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4第四章 合成材料助剂资料PPT课件

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精细化学品化学课件合成材料助剂

精细化学品化学课件合成材料助剂
助剂的毒性问题已经引起广泛的注意;特别是添加了 助剂的食品和药物包装材料 水管 医疗器械 玩具等 塑料和橡胶制品的卫生性问题更为人们所关切
15
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 在一个聚合物体系里;彼此之间有所影响 如果配合 得当;不同助剂之间常常会相互增效;即起所谓的协 同作用 聚合物配方研究的主要目的之一就是发现 助剂之间的协同作用
优点：性能全面 生产和使用方便 缺点：相容性差
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4按分子的化学结构分： 单体型和聚合物型
绝大多数增塑剂为单体型;有固定的分子量;如邻 苯二甲酸酯类 脂肪酸二元酸酯类等;也有分子量 不固定的单体增塑剂;如环氧大豆油；
由二元酸与二元醇缩聚而得的聚酯M为10006000 是聚合型增塑剂
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5按增塑剂的应用特性分： 通用型和特殊型 一些增塑剂性能比较全面;但没有特殊的性 能;称之为通用型增塑剂;如邻苯二甲酸酯类； 一些增塑剂除了增塑作用外;尚有其它功能; 如脂肪酸二元酸酯类等;具有良好的低温柔 曲性能;称为耐寒增塑剂;而磷酸酯类有阻燃 性能;称为阻燃增塑剂
第3章 合成材料助剂
1
第3章 合成材料助剂
3 1 概述
3 1 1合成材料助剂的概念
合成材料助剂简称为助剂;指合成材料和产品制 品在生产和加工过程中;为改善生产工艺条件 提 高产品质量或赋予产品某种特殊性能所添加的各 种辅助化学品
大部分的助剂是在加工过程中添加于材料或产品 中;因此;助剂也常被称为添加剂或配合剂
2
三大合成材料
是指塑料 合成橡胶和合成纤维 它们是用人工方法;由低分子化合物合成的高分子化合
物;又叫高聚物;相对分子量可在10000以上 天然高聚物有淀粉 纤维素 天然橡胶和蛋白质等 高聚物正在越来越多地取代金属;成为现代社会使用的

《合成材料助剂》课件

《合成材料助剂》课件
识别和分类常见的有害物质，如重金属、有害化学物质等。
控制措施
制定和实施有效的控制措施，减少有害物质的使用和排放。
处理方法
提供有效的处理方法，确保有害物质得到妥善处理，降低对环境 和人体的危害。
安全使用规范
操作规程
制定详细的安全操作规程，确保合成材料助剂的 使用安全。
培训与教育
提供安全培训和教育，提高员工的安全意识和操 作技能。
应急预案
制定应急预案，应对可能发生的意外事故，确保 人员安全和环境安全。
环保法规与政策
法规要求
了解和遵守国家和地方的相关环保法规与政策。
政策支持
关注环保政策动态，利用政策支持推动企业环保工作。
社会责任
积极履行企业社会责任，推动绿色发展，为环境保护做出贡献。
06
未来合成材料助剂的发展趋势 与展望
新材料助剂的研发与应用
增塑剂
01
增塑剂是增加塑料柔韧性、延展性和可塑性的添加剂，主要用于PVC 等塑料制品的生产。
02
增塑剂的种类繁多，常见的有邻苯二甲酸酯类、脂肪族二元酸酯类、 环氧类、含氯类等。
03
增塑剂的作用是降低塑料的玻璃化温度和黏流温度，改善塑料的加工 性能和柔韧性，提高塑料的可塑性和强度。
04
增塑剂在使用过程中应遵循安全使用准则，避免对人体和环境造成危 害。
总结词
通过化学反应将原料转化为目标产物的过程。
详细描述
化学合成法是合成材料助剂最常用的生产工艺之一，通过控制反应条件和原料配比，将原料经过一系列化学反应 转化为目标产物。该方法具有高选择性、高纯度、高效率等优点，但同时也存在能耗高、环境污染等问题。
生物合成法
总结词
利用生物酶或微生物将原料转化为目标产物的过程。

精细化工_合成材料助剂

精细化工_合成材料助剂
第四章 合成材料助剂
一般把104以上分子量的分子称为高分子。 在组成上，大多数高分子是许多结构单元以共价键连结 形成的。因此，将能够用重复单元表示的高分子称为聚合物， 仅用一种重复单元就能表示的聚合物称为规则聚合物，不能 仅用一种重复单元表示的聚合物称为无规则聚合物。 高分子根据来源可分为天然高分子和合成高分子，天然 高分子包括蛋白质、纤维素、淀粉、天然椽胶等，合成高分 子包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。合成高分 子是以单体为原料，在适当条件下人工合成的高分子。 按材料分类，高分子可分为处于高弹态的橡胶、处于取 向态并在取向方向上具有较高强度的纤维、处于玻璃态与半 晶态的塑料、以及涂料，黏合剂等。
二、分类 可以从不同角度对增塑剂进行分类。
1、按相容性的差异分为主增塑剂和辅助增塑剂 凡是能和树脂充分相容的增塑剂为主增塑剂。它的分子 可以进入树脂分子链的无定型区和结晶区，可以单独使用。 辅助增塑剂一般不能进入树脂分子链的结晶区，只能与 主增塑剂配合使用。 2、按作用方式分为内增塑剂和外增塑剂 内增塑剂是在聚合过程中加入的第二单体，以进行共聚 对聚合物进行改性，能够进入聚合物的分子结构中，降低聚 合物的有规度（结晶度）。还有一种情况是在聚合物分子链 上引入支链，从而降低聚合物链与链之间的作用力，也降低 力分子链的有规性。 外增塑剂一般为低分子量的化合物或聚合物，添加到聚 合物中可增加其塑性。通常为高沸点难挥发的液体或低熔点 固体。通过升高温度时的溶胀作用增加聚合物的塑性。
5、耐老化性好 抗老化主要是指对光、热、氧、辐射等的耐受力。一般具有直 链烷基的增塑剂比较稳定。 6、耐久性好 7、电绝缘性能好 8、具有难燃性能 9、要求尽可能是无色、无臭、无味、无毒 10、耐霉菌性强 11、配制增塑剂糊的黏度稳定性好 12、良好的耐化学药品和耐污染性好 13、价格低廉

第四章-催化剂载体及助剂

第四章-催化剂载体及助剂
第四章 载体和助剂
载体的概念
载体是活性组分及助剂的骨架，通 常为具有足够机械强度的多孔性物 质
载体的类型
依据来源分类 天然物质 人工合成
载体的类型
依据比表面大小
低比表面积载体：比表面积<20m2/g（无孔低 比表面载体，如石英粉、SiC及钢铝石，比表 面积<1m2/g以下，硬度高、导热性好、耐热性 好，常用于热效应较大的氧化反应；有孔低比 表面载体，如浮石、SiC粉末烧结体、耐火砖、 硅藻土及烧结金属等，特点是在高温下有稳定 的结构，具有较高的硬度和导热系数）
副反应的发生，例如对于高熔点、低表面的载 体。但对于一些特殊的反应过程，可以利用载 体的表面性质（如酸碱性）提供适宜的活性中 心，以改善催化剂的反应性能。
载体的作用
提供活性中心 例如，双功能铂重整催化剂Pt/γ-Al2O3，金属 承担加氢和脱氢的功能；酸性γ -Al2O3载体承 担裂解、异构和环化等功能。
二氧化钛 具有锐钛矿、板钛矿和金红石三种结晶状态 板钛矿不稳定难以合成；锐钛矿在较低温度下
生成，比表面较大；锐钛矿在600～1000oC加 热变为金红石，比表面急剧下降
常用载体简介
二氧化钛 TiO2表面具有酸性，以L酸中心为主，不
同的制备方法可以调变其酸性 如含1-10%其他金属氧化物可显酸性，
载体的作用
提高催化剂抗中毒性能 催化剂使用过程中常会因各种原因而失
活，尤其是一些金属催化剂，如在反应 物中含有可以与活性组分发生结合反应 形成稳定的化合物时活性会明显下降， 即催化剂中毒
载体的作用
提高催化剂抗中毒性能 例如，烃类蒸汽转化催化剂的活性组分Ni与S
或Cl接触时会形成稳定的硫化物或氯化物，若 将金属活性组分负载于载体上，可以提高催 化剂的抗中毒能力，不仅由于载体使活性表 面增加，降低对毒物的敏感性，而且载体还 有分解和吸附毒物的作用。

第四章合成材料加工助剂

第四章合成材料加工助剂

以邻苯二甲酸二(2—乙基)己酯(DOP)塑化聚氯乙烯 (PVC)为例：
增塑剂分子内部必须含有能与极性聚合物相互作用 的极性部分和不与聚合物作用的非极性部分。
随着温度的升高，DOP的 苯环发生极化，DOP与 PVC分子链紧密结合在一 起，冷却时仍留在原来位 置处,非极性亚甲基链不 发生极化，夹在PVC分子 链之间，显著削弱了PVC 分子链间的作用力，使聚合物分子链的内摩擦阻力减 小，易于发生内旋转运动，聚合物的可塑性增强。
(3) 低挥发性：在聚合物加热成型以及增塑制品贮存时， 增塑剂如果挥发，会使制品的性能恶化，因此要求增塑 剂的挥发性越低越好。 (4) 耐溶剂萃取性好: 水、油、有机溶剂等在与塑料制品 接触的过程中会对增塑剂产生萃取的作用，造成增塑剂 被萃取出来引起制品性能下降。大多数增塑剂耐水性好， 耐有机溶剂性较差。 (5) 不迁移性: 制品中的增塑剂应不向所接触的固体介质 进行迁移，否则会引起软化发粘，表面龟裂等。 (6) 耐老化性好：抗老化主要指对光、热、氧、辐射等 的耐受力。一般直链烷基的增塑剂较稳定，支链型的耐 老化性较差。
1 助剂的分类和作用
助剂的分类：有机、无机；单一化学品、混合化学品； 低分子、聚合物；通用的方法是按照助剂的作用分类。 (1)防老化助剂：这类助剂所起的作用是防止或延缓 聚合物在贮存、加工或使用过程中，由于光、热、氧、 微生物、机械疲劳等环境因素的影响而引起的老化， 防止聚合物材料性能的劣化。这类助剂主要包括抗氧 化剂(在橡胶工业中也称防老剂)、光稳定剂、热稳定 剂和防霉剂等。
第二节 增塑剂
• 塑料助剂：能赋予塑料及其加工产品以特殊性能 的化学品。它在塑料工业中起到重要的作用，可 使塑料产品改进性能，提高品质，扩大用途。 • 塑料助剂主要包括：增塑剂、阻燃剂、抗氧剂、 润滑剂、热稳定剂、着色剂等。

第四章 合成材料助剂

第四章 合成材料助剂

6．阻燃添加剂
含有一定量阻燃剂的塑料在火焰中能缓慢燃烧，而一 脱离火源则立即熄灭。 助剂和聚合物的关系是相互依存的关系。一般地说， 聚合物的研究和生产先于助剂，但只有在具备适当的助剂和 加工技术的条件下，它们才有广泛的用途。
三. 助剂的选择
耐久性
B
配伍性
A
C
适应性
选择
D
相容性
E
用途性
4.2
增
塑
剂(plasticizers)
• 作为增塑剂的环氧化物主要有环氧化油，环氧脂 肪酸单酯和环氧四氢邻苯二甲酸酯三大类，在它 们的分子中都含有环氧结构。主要用在PVC中以 改善制品对热和光的稳定性。它不仅对PVC有增 塑作用,而且可以使PVC链上的活泼氯原子稳定化， 阻滞了PVC的连续分解。
产和加工过程中添加的辅助化学品。
二、分类 按照其功能分类大致可归纳如下：
1．抗老化作用的稳定化助剂
2．改善机械性能的助剂
3．改善加工性能的助剂
4．柔软化和轻质化的助剂
5．改进表面性能和外观的助剂
6．阻燃添加剂
1．抗老化作用的稳定化助剂
合成材料在贮存，加工和使用过程中受到光、热、氧、 辐射、微生物和机械疲劳因素的影响而发生老化变质。相 应的助剂有抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂、防霉剂等。
• 苯二甲酸酯是一种高沸点的酯类化合物，它们一 般都具有适度的极性，与PVC有良好的相容性也 是其一大特性。与其他增塑剂比较，还具有适用 性广、化学稳定性好、生产工艺简单、原料便宜 易得、成本低廉等优点。
1.苯二甲酸酯类 （1）邻苯二甲酸酯
• 由邻苯二甲酸酐与各种醇类酯化可以制取多品种的邻苯二甲 酸酯系列化合物。其化学结构式为：
4.2.3 对增塑剂性能的基本要求

精细化工工艺学-4合成材料助剂

精细化工工艺学-4合成材料助剂

4.2.6增塑剂主要品种
苯二甲酸酯类增塑剂是最重要且产量和用量最大的种类， 约占增塑剂总量的80%～85%，与其他增塑剂相比，这类增塑 剂具有相溶性好且适用性广，化学性质稳定，生产工艺简单， 原料易得且成本较低的优点。属通用增塑剂，常被用做主增 塑剂。
特点：色泽浅、毒性低、电性能好、发挥性小、气味少、耐低 温等特点。
特点：一般塑化效率都较低，黏度大，加工性和低 温性都不好，但挥发性低，迁移性小，耐油和耐肥 皂水抽出，因此是很好的耐久性增塑剂。
通常需要同邻苯二甲酸、酯类主增塑剂并用。
（7）其它增塑剂
除了上述之外，常用还有含氯化合物类、 石油酯类、柠檬酸类、偏苯三酸酯类等。
4.2.7增塑剂中微量杂质对性能的影响
⑴加入部分环氧大豆油以取代部分DOP，使薄膜具有更好的热光稳定性；
⑵加人适量磷酸三甲苯酯(TCP)取代部分DOP来提高阻燃性;
⑶加入TCP，制品的耐寒性会有所下降、为了弥补这个缺陷， 可以加入少量环氧油酸丁酯或直链邻苯二甲酸酯。
4.2.10增塑剂生产工艺实例
邻苯二甲酸酯的生产工艺 主反应：
（3）多元醇酯类：
主要是指由二元醇、三元醇、四元醇与饱和脂肪酸 或苯酸所生成的酯类。
按化学结构可分为： ① 二元醇脂肪酸酯：具有优良的低温性能。 ② 双季戊四醇酯：具有优良的耐热、耐老化和耐抽
出性能。 ③ 二元醇（或多缩二元醇）苯甲酸酯，具有良好的
抗污染性能。 ④ 甘油三乙酸酯，无毒性。
结构上相似 极性部分的酯型结构 酯基化学性质稳定、相容性好 环氧基耐热性好 非极性部分的亚甲基链和
烷基 随着直链烷基炭原子数增加， 耐寒性、耐挥发性提高，但相 容性和塑化效率下降。

精细化学品化学课件合成材料助剂108页PPT

精细化学品化学课件合成材料助剂108页PPT
精细化学品化学课件合成材料助剂
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳

40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
谢谢！
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12
4.2.4 增塑剂结构与性能的关系
一、聚合物与其在化学结构上的类似性
1.若两者有类似化学结构， 有能得到较好的塑化效 果。
例 如 ： DBP （ 二 丁 酯 ） 的结构：
O C -O -C 4H 9
C -O -C 4H 9 O
极性
非极性
2. 从 分 子 类 型 看 ， 对 于 PVC
◆芳香族:相容性好， 耐 寒性差
（2）抽出性与助剂在 不同介质的溶解度 直接相关。
（3）迁移与助剂在不 同的聚合物中的溶 解度有关。
三、助剂对加工条件的适应性 四、助剂必须适合产品的最终用途 五、助剂配和中的协同作用与相抗作用
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4.2 增塑剂
4.2.1 概念
形
变
玻
璃
态
高
粘
弹
流
态
态
Tg
玻璃化 温度
Tf 温 度
粘流 温度
图 非晶高聚合物三种力学状态
2.规律: 两者的相容性取决与它们结构的相似性。 3.稳定性：主要考虑它们个自的性质。
5
二、助剂的耐久性
1.助剂损失的途径
三大途径：挥发、抽出、 迁移
（1）抽出性：助剂能够 被水，油或溶剂抽出的性 质。
（2）迁移性：一种材料 中的助剂转移到另一种与 其接触的材料上的性质。
2.规律
（1）挥发性取决于助 剂本身的结构。
2. 碳原子数相同的支链 烷基与直链相比，耐 寒，耐老化，耐挥发 均较差。且随支链数 增加，这种倾向更明 显。但季C热稳定性好， 由于季C无H原子之故。
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四、Ap/Po
Ap/Po值是增塑剂分子中非极性部分脂肪 C原子数 （Ap）与极性基（Po）的比值，它对其性能有极大 的影响。
表4－1 增塑剂Ap/Po与性能的关系
一、定义
凡添加至聚合物体系中能使聚合物玻璃化温度降低，塑性 增加，使之易于加工的物质均可以叫增塑剂。
※【玻璃化温度】※ 非晶高聚物按温度区域划分为三种力学状态: 玻璃态、高 弹态、粘流态。
7
二、分类
1.按相容性差异分：主增塑剂，辅助增塑 2.按作用方式分：内增塑剂，外增塑剂 3.按分子量差异分：单体型，聚合物型 4.按应用特性分：通用型，特殊型
磷酸三甲苯酯
TCP
塑化效率
33.5 28.5
26.5 32.5
35.3
相对塑化 效率比值
1.00 0.81 0.87 0.79 0.93 0.91 1.12
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三、耐寒性好 四、耐老化性好 五、耐久性好 六、电绝缘性好 七、具有难燃性能 八、要求无色，无臭，无味，无毒 九、耐霉菌性强 十、配制增塑剂糊的粘度稳定性好 十一、良好的耐化学药品性与耐污染性 十二、价格低廉
2
4.1概 述
4.1.1 定义，类别
一、定义
助剂是某些材料和产品 在生产、加工过程或使 用过程个所需添加的各 种辅助化学品
二、作用 改善生产和提高产品 性能。
三、分类
抗老化:抗氧剂，光热稳定剂 改善机械性能:交联剂，偶联
剂，填充剂 改善加工性能:润滑剂，软化
剂 柔软，轻质化:增塑剂，发泡
剂等 改善表面性能与外观：着色剂，
抗静电剂等 阻燃作用:阻燃剂，烟雾抑制
剂等
3
助剂的用量一般较小，但它的作用很大， 它可以使某些性能有较大缺陷或加工很 困难而几乎失去使用价值的聚合物变成 宝贵的材料。几乎所用的合成材料都需 要助剂。若无助剂，许多和成材料将失 去实用价值，因而助剂和聚合物是相互 依存的关系。
4
4.1.2助剂在应用时的几个注意问题 一、助剂与聚合物的配伍性
1.配伍性---指聚合物与助剂之间的相容性以及在稳 定性方面的相互影响。助剂一般须在制品中长期稳定，
均匀地存在，以发挥其应有的效能，这就要求助剂与聚合物 之间有良好的相容性，如果相容性不好，助剂就易于析出。
【固体助剂析出为“喷霜”，液体析出为“渗出”或“出 汗”。】
◆脂肪族:相容性差，耐寒 性好
◆脂环族:性能居中
13
二、极性部分的酯型结构
一般规律：
1.酯基数越多，相容性、透明性增加。（一般含1-3酯
基）
2.含一个酯基时，酯基的位置对性能影响差别不大。
如：A－CO－O－B 与 B－CO－O－A
3.由仲醇合成的酯基与伯醇合成的相比，η相容性， 耐寒性，耐热性等都较差。
O
O
伯 － C H 2 － O － C －仲 － C H － O － C －
4.具有多个酯基时，一般在具有长链烷基的直链状增
塑剂中，酯基靠近会使相容性降低。
14
三、非极性部分的亚甲基链与烷基
1.邻苯二甲酸酯，脂肪 族二元酸酯等，随直 链烷基碳原子数的增 加，耐寒性与耐挥发 性提高，而相容性， 塑化效率则降低。
η相对＞1.0，对DOP而言是较差的增塑剂 η相对＜1.0，对DOP而言是较好的增塑剂
10
表 各种增塑剂对PVC的塑化效率及相对塑化效率比值
增塑剂
邻苯二甲酸二（2-乙基己酯）DOP
邻苯二甲酸二丁酯
DBP
邻苯二甲酸二异丁酯
DIBP
癸二酸二丁酯
DBS
癸二酸二（2-乙基己酯） DOS
乙二酸二（2-乙基己酯） DOA
Ap/Po 低--高
Ap/Po
低--高
相容性 高--低 塑化效率 高--低 挥发性 高--低
耐油性 高--低
热稳定性
低--高
低温柔软性
低--高
耐皂洗性
低--高
一、增塑剂与聚合物有良好的相容性
二、塑化效率高 1.塑化效率的概念
指使树脂达到某一柔软程度的用量。它是一个相对比较 值，以DOP为基准，即ηDOP=33.5 （见下页的表）
2.相对效率比值
指塑化同一种树脂，达到相同柔韧度，某一增塑剂与 DOP塑化效率的比值。以DOP的η相对，DOP =1.0， 即：η相对，DBP =28.5/33.5第四章 合成材料助剂
1
教学内容
1.增塑剂 2.抗氧剂 3.阻燃剂 4.抗静电剂 5.热稳定剂 6.发泡剂
教学内容
1.增塑剂的增塑机理、 合成原理及生产工艺。
2.理解其它各类助剂 的合成原理、作用机 理。
3.掌握典型助剂的生 产工艺。
4.了解各类助剂的性 能。
8
4.2.2增塑机理
◆总的来说，是削弱了聚和物分子间力，从而增加 了聚和物分子链的移动性，降低其分子链的结晶 性，即增加了聚合物的塑性，表现为聚合物的硬 度，软化温度与玻璃化温度的下降，而伸长，曲 挠性与柔韧性提高。
静电引力
范氏作用力 诱导力
分子间力
色散力
氢键
9
4.2.3 对增塑剂性能的基本要求