一文看懂-高分子材料中的各种添加剂作用-其实没那么复杂?
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高分子材料中添加剂对机械性能的影响研究高分子材料在现代工业中扮演着重要的角色,它们具有优异的物理、化学性质以及多样性的形态。
然而,高分子材料的机械性能往往不足以满足特定需求,因此研究添加剂对高分子材料机械性能的影响显得尤为重要。
本文将探讨不同类型添加剂对高分子材料机械性能的影响,并总结其中的关键结论。
1. 填料类添加剂填料类添加剂主要有纤维素、碳纳米管等。
这些添加剂能够增加高分子材料的强度和刚度,提高抗冲击性能和耐磨性。
研究表明,纤维素的加入可以显著提高聚合物的力学性能,使其具有更高的拉伸强度和模量。
碳纳米管作为新增的纳米填充材料,可以显著提高高分子材料的力学性能,增强其导热性能和电导率。
2. 阻燃类添加剂在某些应用中,高分子材料需要具有良好的阻燃性能。
阻燃类添加剂具有抑制火焰蔓延和烟雾产生的特性,常用的有溴化物、磷化物等。
添加这些阻燃剂可以显著提高高分子材料的耐燃性能和热分解温度,减少火灾对人体和环境的危害。
3. 增韧类添加剂高分子材料的脆性是其应用的一个限制因素。
增韧类添加剂可以提高高分子材料的韧性和抗冲击性能,常用的有橡胶颗粒、改性树脂等。
研究表明,添加适量的橡胶颗粒可以明显提高聚合物的韧性,增加其断裂延展性。
改性树脂的引入可以增强高分子材料的韧性和弯曲强度,提高其在极端条件下的使用寿命。
4. 抗氧化类添加剂高分子材料在长期暴露于外界环境中会受到氧化降解的影响,导致性能下降甚至失效。
抗氧化类添加剂具有延缓高分子材料氧化降解的能力,常用的有抗氧化剂、光稳定剂等。
添加这些添加剂可以明显提高高分子材料的抗氧化性能,延长其使用寿命。
综上所述,添加剂在高分子材料中起到了重要作用,对机械性能的影响是多方面的。
填料类添加剂可以增加材料的强度和刚度,阻燃类添加剂可以提高耐燃性能,增韧类添加剂可以提高韧性和抗冲击性能,抗氧化类添加剂可以延缓氧化降解过程。
通过研究添加剂对高分子材料机械性能的影响,我们可以更好地设计和开发出满足特定需求的高性能高分子材料。
高分子材料助剂详解高分子材料助剂是一种用于改善高分子材料性能的添加剂。
它可以通过改变高分子材料的分子结构或改善加工工艺来提高材料的力学性能、热性能、电性能、耐候性、耐化学性等方面的性能。
本文将详细介绍高分子材料助剂的种类及其作用机制。
增塑剂是一种能增加高分子材料柔软度和可塑性的助剂。
增塑剂主要通过两种机制起作用:第一种机制是与高分子材料相容形成可靠的分散体系,第二种机制是在高分子材料之间形成弱的力学键。
这两种机制使得高分子材料的分子间空隙增加,从而提高了材料的柔软性和延展性。
稳定剂是一种能保护高分子材料免受外界因素(如热、光、氧、溶剂等)影响的助剂。
稳定剂可以防止高分子材料的分子链断裂、氧化和降解等现象的发生,从而延长材料的使用寿命。
稳定剂的选择通常根据高分子材料的特性以及使用环境的需求进行。
增强剂是一种能提高高分子材料强度、刚度和耐磨性的助剂。
增强剂主要通过增加高分子材料的纤维含量或改变其分子结构来提高材料的力学性能。
常用的增强剂有纤维增强剂、颗粒增强剂等。
填充剂是一种能改善高分子材料热导率、抗压强度和耐磨性的助剂。
填充剂主要通过填充高分子材料空隙、增加材料的接触面积来提高材料的物理性能。
常用的填充剂有纳米填料、粉状填料、纤维填料等。
除了上述介绍的几种常见助剂外,高分子材料助剂还包括阻燃剂、抗氧化剂、抗静电剂等。
这些助剂可以根据高分子材料的性质和使用要求进行选择和配置,以获得最佳的性能。
综上所述,高分子材料助剂在高分子材料的开发和应用中起到了至关重要的作用。
不同种类的助剂具有不同的作用机制,能够改善高分子材料的力学性能、热性能、电性能、耐候性、耐化学性等方面的性能。
通过合理选择和配置助剂,可以使高分子材料更好地适应各种使用环境和要求,提高材料的综合性能和使用寿命。
新型高分子助剂
新型高分子助剂是指近年来随着高分子材料行业的不断发展,新研发出的一系列具有优异性能和广泛应用的高分子助剂。
新型高分子助剂在提高材料性能、改善加工工艺和降低生产成本等方面具有显著优势,为高分子材料行业带来了诸多创新和突破。
新型高分子助剂的种类繁多,以下是一些常见的新型高分子助剂及其作用:
1. 稳定化助剂:这类助剂主要用于提高高分子材料的稳定性能,包括抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂和防腐剂等。
2. 改善力学性能的助剂:这类助剂可以提高高分子材料的力学性能,包括聚合物的硫化(交联)体系所用的助剂。
3. 加工助剂:这类助剂主要用于改善高分子材料的加工性能,如增塑剂、塑化剂、偶联剂等。
4. 功能助剂:这类助剂可以赋予高分子材料特定的功能,如导电助剂、磁性助剂、阻燃助剂等。
5. 环保助剂:这类助剂主要关注高分子材料的环境友好性,如
生物降解助剂、可回收助剂等。
6. 新型纳米助剂:这类助剂将纳米技术应用于高分子材料中,以实现材料性能的显著提升,如纳米填料、纳米增强剂等。
7. 智能助剂:这类助剂具有感知、响应和控制等功能,可以实现对高分子材料性能的实时调控,如智能型增塑剂、自修复助剂等。
新型高分子助剂的研究和应用为高分子材料行业带来了巨大的发展潜力。
随着科技的不断进步,未来还将有更多新型高分子助剂被研发出来,推动高分子材料行业的持续创新。
高分子材料中增韧剂定义、机理及种类详解一、增韧剂定义增韧剂其实就是能增加胶黏剂膜层柔韧性的物质。
某些热固性树脂胶黏剂,如环氧树脂、酚醛树脂和不饱和聚酯树脂胶黏剂固化后伸长率低,脆性较大,当粘接部位承受外力时很容易产生裂纹,并迅速扩展,导致胶层开裂,不耐疲劳,不能作为结构粘接之用。
因此,必须设法降低脆性,增大韧性,提高承载强度。
凡能减低脆性,增加韧性,而又不影响胶黏剂其他主要性能的物质即为增韧剂。
增韧剂一般都含有活性基团,能与树脂发生化学反应,固化后不完全相容,有时还要分相,会获得较理想的增韧效果,使热变形温度不变或下降甚微,而抗冲击性能又明显改善。
一些低分子液体或称之为增塑剂之物加入树脂之中,虽然也能降低脆性,但刚性、强度、热变形温度却大幅度下降,不能满足结构粘接要求,因此,增塑剂与增韧剂是完全不同的。
二、增韧剂的种类可分为橡胶类增韧剂和热塑性弹性体类增韧剂。
橡胶类增韧剂:该类增韧剂的品种主要有液体聚硫橡胶、液体丙烯酸酯橡胶、液体聚丁二烯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶及丁苯橡胶等。
热塑性弹性体:热塑性弹性体是一类在常温下显示橡胶弹性、在高温下又能塑化成型的合成材料。
因此,这类聚合物兼有橡胶和热塑性塑料的特点,它既可以作为复合材料的增韧剂,又可以作为复合材料的基体材料。
这类材料主要包括聚氨酯类、苯乙烯类、聚烯烃类、聚酯类、间规1,2-聚丁二烯类和聚酰胺类等产品,目前作为复合材料的增韧剂用得较多的是苯乙烯类和聚烯烃类。
其它增韧剂:适用于复合材料的其它增韧剂还有低分子聚酰胺和低分子的非活性增韧剂,如苯二甲酸酯类。
对于非活性的增韧剂也可称为增塑剂,它不参与树脂的固化反应。
三、增韧机理不同类型的增韧剂,有着不同的增韧机理。
液体聚硫橡胶可与环氧树脂反应,引入一部分柔性链段,降低环氧树脂模量,提高了韧性,却牺牲了耐热性。
液体丁腈橡胶作为环氧树脂的增韧剂,室温固化时几乎无增韧效果,粘接强度反而下降;只有中高温固化体系,增韧与粘接效果较明显。
高分子材料助剂
高分子材料助剂是指在高分子材料的生产和加工过程中,为改善和提高高分子
材料的性能、加工工艺和降低成本而使用的各种辅助材料。
它们可以被广泛应用于塑料、橡胶、合成纤维、涂料、胶粘剂等领域,对提高产品品质、节约原料、改善劳动条件和环境保护等方面起着重要作用。
首先,高分子材料助剂在高分子材料的生产过程中发挥着重要作用。
例如,添
加稳定剂可以有效防止高分子材料在生产过程中受到光热氧化而降解,延长其使用寿命;添加抗氧化剂可以防止高分子材料在加工过程中受到氧化而失去原有性能;添加阻燃剂可以提高高分子材料的阻燃性能,减少火灾事故的发生。
其次,高分子材料助剂在高分子材料的加工过程中发挥着重要作用。
例如,添
加润滑剂可以降低高分子材料的摩擦系数,改善加工性能,提高生产效率;添加增塑剂可以增加高分子材料的柔韧性和延展性,改善加工性能,提高产品的使用性能;添加填充剂可以降低高分子材料的成本,提高产品的硬度和强度。
最后,高分子材料助剂在高分子材料的应用过程中发挥着重要作用。
例如,添
加抗静电剂可以有效防止高分子材料在使用过程中产生静电,避免静电引起的危险;添加抗UV剂可以有效防止高分子材料在使用过程中受到紫外线的照射而老化,延长其使用寿命。
综上所述,高分子材料助剂在高分子材料的生产、加工和应用过程中发挥着重
要作用,对提高产品品质、节约原料、改善劳动条件和环境保护等方面起着重要作用。
因此,选择合适的高分子材料助剂,并合理使用,对于提高高分子材料的性能、加工工艺和降低成本具有重要意义。
希望本文的内容能够对高分子材料助剂的应用提供一定的参考和帮助。
一文看懂,高分子材料中的各种添加剂的作用,其实没那么复杂1.增塑剂(塑化剂)
塑料如果从字面上理解就是可以塑形的材料,增塑剂也可理解为增加塑料的塑料的主体都是高分子,没有例外;高分子的基本概念其实就是说分子量特别大,微观上来理解的话就是具有非常非常长的分子链,最基本的形状就是蜈蚣那样。
宏观来讲,密集恐惧症躲开,其他人可以想像一下成千上万条蜈蚣缠绕的感觉(脑子嗡地炸了,缓下先,还是换辫子做比喻吧,忽略侧链了);
辫子缠绕得太紧就不易变形了,所以要从麻花辫编成双马尾,首先就要把辫子稍微解开一些,对于高分子最常用的方法就是加热,然后重新把辫子扎起来——也就是定型,例如吹塑、挤出等方法。
可是高分子的性能各异,有些高分子在“解开”的过程中很容易变质,最突出的就是PVC,一般要加热到170度才能加工,可140度时这货就开始放出氯化氢了,也就是盐酸气,很让人不省心。
我们想一想,如果头发睡了一觉醒来缠在一起梳不开该怎么办?或许有人会将此作为新发型顶着出去,但更多人会选择洗头。
所以科学家们也想到这一招,往PVC里加点增塑剂,就可以在140度条件下进行加工了。
增塑剂的挑选也是一门学问,就像我们不可能用芝麻油洗头一个道理,PVC所用的增塑剂大部分都是邻苯二甲酸酯类,包括人人喊打的DEHP。
既是谈作用,此处不再多说健康的话题了。
需要注意的是,由于增塑剂比较容易析出,影响产品质量,即便不析出,塑料的强度也下降了,所以塑料加工企业都是本着能不加就不加的态度,从用量来讲,PVC与PVDC 两种塑料所用的增塑剂大概占到增塑剂行业的90%用量以上,也能从反面印证这一点。
所以,对于“塑料都含塑化剂”的说法还是要抱着怀疑的眼光去看。
2.增韧剂
很容易与增塑剂混淆,有一些增塑剂确实也可当增韧剂这么用,这时因为两者的原理通常都是改变高分子的结晶性。
但具体到产品参数而言,两者其实是不同的。
还是以头发来比喻,增塑剂相当于水,主要管的是加工过程,而增韧剂相当于护发素,主要管的是后面的应用过程。
有些塑料很脆,使用的时候跟玻璃一个感觉,摔地上就碎,显然应用起来不是很舒服,很多人喜欢塑料制品不就图个不容易摔坏么。
增韧剂存在的任务就是为了解决这个问题。
对于PVC塑料而言,增塑剂也是增韧剂,但其他塑料的增韧剂就五花八门了,有的直接就是用橡胶这样的高分子作为增韧剂。
3.抗氧剂
关心方便面食品健康问题的话,应该听说过BHT这种物质,前几年曾经被报导过。
BHT是最常见的酚类抗氧剂,塑料工业中使用得极为普遍,材料加工行业中这几乎是必需品。
塑料是有机高分子,分子其实是蛮脆弱的,如果高温状态下遇到氧气这样的流氓是很危险的,就好像穿着很简单的妙龄少女走到了夜深人静的大街上。
我们都知道某些不该发生的事情罪魁祸首是氧气,跟高分子自己无关,但氧气势力实在太大,地球离不开它,所以只好给高分子多穿点衣服,也就是抗氧剂,真的遇到氧气的时候,脱下外套,然后金蝉脱壳,避免发生更坏的后果。
这基本就是抗氧剂的作用了。
当然,现实中的氧化剂不只是氧气这一种。
4.阻燃剂
阻燃剂在塑料工业中的应用并不多,但确实很重要,如果我们的塑料加工行业都能按照标准生产阻燃性塑料,很多火灾的危害都会下降。
所以还是再添一句私货:目前国内塑料加工行业的添加剂问题不仅仅是滥加,还有错加和少加的问题,而且后面两个问题更严重,添加剂对我们的保护作用绝对大于危害。
阻燃剂的作用就简单了,阻止燃烧速度,很多是含磷含氯的物质,快速生成自由基,从而阻止火源扩散。
5.着色剂
这个就更简单了:给塑料上色的作用。
但休要简单看待上色这个问题,性能与美观是塑料加工中最为重要的两个方向,性能决定用途,美观却决定利润,所以对于具体的企业来说,后者有时反而更受关注。
如果我们看
到一部手机,外壳的上色不均匀,很可能就不会去买,至于耐不耐摔,反正就算是在砸核桃神器的那个品牌柜台,我也没见过有人买手机的时候去试验外壳的强度。
关于着色剂还有很多不同的称呼:颜料、颜填料、染料、色浆、色母等,万幸的是,它们的含义都不一样——所以高分子专业的童鞋们,你们的记忆力还好吗?这里就不展开了。
6.增强剂(补强剂)
大多数时候口头称呼的填料也都是指增强剂,其作用就是增加塑料的强度。
强度不同于硬度,这一点要区分的,大多数塑料使用过程中都不要求硬度,但除了食品袋的撕口位置,一般塑料对强度的要求都很高。
大多数时候,增强剂同时还能降低塑料的成本,因为常用的增强剂,包括碳酸钙、滑石粉、石墨或炭黑,以及二氧化硅等都比较便宜。
当然,这些物质能增强,靠的是它们与高分子直接的相互作用,不能无限添加,加多了强度也会下降。
它们一般也都无害。
7.交联剂
交联剂其实也能称作增强剂,因为对于最终成型的材料而言,它也起到了类似效果。
但与一般填料不同,交联剂与高分子之间发生的是化学反应。
通过交联这样的化学反应,塑料的定型变得更加稳固。
如果还用前面的头发做例子,一般的定型就是用头绳扎了起来,一跑步可能就会松开,而交联剂就像夹子,作用力比较牢固。
8.光稳定剂
紫外光这种高能电磁波能让不少高分子出现断链现象,光稳定剂就是为了处理这个问题。
9.热稳定剂
与第8条类似,只是断链反应的能量来源变成高温。
10.发泡剂
吃过泡面吧,面是怎么泡起来的呢?当然不是发泡剂的功劳。
这里要说的是泡面盒,这种泡沫塑料是怎么来的。
一般塑料都是实心的,要想做成像馒头一样的发泡塑料,显然不能靠酵母,怕是酵母也不可能在塑料加工工艺中生存——于是发泡剂就充当了这样一种酵母的作用,当然发泡机理就很多样了,常见的发泡气体有二氧化碳、氮气、氨气等。
要描述清楚发泡工艺,足可写出一本书。
11.润滑剂
主要也是加工过程中使用,与增塑剂有点类似——增塑剂降低了分子间的摩擦力,而润滑剂不仅可以降低分子间摩擦力,还可以降低分子与容器间的摩擦力。
12.抗静电剂
与阻燃剂其实可以类比,也是一种用量不算大,但在特殊场合却极为重要,特别是电子元器件中,作用是为了降低塑料表面的静电积聚。
以上的这些添加剂算是塑料加工过程中比较通用的一些添加剂,有些特殊的塑料通常也要使用特殊的添加剂,例如氟塑料,很多添加剂都加不进去,但应用于氟塑料工业的添加剂一般也不怎么用于通用塑料。
在这众多的添加剂中,你是不是看花眼了呢?。