂现象，制品质量下降 压延成型时，采用40/min的辊速，但仍然采用60/min的辊温，料温会如何？制品质量情况？料温过低，难以正常包辊，制品表面毛糙，不透明，有气泡甚至出现孔洞 4.PE挤出吹塑桶的成型工艺流程：物料→熔融塑化→挤出型坯→吹胀→制品冷却→脱模→后处理→制品 5.挤出吹塑时，如果吹气速度过快会出现什么情况？（1）进气处产生局部真空造成型坯内陷，完全吹胀后形成横隔模片（2）型坯从口模处被气流拉断以及无法吹胀 6.缠绕成型的概念，湿法缠绕成型工艺流程图将浸过树脂胶液的连续纤维或布带，按照一定规律缠绕到芯模上，然后固化脱模成为增强塑料制品。用于制造各种回转体。 分为干法（预浸带）和湿法（有胶槽）缠绕成型。 湿法工艺流程图：纱架→胶槽浸胶→张力控制（张力辊）→芯模缠绕→固化→脱模 干法与湿法区别：干法--采用预浸胶处理的预浸纱带在缠绕机上经加热软化至粘流态后缠绕高分子材料加工助剂简答复习题及答案精编版
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