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多种高分子助剂-抑菌剂，抗氧化剂，发泡剂，增塑剂
多种高分子助剂-抑菌剂，抗氧化剂，发泡剂，增塑剂阻燃剂。改性剂，热稳定剂，润滑剂，着色剂，硫化剂。
编辑于2020-07-04 10:30:50- 高分子助剂
- 热稳定剂
- 塑化剂
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- 大纲
多种高分子助剂-抑菌剂，光稳定剂，发泡剂，增塑剂等等
增塑剂
原理
增塑剂主要用于PVC
增塑剂用量对PVC的抗张强度断裂伸长率和软化温度的影响 <增塑剂用量对PVC的抗张强度断裂伸长率和软化温度的影响.png>
增塑剂用量对PVC流动行为的影响 <增塑剂用量对PVC流动行为的影响.png>
对于相容性较好的增塑剂，因为分子间的摩擦力降低的缘故
非极性增塑剂增塑机理：通过聚合物－增塑剂间的溶剂化作用，增大分子间距离
极性增塑剂增塑机理：在这里的增塑作用不是由于填充隔离，而是增塑剂的极性基团与聚合物分子的极性基团相互作用，代替了聚合物分子间的作用（减少了连接点），从而削弱了分子间的作用力。故Tg的降低与增塑剂的摩尔数成正比
评价
能在一定范围内与聚合物相溶
挥发性、迁移性、溶浸性要小
耐热、耐光、不燃、无毒等。价廉
性能
增塑效率－－增塑效率是能使聚合物达到某个性能所需要的增塑剂的量
耐挥发性――主要以沸点的高低来衡量
迁移性――一是增塑剂由制品内部向外表移出或渗出。（俗称冒汗），二是向与它接触的其它塑料、橡胶等物质迁移
耐抽出性――指耐水、溶剂、油等介质的溶出性。耐水抽出性是指增塑聚合物浸在水中，增塑剂向水中溶出的性质
)耐水解性――水对增塑剂的分解，主要是在体系中有HCl分解出时，水的存在会对一些二元酸酯产生水解而使制品变白。即亲水性大的增塑剂的耐水解性差一些
电绝缘性――与其结构有关，一般极性小的增塑剂，制品的电绝缘性高
电绝缘性与其耐寒性有关
主要品种
增塑效率来分类
主增塑剂――是指与聚氯乙烯相容性好的
次增塑剂－－也称辅助增塑剂，是与聚氯乙烯相容性不太好
结构来分
苯二甲酸酯类
脂肪酸酯类
环氧化合物类
柠檬酸酯类
应用
较好的综合性能
降低成本
阻燃剂和消烟剂
概述
能够增加材料或可燃材料耐燃性的物质叫阻燃
其功能是使合成材料具有难燃性、自熄性和消烟性
阻燃剂应具备的条件
1、不降低或很少降低材料的物理、力学性能及电性能。
•2、阻燃剂的分解稳定适应材料加工条件。热稳定性太好的化合物不适宜作阻燃剂，但必须保证塑料成型加工时不分解。
•3、具有较好的耐热性。
•4、迁移性小，在制品中能够长期保持其阻燃效力。
•5、相容性好，容易分散。
•6、不污染制品，无臭味、低毒性。
•7、价格低廉。
聚合物燃烧机理
维持燃烧的三要素：可燃物，氧，热
五个不同阶段
加热阶段
讲解阶段
分解阶段
点燃阶段
燃烧阶段
聚合物燃烧性标准
氧指数
氧指数愈高，表示燃烧愈难
垂直燃烧
水平燃烧
阻燃机理
保护膜机理
玻璃状薄膜
隔热焦炭层
不燃性气体机理－－扑灭自由基
阻燃剂能在中等温度下立即分解出不燃性气体，稀释可燃性气休和冲淡燃烧区氧的浓度，阻止燃烧发生
卤阻燃剂
冷却机理
聚合物材料的固体表面的阻燃剂能在较低温度下熔化，吸收潜热或发生吸热反应，大量消耗掉热量，从而阻止燃烧继续进行
氢氧化铝即三水合氧化铝
终止链锁反应机理
阻燃剂的分解产物易与活性游离基作用，降低某些游离基的浓度，使作为燃烧支柱的链锁反应不能顺利进行
协同作用体系
锑—卤体系锑常用的是Sb2Ｏ3
与卤比物放出的卤化氢作用，生成SbＯCl，后者遇热可分解放出SbCl3
磷一氮阻燃体系
磷一氮阻燃体系能促酯类在较低温度下分解，形成焦炭和水，并增加焦炭残留物生成量，从而提高阻燃效能
阻燃剂的分类
按化合物的种类分类
无机化合物
有机化合物
按使用方法分类
添加型阻燃剂
氯化石蜡
全氯环戊癸烷
溴代联苯醚
四溴双酚A(TEBA或TBBPA)
三(2，3—二溴—1丙基)氰酸酯（TBC）
反应型阻燃刑
阻燃剂的应用
软聚氯乙烯的抑烟剂
烟是聚合物材料热分解或不完全燃烧时所产生的气体、液体小颗粒悬浮在空气中形成的一种溶胶
钼化合物
聚乙烯
聚丙烯的阻燃应用
聚苯乙烯与ABS树脂
阻燃ABS树脂
热稳定剂
目的
用于含氯树脂，防止脱HCL及因此引起的脱色，减缓热，光，氧作用引起的降解，延长使用寿命
热稳定剂的概述
热稳定剂行业向高效、低毒、复合型、无污染方 向发展已成总趋势。建议积极发展复合金属盐和有机锡类热稳定 剂，特别是利用资源优势发展稀土类热稳定剂
乙烯的热分解及交联
聚氯乙烯在高机械剪切及热、光、氧的作用下会迅速 脱氯化氢，而形成共轭多烯结构。造成树脂颜色变 深。力学性能下降
一般认为游离基反应及离子反 应，研究表明，游离基反应过程随温度增高而反应程 度增大，在高温游离基反应占优势
热稳定剂的作用机理
吸收氯化氢
消除不稳定的氯原子
防止自动氧化
加入马来酸的金属盐可抑制或消除双键或使之变短、变 少
热稳定剂的分类及其评价与选择
热稳定剂对PVC妆期色泽的影响及良好的加工性。耐候性
热稳定剂与树脂及其他助剂的相容性、挥发性、迁移性、结垢性、耐抽出性
是否会必低制品的物量机械性能。如电绝缘性、透明性、印刷性、高频焊接和粘结性二次加工性能
是否与其他助剂有良好或反协同效应
良好的卫生性，即无毒、无味，不污染环境
热稳定剂对PVC透明度的影响主要由以下几个因素所决定
热稳定剂的折射率
热稳定剂与PVC树脂的可见光折射率1.52～1.55相同或相近似，则PVC制品透明度就较好。反之则透明度就较低
热稳定剂分子（分子团）的线性长度
热稳定剂分子（或分子团）线性长度小于可见光波长400～700nm折射光较少，透明度较高，反之透明度较低
热稳定剂在PVC中的溶解度，即相容性
有机锡稳定剂
含硫有机锡的热稳定性非常优异，它初期着色非常小并能保持很长时间，长期耐热老化亦很好
只有消除（取代）不稳定氯原子的热稳 定剂才有良好的初期着色性
铅盐热稳定剂
铅盐热稳定剂的特性
铅盐热稳定剂开发得比较早，尽管铅有毒，制品不透明，易于受硫化污染，到目前为止，它仍然在热稳定剂中占有很大的份额
卓越的热稳定性
电绝缘性
价格低廉
一些品种耐光性优良，一些品种有良好的润滑性
良好的加工性,适合各种加工工艺
铅稳定剂
二碱式硫酸铅
二碱式马来酸铅
二碱式亚磷酸铅
二碱式硬脂酸铅
二碱式邻苯二甲酸铅
固体复合热稳定剂
液体复合热稳定剂
与固体稳定剂相比热稳定效率高
比相应的固体复合热稳定剂润滑性较差，软化点有所下 降。有个别品种贮存性较差，有分层现象
种类
液体有机钙复合物
液体有机钡/锌复合物
液体钡/镉/锌复合物
液体有机钡、铅复合物
液体有机钡、镉复合物
金属皂类热稳定剂
•（1）具有较优良的润滑性，可同时充当润滑剂。
•（2）具有良好的热稳定性，其效能与金属皂对PVC中不稳定Cl的配位能力有关，活性大体为：Zn>Cd>Pb>Ca>Ba。
•（3）除铅皂及钙皂外，几乎都具透明性。
•（4）不单独使用，合适的并用可获得优良的协同效果
种类
硬脂酸铅
硬脂酸钡
硬脂酸镉
硬脂酸锌
硬脂酸钙
β二酮-硬脂酰苯甲烷
用途：在硬质、无毒，无味领域实施。一般加入量0.2～0.4份
有机锑热稳定剂
稀土热稳定剂
塑料着色
概述
利用加入的着色剂(染料或颜料等)对日光的减色混合而使制品带色的。即通过改变光的吸收和反射，而获得不同的颜色
吸收所有的光时，呈现黑色
如果只吸收某一波长的光，并且散射光的数量很小，那么塑料变成有色透明，形成的颜色取决于反射光的波长
假如是全部反射，则塑料呈白色
如果被吸收的光全部散射，那么塑料则变成“有色不透明”的，其颜色也取决于未被吸收光的波长
三基色
选择红、黄、蓝三基色中的任何二基色相互调合，可得到其它颜色 <三基色.png>
颜料在可见光光谱的吸收与颜色的关系 <颜料在可见光光谱的吸收与颜色的关系.png>
颜料在塑料中的分散
基本概念
着色力
指颜料着色的能力。着色同一种颜色，用量越少，着色力越高
遮盖力
是颜料遮盖被着色物底色的能力。分散性越好，着色力和遮盖力越高
分散程度
颗粒减少的过程
分散均匀度
指颗粒在树脂中分布的均匀程度
颜料遮盖力与粒径(nm)关系 <颜料遮盖力与粒径(nm)关系.png>
粒径在0.1～0.2μ时遮盖力最大，但在小于0.07μ时，遮盖力急速下降，这是因为颜料粒子远小于可见光波长一半时，产生了光的漫反射和衍射而引起的
颜料分散理论
颜料分散前的形态
在干燥过程中，较细的颜料产生凝聚，使其粒径较原始的大许多倍。因而不能直接用于塑料的着色。必须进行分散处理
颜料的分散过程
第一步使用润湿剂润湿颜料，使颜料之间的凝聚力减小
润湿过程是用润湿剂（表面处理剂）润湿、包覆颜料表面
颜料和润湿剂接触角越小，颜料和润湿剂容易润湿；颜料和润湿接触角大，则颜料不容易润湿
选择适当的润湿剂使颜料和润湿剂接触角小
聚乙烯蜡对二氧化钛润湿效果最佳
润湿过程可简单地分为3个阶段
吸附
颜料和润湿剂接触时，接触角小，润湿剂吸附在颜料粒子周围
渗透
渐渐渗透到颜料颗料之间的孔隙、因而降低了颜料颗料之间的吸引力，降低了破碎颜料团聚体所需的能量，使颜料容易分散细化
扩散
第二步颜料的粉碎和细化。进一步做包覆处理，降低新形成界面的表面能
将颜料和粉状或颗粒状树脂混合，依靠颗粒之间的冲击力和颜料团聚体与周围介质的剪切应力来完成
细化的基本方法
干混法
将颜料和粉状或颗粒状树脂通过干混，依靠颗粒之是的冲击力使颜料细化
液体剪切
液体介质法是通过液体介质传递剪切力而使颜料的团聚体破碎的方法。这种液体可以是增塑剂、水、聚合物溶液等
熔体剪切法
颜料团聚体和熔融状树脂通过剪切区时，剪切力使颜料的团聚体破碎。一般，未经过处理颜料如直接采用此法生产色母料，其颜料仍有几十或几百个微米大小
炭黑的分散方法
炭黑是一种极弱、水润湿性较差的颜料。它属于难分散的颜料之一，采用通常的机械方法，虽可以使炭黑的细度提高，但难于得到在水中高度稳定的分散体系
采用湿法表面处理的方法来改变炭黑表面官能团的特征，以增加对水的润湿性。然后进一步提高炭黑的表面电位到75mV以上，以获得在水中稳定的分散体系
炭黑的湿法表面处理，一般可采用高锰酸钾、重铬酸钾、次氯酸钠和硝酸等进行氧化处理
炭黑经氧化处理后，增加羧基，并提高了炭黑在水中的分散性
第三步细化后的颜料在熔体中能均匀分散，以便在进一步加工时不至于使颜料产生再凝聚现象
由于颜料分散细化后，粒径减小，表面积增大，颜料表面自由能也增大，造成细化了的颜料不稳定性
当机械研磨后的颜料粒子，在其表面应吸附一层包覆层，使颜料的表面能降低。当带有包覆层颜料的结合体再度碰撞就不会凝聚起来
着色剂种类
按其形态可分
粉状着色剂
将着色剂研成细粉后，不加处理，直接用于着色。这种着色剂成本低，但分散性较差，易造成飞散污染和配料不准
糊或膏状着色剂
把着色剂分散在增塑剂等挥发性有机液体中，制成糊或膏状物，分散性好，无飞散污染，但需多次研磨
浓缩母料
将着色剂以高浓度分散在聚合物中，经研磨成粒状物后，再用于着色，分散好，但使用时仍有飞尘污染等
粒状着色剂
制成粒状物，将着色剂分散在聚合物中，经混炼制成粒状物。质量好，无飞散，使用方便，但增加工序和塑料受热
无机颜料
二氧化钛又称钛白或钛白粉
金红石型质地较软，耐热、耐候、耐水性较好，屏蔽紫外光的能力强，不易变黄，可赋子塑料良好的耐光性，特别适用于户外应用的塑料制品
锐钛矿型白度高，遮盖力大，着色力强，分散性较好，但具有光化学活性，促进聚烯烃的光老化作用，且易和聚氯乙烯的其它添加剂作用而显色
锌钡白(立德粉30％ZnS＋70％BaSO4)
遮盖力和着色力不及钛白粉，着色后的制品曝晒后有泛黄现象，但因价廉，且可作填料。故可用于聚烯轻、ABS 聚苯乙烯聚碳酸酯、尼龙和聚甲醛等中。然而在聚胺酯、脲醛树脂等中效果不好，在氟塑料中根本不适用。
铬黄（铬酸铅）
颜色分有柠檬黄、淡铬黄、中铬黄、深铬黄和桔铬黄五种
不透明的无机颜料，可作塑料黄色着色剂。着色力和遮盖力强，耐水性和耐溶性优良，耐光性和耐热性—般，耐碱性差，色暗。遇硫变色
镉黄（CdS＋BaSO4）
着色力和遮盖力不如铬黄，耐光、耐热性优良，耐溶剂、耐水性和耐碱性亦好，但不耐酸。适应性广，几乎适用于所有的塑料
有机颜料
塑料红GR
着色力强，适用于聚氯乙烯多种塑料
塑料紫RL(永固紫)
可作为塑料的紫色着色剂，耐热、耐光、耐溶剂性优良，迁移性小。适用于聚氯乙烯多种塑料
耐晒黄G
好的耐光、耐水．耐酸碱性，耐热性亦好，但耐溶剂性差，易迁移和渗析结垢，且易升华，着色性一般。主要用于酚醛、氨基、丙烯酸等树脂
橡胶大红
塑料和橡胶用的红色着色剂，遮盖力良好，色泽鲜艳，热稳定性好，无迁移性，适用于聚氯乙烯等塑料
酞菁蓝
为塑料工业广泛使用的蓝色着色剂。着色力大，遮盖力强，约为群青的20～40倍。具有优良的耐热、耐光、耐酸碱和耐溶剂性，在塑料中易分散，不迁移，色泽鲜艳，可用于透明和不透明制品。可单独使用，也可用于拼色，几乎所有塑料都可采用它
酞菁绿
为塑料中广泛使用的绿色颜料。遮盖力强，着色力大，色彩鲜艳，不迁移。耐热、热光性优良；耐酸碱和耐溶剂性差。在塑料中易分散，可作拼色用，与白色拼色可得到鲜绿色；与黄色拼色可得果绿色。适用于聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、尼龙、聚碳酸酯和酚醛树脂、ABS、环氧树脂等。唯一缺点是透明性差
特殊颜料
增白剂
白色物品一般微吸收可见光中短波的蓝光，使其微带黄色，影响其白度
荧光增白剂又叫增白剂或荧光剂。为一类能吸收波长为300～400纳米的紫外线，并将吸收能量转换而辐射出400～500纳米的紫光或蓝色荧光的有机化合物。它可弥补制品所吸收的蓝光，造成白色制品全反射，而达均一的效果，既提高白度，又不降低亮度。在普通颜料中加少许，可增加色彩的鲜明性
珠光剂
当均匀分布于塑料中后，能在一定角度上强烈反射光线，产生象珍珠一样的晶荧闪光的物质，称珠光剂
着色剂的评价
着色力和遮盖力
分散性
指着色剂在被着色剂物体中的分散程度和均匀性
耐热性
指着色剂在塑料成型加工过程中，不因受热而变色、褪色、分解甚至升华的性能
耐候性
指着色剂对光和射线的抵抗能力
耐迁移性
包括耐溶剂抽提性、起霜等
化学稳定性
主要是指着色剂的耐酸、碱及耐氧化还原性等的性能
各种着色剂的着色性能 <各种着色剂的着色性能.png>
着色剂的应用
PVC
无机颜料如铁红、锌白、锌钡白、铁黄、矿物紫、钢粉等对聚氯乙烯脱氯化氢有促进作用，因此不宜使用。不耐酸的着色剂如镉红、群青等，最好不在聚氯乙烯中使用，否则必须配用高效的热稳定剂。软聚氯乙烯中使用了大量的增塑剂，因此要注意所用着色剂(特别是有机颜料)在增塑剂中的溶解性，不然会造成比较严重的颜色迁移问题
PS
聚苯乙烯制品多系透明物，一般很少使用遮盖力强的无机颜料，而多采用有机颜料和染料，它对着色剂的要求不高，而且制品多用在室内，故对其耐候性要求不高，只要满足加工温度即可，所用着色剂以染料为主，颜料为次
ABS
虽有很多种类型，但所使用的着色剂大体上是相同的，因其产物多系不透明物，一般要求遮盖力强、耐热、耐候性好(由于ABS中含有了二烯的双键，耐候性差)的着色剂，常用的为钡白、铝系颜料、铁红、群青等无机颜料和炭黑、酞菁系和喹吖啶酮系有机颜料
聚碳酸酯
所用着色剂除要求耐热和不影响其透明性外，还应特别注意其加工时的降解（主要是碱性水解）的影响，对其影响比较大的着色剂是镉系颜料、酞菁系颜料和炉法炭黑。另外所用着色剂不应加速它的开裂。在使用前和聚碳酸酯一样，需在120～125℃下干燥4小时以上，才能用于加工
聚甲醛
一般易发生热降解，故要求所用着色剂对其解聚速度、热分解开始温度影响要小。对热分解影响比较大的有锐钛型钛白、铜黄、钴紫、酞菁铜和酸性的槽法炭黑等，而且随着加入量增大，分解速度直线上升，故应严格控制用量
硫化剂
硫磺
作为交联剂是橡胶硫化
ZnO, MgO等金属氧化物
作为硫化活性剂使用，氯丁橡胶，氯醇橡胶，羧基橡胶
有机交联剂
硫化促进剂
缩短时间
降低温度
减少用量
提高物性
机理
促进剂裂解生成自由基
引发橡胶分子生成大分子自由基
橡胶分子多硫侧基裂解产生自由基，与橡胶自由基结合交联
硫化活性剂
氧化锌
脂肪酸
防胶剂
胶烧现象
种类
有机酸类
亚硝基化合物
硫代酰亚胺化合物
硫化体系
硫磺硫化体系
过氧化物硫化体系
金属氧化物硫化
酚醛树脂类，醌类衍生物硫化
填充剂
按作用分类
补强性填充剂
增量剂填充剂
主要填充剂
碳酸钙
增量型
陶土
稍有补强
滑石粉
提高硬度
改善尺寸稳定性
防止高温蠕变
石棉
做为塑料的填充剂提高刚性
改善尺寸稳定性
防止高温蠕变
硫酸钡
提高耐药品性
提高密度
减少X射线透过度
硫酸钙
钙塑符合材料
中空微球
氧化铝，氧化硅、、、
密度小，强度大，用于浮力材料
耐热，绝缘，绝热
吸着性
消音材料
金属粉
导热良好
有机填充剂
木粉
果壳粉
纤维素
赤泥
应用
目的
降低成本
提高尺寸稳定性
耐热性
耐候性
改善流动性
提高电性能
提高黏性
效果
纤维，片状，提高机械强度
球形，加工性能好
填充剂对软质聚氯乙烯的作用
抗张强度
伸长率
硬度
耐寒性
撕裂强度
耐水性
光稳定剂
光稳定剂的定义和分类
光降解
在阳光下或强的人造光下，会加速老化，尤其是在紫外光下，会产生光化反应和自动氧化反应，导致发生光降解
按照光稳定剂作用机理分
光屏蔽剂
紫外吸收剂
猝灭剂
自由基捕猝剂（受阻胺类）
对光稳定剂的要求
能强烈地吸收或反射290～400nm波长范围的紫外光，或能有效地猝灭激发态高分子的能量，或具有足够的捕捉自由基的能力，分解氢过氧化物的能力，即能有效地减缓紫外光对材料的光降解作用。而且对材料原有物理化学性能和加工性能没有不良的影响
与被保护的材料相容性好，在加工和使用过程中不喷霜，不渗出
自身热稳定性好，即在加工和使用时耐热性高，热挥发损失少
对可见光吸收率低，不显色，具有良好的光稳定性，在长期曝晒下不遭破坏
化学稳定性好
耐水和其他溶剂抽出，不向其他接触材料迁移
和其他加工助剂有协同作用而无反协同效应
对材料加工机械设备无腐蚀
无毒或低毒
无粉尘或低尘
价格便宜
在材料中易溶解，易分散
聚合物材料光稳定化及其机理
太阳光
波长范围从0.7nm到3000nm之间
波长低于175nm的紫外光在海拨高于100km时就被氧所吸收
85～290nm之间的辐射被大气层中的臭氧所吸收
到达地面的太阳光波长为280～3000nm
其中可见光400～800nm占阳光强度的51.8％，紫外光280～400nm只占至达地球表面总能量的6％，但其光子能量巨大，是引发聚合物材料光老化的能量来源
热化学反应与光化学反应的主要不同之处
热化学反应的活化能来源于分子碰撞，弱键容易遭到破坏。而光化学反应活化能来源于光子的能量
高分子材料光氧化过程
链引发
链增长及枝化
链终止是自由基之间碰撞而失活，断开的聚合物分子重新连接起来，或生成稳定的新的生成物
影响因素
体系中杂质（如催化剂残留物OTiCl2, OTiCl(OR), Ti(OR)4等都能吸收350nm以下的紫外线
过氧化物
羰基化合物的引发作用
单线态氧的引发作用
稠环芳烃（PNA）的引发作用
聚合物材料光稳定化机理和途径
屏蔽或反射紫外线
吸收紫外线
加入猝灭剂猝灭已吸收高能光子产生的电子激发态分子，使其失活
受阻胺类（ＨＡＬＳ）光稳定剂，以分解光化反应产生的氢过氧化物
紫外线吸收剂（UVA）
水杨酸苯酯类，二苯甲酮类，苯并三唑类，苯甲酸酯类，肉桂酸酯类等有机化合物
作用机理是这些化合物吸收紫外光的能力比聚合物材料中氢过氧化物、羰基化合物、残留的催化剂等吸收的能力强，并且吸收紫外光外，不引发聚合物材料的光化学反应，而能将光以无害的形式，主要以热能的形式散出去
紫外光猝灭剂
商品猝灭剂主要品种是一些二价镍的有机络合物
硫代双酚、受阻酚取代膦酸、苯并三唑、硫酰双酚、甘氨酸和氨基羟酸等镍络合物
光屏蔽剂
能够反射或吸收紫外光线的固体无机颜料
炭黑
几乎能全部吸收可见光，强烈地反射紫外光和透过部分波长为340～430nm的光
炭黑的光屏蔽效果与其粒度、分散性和用量有关，一般炭黑粒径以15～20nm为最隹。用量以2％～5％为宜。超过5％时对材料的物理性能有不良的影响
钛白粉
具有高遮盖力，高消色力的颜料，还能提高塑料制品的耐热、耐光、耐候性能，是一个很好的光屏蔽剂。可将入射可见光大部分反射和折射，完全吸收波长为410nm的光
薄制品中不易用
氧化锌
对可见光的反射能力达90％以上，其吸收紫外光能力更强
粒度为100nm的活性氧化锌防护效果最隹
抗菌塑料
概述
有抑制和杀灭菌功能的新型助剂
应用领域
家用电器中与人体、物体频繁接触的部位, 如冰箱搁物架、门封条、门把手、洗衣机波轮、控制旋钮、电话机手柄、话筒等等
塑料制品加工中所使用的助剂是微生物的营养源,且在表面沾染油污, 在潮湿的环境中细菌、霉菌更易生长
国内外抗菌技术的发展
无机类抗菌剂
多为金属离子类抗菌剂, 由载体和抗菌成分组成
这种抗菌剂利用离子交换、吸附、沉淀等方法将金属离子附着在沸石、二氧化钛、陶瓷、磷灰石等载体上。抗菌成分为银离子、锌离子、铜离子等, 其中银离子盐应用较多
将载有金属离子的沸石、陶瓷等材料制成粉末状, 可以直接添加到树脂中, 也可先制成抗菌母料。这种抗菌剂耐热温度可达270 ℃以上, 能够用于PE、PP、PVC、PS、ABS、聚酯等塑料中
银离子的抗菌能力最强，但其化学性质活泼，易转变为棕色的氧化银或经紫外光催化还原为黑色的单质银。另外，大量使用银的成本高，所以，解决无机抗菌剂的变色问题和降低成本这两个问题是世界性难题
抗菌原理
重金属离子易与蛋白质结合, 当生长在塑料表面的微生物接触到塑料中的抗菌成分时, 金属离子强烈吸附细菌。由于金属离子与细菌细胞中酶的结合, 破坏了酶的空间结构和活性, 使微生物的新陈代谢不可能进行, 从而起到杀菌和抑菌的作用
有机类抗菌剂
主要品种有香醛、乙基香草醛类化合物、季胺盐类和双胍类。醋酸洗必泰、甲氧苯青霉素也可作为抗菌剂, 它们对痢疾杆菌、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的杀菌效果均很好
杀菌机理
破坏微生物呼吸系统或破坏细胞膜而达到杀菌作用
有机类抗菌剂与无机类抗菌剂比较, 虽然短期杀菌抑菌效果明显, 但耐温性差, 一般在200 ℃以内长期使用有溶出、析出现象, 使用寿命短
天然类抗菌剂
天然类抗菌剂有壳聚糖、天然萃取物等。但其缺点是耐久性差, 且受到安全和生产的制约, 品种不多, 尚未大规模市场化
抗菌塑料及其制件的抗菌性标准及抗菌剂的评价和测试方法
贴膜接触抗菌试验法
振动接触抗菌试验法
抗真菌试验方法
抗菌剂及其制件的抗菌长效性评价方法和标准
抗菌时效性
抗菌制品研发实例
纳米TiO2
TiO2的电子结构为一个满的价带和一个空的导带,受光作用使电子能量达到或超过其带隙能时,电子就可从价带激发到导带,在价带产生相应的空穴,随即生成电子—空穴对。产生的电子—空穴迁移速度极快,迅速到达纳米粒子表面,和表面吸附的水、空气反应, 生成化学活泼性很强的超氧化物阴离子自由基(·O2－2) 和氢氧自由基(·OH) ,当遇到细菌时,直接攻击细菌的细胞,致使细菌细胞内的有机物降解,以此杀灭细菌,并使之分解
系列抗菌沸石MJZ 的制备
抗菌沸石MJZ 是采用普通无机高分子化合物沸石JZ 作为载体,通过离子交换的化学方法处理,吸收具有抗(杀) 菌功能的金属离子,如Cu2 +,Zn2+和Sn2+等,再经物理方法干燥、粉碎和定型而成。为了获得不同交换率的抗菌沸石采用了不同顺序的交换方法。
分子组装抗菌材料
分子组装抗菌技术属于第三代抗菌技术，这种技术不需要加入任何抗菌剂，而是在部分基体树脂的分子链上组装上经过优选的抗菌功能团，使这部分树脂本身就成为抗菌的组成部分
PPNH系列抗菌母粒
高效性
天然抗菌剂
天然抗菌剂—壳聚糖
在酸性条件下,壳聚糖分子中的—NH+3与细菌细胞壁所含的硅酸、磷酸酯等解离出的阴离子结合,结果使细菌的自由活动受阻,从而阻碍细菌的大量繁殖。然后,壳聚糖进一步低分子化,通过细胞壁进入微生物的细胞内,使遗传因子从DNA 到RNA 的转变过程受阻,造成微生物彻底无法繁殖
其它抗菌剂
具有遠紅外輻射功能的抗菌劑
這類抗菌劑有Mg-Al-Si-Zr-稀土系（白色）和Mn-Fe- Co-Ni-Cu-Cr系（黑色）等，是一種光熱轉換功能材 料。它從環境種吸收光和熱後，以遠紅外輻射能量形 式輸出。常溫下能發射出2～18微米波長的遠紅外線， 能啟動空氣和水，產生羥基自由基和活性氧，從而殺 死細菌。
润滑剂
概述
能改善塑料各层粒子之间及熔体与加工设备金属表面的摩擦力和粘附性，增大树脂的流动性，达到可调控树脂塑化时间，保持连续生产的助剂，即称之为润滑剂
应用范围
硬质PVC（PVC－U）、聚烯烃、聚苯乙烯，纤维素树脂、聚酰胺、ABS等热塑性树脂及各种热固性树脂如酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、聚氨酯及硅树脂等
PVC是极性很强的高分子物质，它在加工时具有以下两个不同于聚烯烃的特性
由于它是强极性高分子，分子间、分子内链段之间作用力较强，造成熔体粘度较高，流动性不好，使剪切作用增大而形成高摩擦热，并对金属加工设备有很强的粘附性
VC树脂极易热分解，分解温度在130～140℃，但加工温度却在180～200℃左右。极易导致熔体内部及靠近加工设备金属表面局部过热而造成热分解
润滑剂的化学结构及作用机理
内润滑剂
渗入PVC宏观粒子中，减少树脂初级粒子、分子及分子内部链段之间相互作用力，促进树脂塑化亦能降低熔体粘度的助剂
内润滑剂以化学的结合键方式起内润滑作用
PVC的内润滑剂：脂肪醇、脂肪酸单甘油酯、脂肪酸低级醇酯等
外润滑剂
能减少PVC宏观粒子之间及熔化的树脂与加工设备金属表面的摩擦力及粘附性、延迟树脂塑化时间的助剂
相容性与润滑作用
相容性好则为内润滑剂，否则为外润滑剂
影响塑料配料在加工中润滑性的因素
润滑剂化学结构的影响
1、环状分子比链状分子的润滑性差。
•2、在同系链状分子中，分子量越大，碳链越长，其外润滑性越好。
•3、链状分子的极性原子和双键增加其与聚合物的相容性，增强其内润滑性特征。
•4、链状分子的极性基团位于分子链端部比位于其它位置时的润滑性好。
•5、链状分子中，同碳数分子因存在支链会增加外润滑作用特征
树脂的影响
加工条件的影响
温度提高，部分润滑剂挥发而使润滑效果降低，但同时，提高温度促进润滑剂与聚合物的相容性，导致原来的外润滑剂变成内润滑剂。如压延或辊炼初期，金属皂和硬脂酸主要表现为外润滑作用，但随受热时间延长，外润滑作用较小，出现粘辊现象。
•提高加工过程的剪切作用，强迫相容性增加，外润滑性下降
润滑剂熔点和粘度的影响
在成型温度下具有最低粘度的润滑剂的膜层容易破坏
共混聚合物的影响
金属材质的影响
压延机的辊子用激冷铸铁加工而成，容易黏着聚合物。镀铬的压延辊则不易黏附
对挤出而言，螺杆及机筒内的套筒常用氮化钢、铬钢及镀铬钢，对塑料熔体的黏附性较小
其它助剂的影响
内、外润滑作用的平衡
标准
较合适的熔体流动性
较合适的塑化时间
较满意的防粘性
实验室中评价
内、外润滑剂用量均不足，其特点是塑化扭矩较大，熔体粘附性较严重、有可能提前热分解
内、外润滑剂用量均过量，其特点是析出较严重，制品力学性能下降（如试样较脆），二次加工性能较差，但其他实验数据均与内、外润滑平衡时相似
内润滑剂较少，外润滑剂较多，其特点：塑化时间较长、塑化扭矩较大，有可能有析出现象（外润滑剂过量）
内润滑剂较多，外润滑剂较少，其特点：塑化时间较短，有较重的粘附现象
润滑剂的选择
一般原则
要合理地兼顾PVC树脂的流动性，防粘性及塑化速率，就一定要使内、外润滑作用平衡，才能达到能经济、连续生产的目的
一般实验程序
标准样
改变PVC熔体流动性，即熔体粘度（塑化扭矩值）
在基本调整好流动性的前提下，通过改变外润滑剂的品种与数量来调整塑化时间（即塑化速度）
润滑剂还应具有的其他性能
对塑料性能应无不良影响。如对光、热稳定性、力学性能、电性能、透明性、毒性及二次加工性能等均无不良影响
润滑剂本身要有优良的光热稳定性及化学稳定性
分散性好
低挥发性
与其他助剂的协同效应
一些国产常用的润滑剂
内润滑剂
一般为硬脂酸的酯类、皂类或多羟基的部分酯化物及酰胺类化合物
硬脂酸丁酯、单油酸甘油酯、硬脂酸单甘油酯、羟基硬脂酸、硬脂及油酸酰胺、硬脂酸钙
内、外润滑剂
硬脂酸、硬脂醇、褐煤酸及其衍生物（皂、酯）、三羟基硬脂酸甘油酯、OPE双硬脂酰胺
外润滑剂
OPE蜡、PE蜡、石蜡、硬脂酸铅、二碱式硬脂酸铅、硬脂酸与多元醇二元酸的低分子聚合物
其他塑料用润滑剂
聚烯烃
聚苯乙烯
热塑性工程塑料
脱模剂
脱模剂一般用于注塑时使制品能顺利从模具中被顶出的场合。其作用是减少脱模力（粘附力），一般分为外涂脱模剂（把一种与塑料相容性极小的物质涂覆在模具表面，例如硅油类）及润滑剂兼内脱模剂
与树脂不相容（或相容度极小）的物质均可作脱模剂
抗静电剂
概述
塑料与其他材料接触或摩擦时会产生静电积累。积累的静电如不及时消除，可能导致静电吸附、吸尘、火化放电等，引起燃烧、爆炸
消除静电的方法
导电材料填充法
导电装置法
抗静电剂
外部涂敷法
内部添加法
塑料的静电防止机理
静电产生
接触时会发生结构内部电荷的重新分配，分离后，会产生静电
静电的消除和预防止
尽量控制静电的发生
尽快将其漏泄掉
考虑静电剂的润滑作用和吸湿作用
利用润滑性可减少塑料表面的摩擦，减少静电的发生
而更重要的是抗静电剂分子能排布于塑料表面，吸附大气中的水分子，形成一层“水膜”，这层膜在塑料表面可形成一层导电的通路，增加了塑料表面积聚的电荷通向大气的传导作用
种类
化学组成不同
硫酸衍生物
磷酸衍生物
胺类
季铵盐
咪唑类
环氧乙烷衍生物
抗静电剂分子中的亲水基能否电离
离子型
阳离子型
单官能团：硬脂基三甲基季铵盐酸盐，主要用于聚烯烃、ABS、聚碳酸酯
双官能团：抗静电剂硬脂酰胺丙基羟乙基季胺硝酸盐，主要用于聚酯、聚氯乙烯、聚乙烯薄及制品的抗静电剂
季胺盐类对高分子材料有较强的附着力，抗静电性好，是塑料中用得较多的一类抗静电剂，但对皮肤有刺激作用，且有毒，不适用于食品包装薄膜
阴离子型
单官能团型抗静电剂对壬基苯氧基丙基磺酸钠（NP），主要用于氯醋树脂、ABS、聚烯烃
多官能团抗静电剂烷基双（α－羟乙基胺磷酸酯），主要用于合成纤维
高分子型抗静电剂为聚丙烯酸盐、马来酸酐和其它不饱和单体共聚物的盐、聚苯乙烯苯磺酸等。主要用于纤维
阴离子抗静电剂，通常对皮肤无作用，又不影响塑料的着色，但在塑料中除酸性烷基磷酸酯或盐和烷基硫酸外，通常很少使用
两性离子型
烷基二羧甲基铵乙内酯，主要用于聚酯、尼龙等
十二烷基二甲基季乙内盐，主要用于聚酯、聚丙烯、尼龙
两性型的抗静电剂的最大特点是能与阴或阳离子型配合使用。它们均对聚合物有强的附着力，因而能发挥优良的抗静电性
非离子型
四溴双酚A主要用于ABS、环氧树脂、聚氨酯。同时也是阻燃剂。（兼有反应性）
硬脂酸单甘油酯类，如ADA-10M及ASA－10等主要用于聚烯烃类
一般非离子型的抗静电性较离子型差些，但热稳定性好，不易引起塑料老化，尤适用于低温条件下；还可与阴或阳离子型抗静电剂并用
冲击改性剂
概述
是一种高分子共聚物，其在高聚物中的分布是呈微观相分离的。以小尺寸的海岛结构分布在塑料基体中，起到增韧作用
ACR冲击改性剂
以低玻璃化温度（Tg）丙烯酸酯类单体聚合物为内核，以聚甲基丙烯酸甲酯等Tg较高的聚合物为壳层、具有两层或多层核－壳结构的复合聚合物
有效地提高聚氯乙烯的冲击强度，也可以用于环氧树脂、聚酰胺、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等低韧性和脆性聚合物的增韧改性
ACR冲击改性剂结构与增韧效果的关系
橡胶的增韧机理
微裂缝理论
多重裂纹理论
剪切屈服理论
增韧材料受力时, 裂纹和剪切带可同时产生, 裂纹和剪切带主要都是由橡胶粒子形成的应力集中处引发的, 而且裂纹和剪切带相互作用, 一些裂纹终止于剪切带上, 裂纹或银纹和剪切屈服的发生和发展消耗大量的能量, 因而显著提高了材料的冲击强度
银纹－剪切带理论
橡胶增韧塑料中, 由于橡胶粒子的存在, 应力埸不均匀, 橡胶起了应力集中的作用。应力集中使橡胶粒子表面引发银纹， 橡胶粒子对银纹有引发和控制作用,。因此材料的冲击性能提高
不同基质塑料的增韧, 其橡胶粒子要求有临界尺寸
基质自身的韧性愈好, 临界尺寸愈小
刚性有机填料的增韧机理
刚性有机粒子并不在树脂基体内引发银纹和剪切带, 而是在应力场作用下, 基体对刚性粒子产生强大应力, 使之发生脆-韧转变, 由于刚性粒子发生了“冷拉”大形变, 吸收了冲击、拉伸等能量, 从而提高其冲击或拉伸强度
需满足条件
刚性粒子的模量要大于基体树脂的模量, 而其泊松比要比基体树脂的小, 即要求被增韧的基体本身有一定的韧性
分散的刚性粒子与被增韧基体的界面粘结良好, 以满足应力传递条件
粒子的分散浓度适当
橡胶微粒增韧PVC、环氧树脂等聚合物均会产生“空穴”，产生“橡胶穴化“，使基体聚合物中的张力释放，并引发剪切屈服，从而使材料得到增韧
MBS冲击改性剂
MBS是甲基丙烯酸甲酯（M），丁二烯（B）及苯乙烯（S）的三元聚物，它具有典型的核－壳结构。由于其溶度参数（19.2～19.4）与PVC（19.4～19.8）相近，故两者的热力相容性较好，表现为与改性的PVC在室温下或低温下具有很高的抗冲击强度
由于它与PVC的折光指数相近，（MBS1.528~1.540, PVC1.530~1.538) , 故两者共混后容易达到均一的折射率，又MBS的粒径（0.1～0.25μ）小于可见光波长，故改性PVC可以保持透明性，因而得到广泛应用
增韧塑料简述
MBS和MABS为透明的增韧塑料
聚丙烯的低温冲击性能较差， 常用的共混体系有PP与LDPE、PP与乙丙橡胶、PP与SBS
超韧尼龙， 通过弹性体或韧性塑料如三元乙丙胶EPDM、EVA 或高压聚乙烯等与尼龙共混制得
抗氧剂
高分子材料老化
天然的还是合成的，在成型、贮存、使用过程中都会发生结构变化，逐渐地失去使用价值
老化后的材料表现为变色、变粘、变形、龟裂、脆化
物理化学性能方面的变化是．溶解性变差，耐热性降低，耐寒性变差等
机械性能方面：抗张强度、伸长率、抗冲击强度、疲劳强度等大大下降
在电性能方面：绝缘电阻、介电常数、击穿电压也发生不利的变化
高分子材料老化的原因
物理因素有光、热、应力、电场、射线等
化学因素有氧、臭氧、重金属离子、化学介质等
生物因素有微生物、昆虫的破坏
抑制老化
研究证明，高聚物对氧化作用的稳定性，不仅取决于各种高聚物的化学结构，如单双键，取代基等。而且也取决于高聚物的结晶度和结晶形态，以及其中残存的催化剂的性质和含量
设法改进高聚物的化学结构，如采用含有抗氧剂的乙烯基基团的单体进行共聚改性
消除不稳定活泼端基，该法主要用于聚缩醛类高聚物
添加抗氧剂，这是最常用的方法，所谓抗氧剂，是指对高聚物受氧化并出现老化现象能起到延缓或抑制作用的一类化学物质
不使用抗氧剂的塑料的缺点 <不同抗氧化剂的缺点.png>
聚合物的氧化降解
聚合物的热老化，实质上是一种在能量作用下的热氧老化
影响高分子热氧化因素
高分子化学结构
不同化学键离解所需能量不同；由于分支或某些基团的存在降低相应键键能；聚合物分子空间效应，如PS由于庞大苯基的屏蔽效应，其氧化稳定性比PP高
对环境因素最稳定的塑料：聚四氟乙烯，聚甲基硅氧烷，脲醛树脂
对光、热稳定性最差的塑料：聚丙烯、聚甲醛、ABS
高分子所含杂质的影响
各种金属对相同聚合物的热氧化影响大小不同，如对聚丙烯的影响： Co>Mn>Cu>Fe>V>Ni>Ti=Ca.Ag=Zn>Al>Mg>Cd
为防止金属对高聚物的催化氧化作用，必须在其中添加金属离子钝化剂
氧化诱导期
抗氧剂抑制聚合物的氧化作用机理
游离基终止剂
过氧化氢的分解剂
抗氧剂的分类
主抗氧剂
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
的主抗氧剂是酚类，这类抗氧剂的最大优点是：对塑料颜色影响最小，不污染制品而广泛用于塑料制品，一般无毒或低毒，可用于接触食品
受阻酚类抗氧剂
胺类抗氧剂
胺／酚协同作用
辅助抗氧剂
亚磷酸酯
硫醚类抗氧剂
金属钝化剂
抗氧剂在塑料中的应用
在聚丙烯中的应用
在聚乙烯中的应用
在苯乙烯系塑料中的应用
在ABS树脂中的应用
发泡剂
是橡胶货塑料形成微孔结构
种类
物理发泡剂
压缩气体
挥发性液体
可溶性固体
化学发泡剂
热敏性化合物
无极化学发泡剂
碳酸盐
碳酸氢铵
碳酸氢钠
亚硝酸盐
氢硼化钾，氢硼化钠
过氧化氢
有机化学发泡剂
优点
分散性好
分解温度范围窄
分解物为氮气
缺点
不稳定
产生热
易燃
亚硝基化合物
偶氮化合物
酰肼类化合物
尿素衍生物
特征
发泡量
分解温度
发泡助剂
尿素衍生物与氨基衍生物
有机酸
碱土金属氧化物
多元醇
有机硅