高分子材料功能助剂的应用现状和发展趋势
1、前言
随着高分子材料合成与加工的技术进步, 塑料在各行业得到广泛、深入的应用。各行业所采用的塑料制品大不相同, 对制品的材质、性能等方面的要求各有其特殊性。塑料助剂、树脂原料和塑料加工机械一起组成了塑料加工的三大基本要素。此外, 加工工艺水平、配方技术以及相关配套服务设施也成为完美展现塑料制品性能的不可或缺的因素。据统计,2001 年全球塑料助剂的消费量达到了7900kt ,销售额146 亿美元,其中,功能助剂占据了80 %左右。一些新型功能助剂发展时间不长,消费量较低, 却带来了助剂产业新的突破点和增长点, 丰富完善了整个助剂体系, 其高技术含量和巨大的增幅显示了强大的生命力。同时,传统的助剂也正努力寻找新的替代品。单一结构对应单一性能, 仍是助剂分子结构研究和设计的理论基础,但复合化、高分子量化、环保化等新思路逐渐占据了新型研发的主线。一剂多功能化和单剂单功能高效能化成为现代助剂研发的趋势。在注重功能体现的同时, 人们将更多的目光投在了前期的加工适用性、配方设计和后期的回收、无害化处理等问题上, 这使得助剂研究的结构更为合理, 发展更为平衡。此外, 科研院所、高校的基础理论性研究如何与现代企业结合, 更快更好地投入到工业化生产, 加大应用研究的投入力度也是助剂专家和企业家需要考虑和面对的问题。
我国助剂工业起步较晚, 发展迟缓, 难以适应目前的发展趋势, 必须借助行业发展, 探索一条具有中国特色的助剂工业之路。在消化、吸收、仿制国外先进品种和技术的基础上, 针对不同行业要求和特点, 开发出高效、多功能、复合化、低(无)毒、低(无) 污染、专用化的助剂品种, 提高规模化生产和管理能力, 改变目前助剂行业规模小、品种少、性能老化且雷同、针对性(专用性) 差、性能价格比明显低于国外同类产品、创新能力低下、污染严重、无序竞争的局面, 创造一个投入产出比明显高于其他化工产品的新产业。
2、传统助剂的改进
2. 1 复合化
复合化的目的是找到一种助剂使之具有多功能性,同时满足多种功能的需求。新型的复合化技术是以经典理论和应用技术研究为基础, 将显示协同效应或不同功能的助剂组分配合在一起, 构成一种复合品种或母料, 这无论对助剂开发或应用都具有事半功倍的效果, 也是复合化技术备受瞩目的重要原因。
助剂的复合化包括混合型助剂和浓缩母料。前者系各种助剂的混合物, 后者则是将助剂和分散剂等以较高浓度附着在载体树脂上, 加工时稀释一定倍数。复合技术的共同特点是助剂的应用简单方便。因此,复合化技术已渗透到了塑料助剂的各个领域。与早期简单的复合助剂相比,当代助剂的复合化技术已有质的飞跃, 协效组分的作用显得十分关键和突出。其各种组分之间的协同机理的研究和协效组分的开发将是未来助剂复合化技术发展的关键。
北京市化学工业研究院按特定工艺将高分子量受阻胺光稳定剂和具有高效热稳定性、金属离子螯合性的若干光、热稳定剂复合制成BW - 6911新型光稳定剂, 并推出了6911/ B215 耐老化体系。6911 采用特殊的耦合技术将不同结构的受阻胺稳定剂容合在一起, 不仅降低了光稳定剂在树脂中的迁移速率, 而且发挥了不同结构的受阻胺稳定剂的协同效果,更增加了耐长期高热氧化降解的能力,有效地解决了高温季节因“背板效应”导致棚膜在棚室骨架处开裂的问题, 这是目前通用的622、944、GW540 等耐老化体系无力解决的问题[1 ,2 ]。汽巴精化公司推出的新型复合抗氧剂和GX2225等就是在传统的复合抗氧剂B215 和B225 中分别引入了苯并呋喃酮类化合物HP - 136复合而成。HP -136 可以捕获高聚物降解直接产生的碳自由基, 阻断降解链反应。GX2215 可使聚烯烃等高分子材料在高温加工过程中保持优异的稳定性。
2. 2 高分子量化
高分子量化可提高助剂自身的热稳定性、耐水解能力、提高助剂与基材树脂的相容性, 进而提高助剂在塑料制品中的耐迁移性、耐抽提性, 且不致过度恶化基材的基本物理机械性能。高分子量化也是降低助剂自身毒性的有效手段。高分子量的抗氧剂1010 比低分子量1076 的耐水解能力、耐迁移性、耐抽提性有明显改善。聚合型抗静电剂可实现永久抗静电。齐聚溴代碳酸酯、齐聚磷酸酯等高分子量阻燃剂对除阻燃性之外的其他基本物理机械性能的恶化程度均明显降低。受阻胺光稳定剂(HAL S) 高分子量化不仅可提高热稳定性、与树脂的相容性、耐迁移性、耐抽出性, 而且能降低毒性,延长塑料制品的使用寿命,扩大其使用范围。
2. 3 环境友好化
各种合成高分子材料制品的深入广泛应用,给人类赖以生存的环境带来诸多压力。近年来,全球卫生、安全、环保等方面的法规日益严格, 要求塑料制品从选材、配方组分、加工工艺及其过程、使用,到废弃处理、分类回收、再生循环、环境可消纳性、燃烧产物及其毒性等环节或因素都必须考虑环境负荷。
“绿色”建筑塑料已成为21 世纪建材工业的发展方向,高效、多功能、无毒、无公害是塑料助剂发展的总趋势。大量使用重金属铅盐稳定剂的欧盟国家(如法国) 已完成Ca/ Zn 热稳定体系的技术储备, 并已向欧盟承诺, 到2010 年50 %取代重金属,2015 年将全部取代重金属。
寻找铅、镉替代品的工作日益紧迫。目前, 已出现了大量具有较高性价比的钡/ 锌、钙/ 锌类复合稳定剂、稀土类热稳定剂和价格较高的有机锡类稳定剂。
采用溴代联苯醚类阻燃剂的阻燃高分子材料被怀疑燃烧时有可能释放苯并二英、苯并呋喃等致癌物质, 也使无卤阻燃剂的开发逐渐升温。PVC 树脂燃烧发烟量较高, 抑烟性成为提高PVC制品消防安全性能的关键因素。在开发阻燃剂的同时,抑烟剂的开发也同样具有重要意义。
酚类抗氧剂BHT 分子量低、易挥发和萃取,近年来更是出现了致癌性的报道。以维生素E 为基础的系列产品大大缓解了BHT 所带来的压力。该系列产品是将维生素E 与亚磷酸酯、甘油、聚乙二醇、高孔率树脂载体等组分配合而成的固体。基于人们对卫生安全和生态保护意识的进一步增强,这类“绿色”助剂将具有广阔的市场潜力和环保价值。
3、新型助剂
在传统助剂的基础上, 研究者们根据功能性和经济性的需要, 以基础理论为先导, 结合最新研制的技术成果, 辅以各种加工工艺, 试制了各种各样的新型助剂。这些助剂与传统型助剂相比,或者技术含量大大提高, 性能有了质的飞跃; 或者从无到有,成为一类新型的助剂品种。这一切使得助剂行业呈现出了“百花开放、百家争鸣”的态势。
3. 1 晶型改质剂(成核剂)
提到晶型改质剂, 人们很容易就想到成核剂、透明剂,再想到聚丙烯成核透明剂。成核透明剂仅是晶型改质剂的一种。晶型改质也并非聚丙烯的专利。凡结晶性聚合物均可添加晶型改质剂调节树脂的结晶行为。
晶型改质剂加入到聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯、聚醚等结晶性聚合物中, 改变树脂的结晶行为, 加快结晶速度, 增加结晶密度和促使晶粒尺寸微细化, 缩短成型周期, 或全面或部分提高制品透明性、表面光泽、拉伸强度、刚性、热变形温度等物理机械性能
北京燕化树脂所采用稀土类晶型改质剂WB G - 4 做了均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的性能对比, 结果表明, 冲击强度与热变形温度这两项参数均得到了明显提升。WXD 图显示加入稀土类晶型改质剂WB G - 4 后, 聚丙烯的β晶型比例占总结晶部分的95 %以上。而且,经过多次热历程后,β晶型比例变化不大。
目前国内外从事晶型改质剂研究的单位不少, 很多文献报导都涉及了聚丙烯β晶型成核剂,但更应值得关注的是高比例β晶型稳定存在的聚丙烯商品化的切入点在哪里。
聚丙烯的结晶改性成为研究热点已是不争的事实, 但是工程塑料需用的晶型改质剂在国内几乎是空白。国外很多改性工程塑料的说明书明示已添加成核剂, 而国内绝大多数工程塑料树脂仍沿用了纤维级树脂的习惯。如PET 、PA6、PA66 等树脂几乎没有添加成核剂的品种。工程塑料(聚酯、聚酰胺等) 的专用晶型改质剂(成核剂) 的合成与应用急待开发。
聚丙烯用成核剂能否引入工程塑料, 值得深入研究。国外有相关专利文献报导,国内很少有人从事此类研究。
3. 2 表面处理剂
填充改性是塑料改性的重要手段之一, 刚性和韧性是塑料制品两个重要性能指标, 如何保证塑料制品同时具有良好的刚性和韧性, 是长期以来
材料科学研究的重要课题之一。
提高填充改性效果的技术关键之一是无机粉体的表面处理技术。目前应用最多的是偶联剂活化技术。偶联剂的工业品种众多, 主要有硅烷类、钛酸酯、铝酸酯、铝钛复合酯、磷酸酯、硼酸酯等偶联剂。偶联剂通常都是两亲性物质,其中一些基团与填料表面吸附或与表面的结合水或- OH 反应;另一些基团(或长链) 与高聚物基体缠绕, 提高无机填料与基材树脂的相容性, 改善其在基体中的分散性和界面粘结力。但因有机偶联剂的有机链段短, 与基体作用小, 对材料力学性能的提高有限, 满足不了目前市场上迫切要求提高改善制品性能,进一步降低成本的发展需要。人们希望能有一种新型结构的偶联剂除能保持传统偶联剂的双亲结构外, 还能以更强的结合力与填料和基础树脂键合、缔合或形成其他形式的物理作用。稀土元素的结构特点恰能满足这种需求。
广东炜林纳公司针对PVC 应用体系, 利用稀土元素与有机配体合成一种具增韧偶联、多功能特性的新型改性剂, 与无机粉体CaCO3 等, 通过“核- 壳”包裹技术开发出新型表面处理剂。该产品可用作PV C 用无机刚性粒子增韧剂, 具多功能性, 对PVC 或PVC/ CaCO3 填充体系具有独特的致廉增效改性作用,已在工业上应用。
3. 3 接枝高聚物、特种共聚物作相容剂
高分子共混是进行材料改性的最简单易行的手段。相容剂就是伴随这种处理方式而产生的。所谓相容剂就是能使共混的两种树脂在加工熔融过程中,在其帮助下能形成热力学相容状态,从而结合几种共混材料的优点,实现高性能化和功能化。
相容剂一般为接枝高聚物或特种共聚物, 即将两种性能差异较大的分子链段用化学方法结合在一起, 分子链段性能差异越大, 其相容效果就越好。如将极性的马来酸酐接枝在聚烯烃大分子链上,对于PP/ PA 合金就有良好的相容作用。至今为止, 高分子相容剂是以界面活性剂的概念为基础发展起来的, 主要目的是通过对两种或两种以上具有不同性质的高分子共混体系的微观相态结构起到调整和控制作用, 以提高其材料的性能, 从机能特征角度可以将其概括为结构型相容剂。目前这类相容剂在应用中还存在着制备成本高、作用效率低、兼容性差等问题, 而且对某些特殊高分子材料体系, 至今还没有发现作用效果好的相容剂种类。
今后的相容剂的发展必然要以全面迎合和促进高分子材料日新月异的进步为目标, 从结构型相容剂向功能型相容剂、兼容型相容剂、高效型相容剂和特征相容剂等方向转变。从广义上讲,高分子材料制备技术所能涉及的复合(分散) 相尺度已从微米时代进入到纳米时代,而且高分子分子设计、材料性能与结构设计、工艺设计等方面的理论与实践的进步,将使相容剂在发展方向上的转变成为历史之必然。
3. 4 纳米粉体/ 纤维粉体
无机粉体的超细化技术派生出两个分支, 一是无机粉体粒度的纳米化, 二是无机粉体向增强纤维方向发展。
各种纳米技术使无机粉体纳米化成为现实,各种纳米无机粉体/ 聚合物复合材料研究成果的问世使纳米无机粉体进入了功能添加剂行列, 而不再仅仅是超细化的无机填充剂。
镁盐晶须、类纤维状硅灰石的工业化生产, 拓宽了应用领域,自身功能得到提升。
中科院漆宗能教授以纳米无机相材料蒙脱土为填充材料, 采用插层复合技术制备了具有高强度和耐热性、高阻隔和自熄性的纳米复合材料, 如尼龙6 纳米塑料、PET 纳米塑料、超高分子量聚乙烯粘土纳米复合材料、纳米无规共聚聚丙烯、纳米聚乙烯高阻隔膜等, 经测试, 性能均大大高于一般填充材料, 且某些性能极为突出。目前, 已有部分产品实现了工业化。
四川大学的黄锐教授采用熔融共混法制备聚合物/ 纳米无机粒子复合材料, 通过对聚合物/ 弹性体/ 纳米无机粒子的三元复合体系的工艺研究,提出了“沙袋结构”的增韧机理并验证了增韧体系符合逾渗规律,对复合体系的脆韧转变实现了定量化。
4、稀土类助剂成为新的研发热点
稀土元素由于其特殊的外电子层结构, 使得其化合物具有光、电、磁以及界面效应、屏蔽作用和化学活泼性等多种特殊功能, 被成功用于制作光、电、磁性材料和催化剂等。稀土元素被引入到高分子材料助剂结构以后, 助剂的功效发生了令人耳目一新的变化。
20 世纪90 年代, 我国率先将稀土化合物商品化地用于PVC 热稳定。由于它不仅具有热稳定剂的作用, 还表现出偶联、加工改性、增亮增艳等功
能,具有较高的性能价格比。
稀土化合物作为PP 的晶型改性剂, 作为LLDPE 的流变改性剂和作为无机粒子的表面处理剂等方面都具有独特的功能, 对聚烯烃的增韧增刚、提高热变形温度和改善加工性能都具有明显作用。利用稀土化合物的荧光性质也已制成发光塑料, 利用磁性稀土材料制成了磁性塑料, 利用稀土化合物的光转换性质制成了发光塑料等。将轻稀土化合物与传统无卤阻燃剂结合, 开发无卤稀土阻燃剂, 并应用于聚烯烃, 可在满足阻燃性能要求的同时, 提升阻燃材料的综合性能, 克服传统的无机非卤阻燃剂劣化被阻燃基材物理-机械性能的弊端。
此外, 稀土改性母料或专用料, 可应用于各种特定目标产品,如汽车、家电、管材等。
5、结论
任何技术的发展都离不开创新, 传统助剂的技术改进、研发思路的转变以及新技术、新理论的不断涌现,都给我们的助剂产业带来了勃勃生机,这大大增强了我国助剂企业的自信心, 赶超先进发达国家的水平也不再是一种奢望,新型助剂的出现,必将使我国的助剂产业步入一个新的时代。
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》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。
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，
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。
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
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？ 精细化工习题（第三章） 一、填空与选择题： 1. 材料助剂中的合成助剂是用于生产树脂过程，如引发剂、终止剂、乳化剂等；加工助剂 是用于树脂加工过程，如：增塑剂、稳定剂、交联剂等 2.材料加工助剂的耐久性：指助剂在应用过程中的损失程度。损失的途径主要是挥发、被萃取、迁移；分子质量大，挥发性低，耐久性好； 3.制品用途对助剂的制约：指助剂的加入应当不影响制品的最终用途，包括外观、颜色、气味、毒性，以及电性能、热性能、耐候性、污染性。 4.助剂之间的协同作用是一种助剂的存在可使另一种助剂作用增强；抗结作用是一种助剂削弱了另一种助剂的原有效能。 5.引起老化的因素主要是（1）内在因素：材料分子结构、助剂性质；（2）外在因素主要是光、热、氧、应力、微生物。 6.聚合物发生降解和交联反应，破坏高分子材料原有的结构，引起老化。主链断裂降解将使材料的力学性能变坏；交联反应将生成无控制的网状结构，使材料脆化、变硬、强度降低。 7.聚合物吸收光能，分子吸收光能从基态跃迁至激发态。大部分激发态分子通过物理过程的消散（如，发射荧光和磷光；转变激发能为震动热能），回到基态。少部分激发态分子发生光化学反应过程将能量转移给另一个分子，发生光化学反应导致聚合物老化。 8.光屏蔽剂的作用就像在聚合物和光辐射之间设置了一道屏障，吸收紫外光，使光不能直接辐射到聚合物的内部，令聚合物内部不受紫外线的危害，从而有效地抑制光氧化降解。碳黑与硫类抗氧化剂有协同作用；碳黑与胺类抗氧化剂有相抗作用。 9．光稳定剂中的猝灭剂的作用机理是通过分子间作用迅速有效地消除（转移）激发能。 10.光稳定剂中自由基捕获剂的作用机理：通过捕获自由基，分解过氧化物，传递激发态能量等途径使高聚物稳定。这类化合物的结构特征是具有空间位阻效应的受阻胺。 11.增塑剂的作用是通过增塑剂分子克服聚合物内部各种对抗塑化的因素，插入到大分子链之间，将分子链间相互作用减弱，在较低的温度下就可以发生链段和分子链的运动，即使链段开始运动的温度（玻璃化转变温度Tg）和分子链开始运动的温度（粘流化温度Tf）降低，以达到增塑的目的。 12.若是极性聚合物，需选用带极性基团的增塑剂，让其极性基团与聚合物的极性基团作用，代替聚合物极性分子间作用，使增塑剂与聚合物分子间的作用力增大，从而削弱大分子 1.高分子材料中添加助剂的目的是什么？ 答：助剂是一些材料和产品在生产或者加工过程中所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。助剂也被称为添加剂或者配合剂；其分为合成用助剂和加工用助剂合成用助剂包括阻聚剂（可以防止聚合作用的进行，在聚合过程中产生诱导期即聚合速度为零的一段时间，诱导期的长短与阻聚剂含量成正比，阻聚剂消耗完后，诱导期结束，即按无阻聚剂存在时的正常速度进行）、引发剂（引发单体聚合的助剂）、分子量调节剂（即在聚合体系中添加少量链转移常数大的物质。由于链转移能力特别强，只需少量加入便可明显降低分子量，而且还可通过调节其用量来控制分子量）、终止剂（在聚合反应中能终止反应继续进行的物质。这些物质能与引发自由基及增长自由基反应，使它们失去活性从而终止链的生长）、乳化剂（当它分散在分散质的表面时，形成薄膜或双电层，可使分散相带有电荷，这样就能阻止分散相的小液滴互相凝结，使形成的乳浊液比较稳定。）和分散剂（使用润湿分散剂减少完成分散过程所需要的时间和能量，稳定所分散的颜料分散体，改性颜料粒子表面性质，调整颜料粒子的运动性。）等。 加工助剂：a:对热塑性塑料有抗氧剂（链终止型抗氧剂和预防型抗氧剂防止高分子材料的老化）、润滑剂（改善材料加工成型时的流动性和脱模性）、热稳定剂（防止材料因受热引发自动反应致聚合物降解）、光稳定剂（能屏障或抑制光氧化还原或光老化过程而加入的一些物质）、阻燃剂（赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂）、发泡剂（能产生大量泡沫，而且泡沫具有优异性能，能满足各种产品发泡的技术要求）、着色剂（使物质健美用着色剂 显现设计需要颜色的物质）、增塑剂（使聚合物体系的塑性增加）。 b:对橡胶材料其硫化体系有硫化剂（使橡胶分子链起交联反应，使线形分子形成立体网状结构，可塑性降低，弹性剂强度增加的物质）、硫化促进剂（能促进硫化作用的物质。可缩短硫化时间，降低硫化温度，减少硫化剂用量和提高橡胶的物理机械性能）、防焦剂（提高胶料操作安全性，增加胶料或胶浆的贮存寿命。当调整硫化体系难以达到需要的操作安全时，加入防焦剂往往可以很简便地满足对胶料焦烧性能的要求）；防老剂（防止高分子材料老化的助剂）等。总之，高分子材料中加入助剂后都是为了对其某些特定性能的改善和促进。 2.试述增塑剂（极性与非极性）的作用机理。 答：增塑剂的作用机理是增塑剂分子插入到聚合物分子链之间,削弱了聚合物分子链间的应力,结果增加了聚合物分子链的移动性、降低了聚合物分子链的结晶度，从而使聚合物的塑性增加，也就是对抗塑化作用的主要因素聚合物分子链间的应力和聚合物的分子链的结晶度，而他们则取决于聚合物的化学结构和物理结构。当把增塑剂加入到聚合物中，增塑剂分子相互之间、增塑剂与聚合物分子相互之间的相互作用力是很重要。除非所有这些相互作用(增塑剂与增塑剂之间、增塑剂与聚合物之间、聚和物与聚合物之间)都是同样大小时，才可能没有增塑作用和反增塑作用。1.范德华力范德华力是物质的聚集态中分子与分子间存在着的一种较弱的引力。范德华力包括色散力、诱导力和取向力。范德华力的作用范围只有几个埃。(1) 色散力色散力存在于所有极性或非极性分子之间，是由于微小的瞬时偶极的相互作用使挨近的偶极处于异极相邻状态而产生的一种引力。但是只有在非极性体系中，如苯、聚乙烯或聚苯乙烯中，色散力才占较主要的成分。(2)诱导力当一个具有固定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使，诱导偶极和固有偶极之间的引力叫做诱导力。芳香族化合物因为π电子能高度极化所以影响特别强，如低分子量的酯与聚苯乙烯之间或苯与聚醋酸乙烯之间主要是诱导力。(3)取向力当极性分子相互靠近时，由于固有偶极的取向而引起分子间的一种作用力叫做取向力。如酯类增塑剂与 PVC 或与硝酸纤维素的相 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 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 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 高分子材料助剂 学年论文 题目The Review of Antioxidant) 抗氧剂综述 汪朝武（20061000814）034061-21指导老师：马睿 （中国地质大学（武汉）430074） 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 Chaowu Wang(20061000814)034061-21Instructs teacher：Chunjie Yan (China University of Geosciences(Wuhan)430074) Abstract：Introduce oxidation mechanism of polymer simply.Introduce the role of mechanism,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[1]。 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[2]。 1聚合物氧化机理[3] 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， 添加剂：是实现高分子材料加工过程，最大限度地发挥制品的性能或赋予某些特殊性能，便于加工，可降低成本的重要辅助成分。 二次成型：指在一定条件下将高分子材料一次成型所得的型材通过再次成型加工，以获得制品的最终型样的技术。 注射成型——是将固体聚合物加热塑化成熔融体，并高压、高速注射入模具中，赋予模腔的形状，经冷却（或交联、硫化）成型的过程。注射成型又叫注塑成型（=注射+模塑）。 压延成型——是利用压延机的辊筒之间的挤压力作用并在适当的温度（接近粘流温度）条件下，使聚合物发生塑性变形，制成薄膜或片状材料的加工工艺。是加工塑料薄膜、片材如地板胶及胶布、人造革、等制品的主要方法。 挤出成型是指物料通过挤出机料筒和螺杆间的作用，边受热塑化，边被螺杆向前推送，连续通过机头而制成各种截面制品或半制品的一种加工方法。 压制成型：是指借助外压实现成型物料造型的一次成型技术。可分为层压成型和模压成型。 稳定剂：能防止或抑制高分子材料由光、热、氧、霉菌等引起的老化 作用的助剂的总称 润滑剂：能降低熔体与加工机械或模具之间和熔体内部相互之间的摩擦和粘附，改善流动性，促进加工成型，利于脱模，提高生产能力和制品外观质量及光洁度的物质 交联剂及相关添加剂：提高交联效率，改善工艺性能，提高制品质量填充剂；能降低成本并(或)提高制品某些性能而添加到高分子材料基质中的固体物质。 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：T m～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。 7 ．要使聚合物在加工中通过拉伸获得取向结构，应在该聚合物的什么温度下拉伸？ 答：应该在聚合物的玻璃化温度和熔点之间进行，因为分子在高于Tg时才具有足够的活动， 这样在拉应力的作用下，分子才能从无规线团中被拉伸应力拉开、拉直和在分子彼此之间发 期末复习 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。 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。 2 增塑剂的三种主要增塑机理，各有什么优缺点。 润滑理论 凝胶理论 自由体积理论 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。 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 邻苯二甲酸二辛酯(DOP),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？ 邻苯二甲酸酯类: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(邻苯二甲酸二辛酯(DOP),对苯二甲酸二辛酯(DOTP)) 脂肪族二元酸酯类: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 :与高分子基体的相容性一般都较好，可作为主增塑剂使用。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:环氧化物是对PVC 有增塑剂和稳定作用的双重增塑剂，它耐候性好，与聚合物的相容性差，常只作辅增塑剂。 多元醇酯:（1）二元醇脂肪酸酯。主要优点是具为优良的低温性能，但相容性较差、耐油差。 C C O O O O CH H C C 2H 5C 2H 5C 4H 9C 4H 9H 2C H 2C高分子材料加工助剂简答复习题及答案精编版
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