1、第二章第二章 添加劑添加劑 高分子材料是以聚合物為主體的多相復(fù)高分子材料是以聚合物為主體的多相復(fù)合體系。合體系。添加配合劑的目的添加配合劑的目的滿足性能上的要求滿足性能上的要求滿足成型加工的要求滿足成型加工的要求滿足經(jīng)濟(jì)上的要求滿足經(jīng)濟(jì)上的要求 各種添加劑在高分子材料中的功能不一。各種添加劑在高分子材料中的功能不一。 表表2-1 各種添加劑在高分子材料中的功能各種添加劑在高分子材料中的功能性能性能添加劑種類(lèi)添加劑種類(lèi)加工性能加工性能增塑劑、潤(rùn)滑劑、熱穩(wěn)定劑、加工助劑增塑劑、潤(rùn)滑劑、熱穩(wěn)定劑、加工助劑力學(xué)性能力學(xué)性能增塑劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、增韌劑、固化劑增塑劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、增韌劑、固化劑老化性能老化性能抗氧

2、劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑抗氧劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑降低成本降低成本填充劑、增容劑填充劑、增容劑其它性能其它性能發(fā)泡劑、阻燃劑、偶聯(lián)劑、抗靜電劑發(fā)泡劑、阻燃劑、偶聯(lián)劑、抗靜電劑1. 穩(wěn)定劑（防老劑）穩(wěn)定劑（防老劑） 因高分子結(jié)構(gòu)的特殊性，老化是高聚物因高分子結(jié)構(gòu)的特殊性，老化是高聚物的必然規(guī)律。的必然規(guī)律。高分子材料高分子材料使用和加工使用和加工受外界因素影響受外界因素影響分子結(jié)構(gòu)和使用性能變化分子結(jié)構(gòu)和使用性能變化高分子材料高分子材料防止和抑制老化防止和抑制老化改性改性加入穩(wěn)定劑加入穩(wěn)定劑1.1 熱穩(wěn)定劑熱穩(wěn)定劑以以PVC為例：為例： 聚氯乙烯、氯醚橡膠和聚甲醛等。聚氯乙烯、氯醚橡膠和聚甲醛等。

3、常用熱穩(wěn)定劑：常用熱穩(wěn)定劑：鉛鹽、硬酯酸鹽、有機(jī)錫、鉛鹽、硬酯酸鹽、有機(jī)錫、復(fù)合穩(wěn)定劑、稀土、環(huán)氧化合物等。復(fù)合穩(wěn)定劑、稀土、環(huán)氧化合物等。1.1.1 不穩(wěn)定機(jī)理不穩(wěn)定機(jī)理1.1.2 穩(wěn)定機(jī)理穩(wěn)定機(jī)理1.1.3 熱穩(wěn)定劑的種類(lèi)及選擇熱穩(wěn)定劑的種類(lèi)及選擇制品要求制品要求選擇熱穩(wěn)定劑的依據(jù)：選擇熱穩(wěn)定劑的依據(jù)：性能要求：透明、軟硬、毒性等性能要求：透明、軟硬、毒性等尺寸要求：薄型、面積大尺寸要求：薄型、面積大成型加工方法成型加工方法擠出成型擠出成型注射成型注射成型1.2 抗氧劑抗氧劑1.2.1 氧化機(jī)理氧化機(jī)理1.2.2 抗氧化機(jī)理抗氧化機(jī)理1.2.3 抗氧劑及其選用抗氧劑及其選用1.3 光穩(wěn)定劑

4、光穩(wěn)定劑2. 增塑劑增塑劑 高分子材料在使用中有些需要柔軟性，加高分子材料在使用中有些需要柔軟性，加工中需具有塑性，這與聚合物玻璃化溫度有關(guān)。工中需具有塑性，這與聚合物玻璃化溫度有關(guān)。使用上使用上加工上加工上 一般：一般：TgTc堅(jiān)硬，塑堅(jiān)硬，塑料料 所以在使用上，若要使所以在使用上，若要使聚合物柔軟，應(yīng)設(shè)法降低聚聚合物柔軟，應(yīng)設(shè)法降低聚合物的合物的Tg。 若聚合物太硬，各種配若聚合物太硬，各種配合劑不易混入，流動(dòng)性也差，合劑不易混入，流動(dòng)性也差，成型時(shí)動(dòng)力學(xué)消耗大。所以，成型時(shí)動(dòng)力學(xué)消耗大。所以，應(yīng)加入使聚合物柔軟些（應(yīng)加入使聚合物柔軟些（Tg下降）、流動(dòng)性增強(qiáng)的配合下降）、流動(dòng)性增強(qiáng)的配合

5、劑（增塑劑）。劑（增塑劑）。2.1 增塑劑的作用增塑劑的作用 增塑劑一般與聚合物互溶性較好，在聚合增塑劑一般與聚合物互溶性較好，在聚合物中有如下作用：物中有如下作用： 使配合劑和聚合物混合容易使配合劑和聚合物混合容易 聚合物都較硬，有些配合劑也是固體，硬聚合物都較硬，有些配合劑也是固體，硬與硬不易混合；加入增塑劑后，聚合物變軟，與硬不易混合；加入增塑劑后，聚合物變軟，易與配合劑混合均勻。易與配合劑混合均勻。 改善混合物加工工藝性能改善混合物加工工藝性能 加入增塑劑，大分子間的相互作用力下降，加入增塑劑，大分子間的相互作用力下降，材料材料Tg，Tm，Tg降低，流動(dòng)性提高，有利于加工。降低，流動(dòng)性

6、提高，有利于加工。 使制品在常溫下表現(xiàn)柔軟使制品在常溫下表現(xiàn)柔軟 使制品的耐寒性增加使制品的耐寒性增加2.2 增塑劑作用機(jī)理增塑劑作用機(jī)理 增塑劑一般是有機(jī)物，是高沸點(diǎn)的油類(lèi)或增塑劑一般是有機(jī)物，是高沸點(diǎn)的油類(lèi)或低熔點(diǎn)的固體。低熔點(diǎn)的固體。 非極性增塑劑非極性增塑劑 起增塑劑作用，增塑劑使聚合物分子之間起增塑劑作用，增塑劑使聚合物分子之間的距離增大，降低了聚合物分子間的作用力。的距離增大，降低了聚合物分子間的作用力。 增塑劑的增塑效果與其體積成正比：增塑劑的增塑效果與其體積成正比： Tg=KV 極性增塑劑極性增塑劑 起屏蔽作用，增塑劑分子中的極性基團(tuán)與起屏蔽作用，增塑劑分子中的極性基團(tuán)與聚合物

7、的極性基團(tuán)相互吸引，從而取代了聚合聚合物的極性基團(tuán)相互吸引，從而取代了聚合物分子間的極性基團(tuán)的相互吸引，降低了聚合物分子間的極性基團(tuán)的相互吸引，降低了聚合物的分子間的作用力。物的分子間的作用力。 增塑劑的增塑效果與其分子數(shù)有關(guān)：增塑劑的增塑效果與其分子數(shù)有關(guān)： Tg=Kn (同時(shí)體積效應(yīng)也起作用同時(shí)體積效應(yīng)也起作用) 增塑劑的性質(zhì)增塑劑的性質(zhì) 相容性相容性 穩(wěn)定性穩(wěn)定性 即在材料內(nèi)部的遷移性和在材料表面的揮發(fā)即在材料內(nèi)部的遷移性和在材料表面的揮發(fā)性。性。增塑劑的損失增塑劑的損失揮發(fā)揮發(fā)游移游移萃取萃取滲出滲出增塑劑從本身的聚合物向與其接觸增塑劑從本身的聚合物向與其接觸的另一聚合物中遷移的現(xiàn)象。

8、的另一聚合物中遷移的現(xiàn)象。與增塑劑對(duì)所接觸溶劑的溶解度有與增塑劑對(duì)所接觸溶劑的溶解度有關(guān)。關(guān)。 加工性加工性 凝膠化速度的影響凝膠化速度的影響 熱穩(wěn)定性的影響熱穩(wěn)定性的影響 粘性和潤(rùn)滑性的影響粘性和潤(rùn)滑性的影響 對(duì)材料性能的影響對(duì)材料性能的影響 增塑劑的選用增塑劑的選用 溶解度參數(shù)溶解度參數(shù) 分子量分子量 分子上的基團(tuán)分子上的基團(tuán) 塑料增塑劑塑料增塑劑 塑料增塑劑按化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為鄰苯二甲酸酯塑料增塑劑按化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為鄰苯二甲酸酯類(lèi)、脂肪族二元酸酯類(lèi)、磷酸酯類(lèi)、含氯化合物類(lèi)、脂肪族二元酸酯類(lèi)、磷酸酯類(lèi)、含氯化合物類(lèi)、環(huán)氧化合物類(lèi)、聚酯類(lèi)和多元醇酯類(lèi)等。類(lèi)、環(huán)氧化合物類(lèi)、聚酯類(lèi)和多元醇酯類(lèi)等。2.

9、3 增塑劑的主要品種增塑劑的主要品種 橡膠增塑劑橡膠增塑劑 橡膠增塑劑主要用于降低膠料的黏度、生熱橡膠增塑劑主要用于降低膠料的黏度、生熱和收縮變形，提高膠料的可塑性和流動(dòng)性，便于和收縮變形，提高膠料的可塑性和流動(dòng)性，便于壓延、壓出等成型操作，同時(shí)還能改善硫化膠的壓延、壓出等成型操作，同時(shí)還能改善硫化膠的某些物理機(jī)械性能。某些物理機(jī)械性能。橡膠增塑劑橡膠增塑劑 橡膠增塑劑橡膠增塑劑按作用原理按作用原理物理增塑劑（軟化劑物理增塑劑（軟化劑）化學(xué)增塑劑（塑解劑）化學(xué)增塑劑（塑解劑）（石油系、煤焦系、松系、（石油系、煤焦系、松系、合成酯類(lèi)、液體聚合物類(lèi)。）合成酯類(lèi)、液體聚合物類(lèi)。）（含硫化合物類(lèi)等。）

10、（含硫化合物類(lèi)等。）物理增塑劑物理增塑劑化學(xué)增塑劑化學(xué)增塑劑 軟化劑軟化劑 使橡膠溶脹，機(jī)理同使橡膠溶脹，機(jī)理同塑料增塑劑。塑料增塑劑。 塑解劑塑解劑 加速橡膠分子在塑煉時(shí)的加速橡膠分子在塑煉時(shí)的斷鏈作用，實(shí)際是起游離基接斷鏈作用，實(shí)際是起游離基接受體的作用，因此在缺氧和低受體的作用，因此在缺氧和低溫下同樣能起塑煉作用。溫下同樣能起塑煉作用。選用增塑劑應(yīng)考慮的問(wèn)題選用增塑劑應(yīng)考慮的問(wèn)題 相容性和穩(wěn)定性的協(xié)調(diào)相容性和穩(wěn)定性的協(xié)調(diào) 使用性能使用性能 增塑劑直接影響性能，耐熱制品選擇遷移性增塑劑直接影響性能，耐熱制品選擇遷移性小的，耐寒制品要考慮凝固點(diǎn)，還要考慮阻燃、小的，耐寒制品要考慮凝固點(diǎn)，還要

11、考慮阻燃、電性能、毒性等。應(yīng)性的在材料內(nèi)部的遷移性和電性能、毒性等。應(yīng)性的在材料內(nèi)部的遷移性和在材料表面的揮發(fā)性在材料表面的揮發(fā)性 加工工藝性能加工工藝性能 成本（用量）成本（用量） 并用并用3. 潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑劑3. 1 潤(rùn)滑劑的作用潤(rùn)滑劑的作用 主要是為了提高加工性能，降低熔體之主要是為了提高加工性能，降低熔體之間及熔體與加工設(shè)備之間的摩擦和粘附。間及熔體與加工設(shè)備之間的摩擦和粘附。 潤(rùn)滑劑和增塑劑有何不同？潤(rùn)滑劑和增塑劑有何不同？ 前者盡在加工中起作用，后者在加工中前者盡在加工中起作用，后者在加工中和使用中都起作用。和使用中都起作用。3. 2 潤(rùn)滑劑的品種和分類(lèi)潤(rùn)滑劑的品種和分類(lèi)內(nèi)潤(rùn)滑劑內(nèi)潤(rùn)

12、滑劑外潤(rùn)滑劑外潤(rùn)滑劑 與高聚物相容性好；與高聚物相容性好； 使聚合物分子鏈之間使聚合物分子鏈之間的內(nèi)聚能降低，熔體粘度的內(nèi)聚能降低，熔體粘度降低，聚合物的內(nèi)摩擦和降低，聚合物的內(nèi)摩擦和材料各組分的內(nèi)摩擦降低，材料各組分的內(nèi)摩擦降低，流動(dòng)性提高。流動(dòng)性提高。 與高聚物相容性差；與高聚物相容性差； 析出材料表面，粘附析出材料表面，粘附于設(shè)備接觸的表面，熔體于設(shè)備接觸的表面，熔體與設(shè)備之間的摩擦降低。與設(shè)備之間的摩擦降低。 潤(rùn)滑劑按化學(xué)組成和性質(zhì)可分為脂肪酸潤(rùn)滑劑按化學(xué)組成和性質(zhì)可分為脂肪酸及其金屬皂類(lèi)、酯類(lèi)、醇類(lèi)、酰胺類(lèi)、石蠟及其金屬皂類(lèi)、酯類(lèi)、醇類(lèi)、酰胺類(lèi)、石蠟及烴類(lèi)等。及烴類(lèi)等。3. 2 潤(rùn)滑

13、劑的分類(lèi)潤(rùn)滑劑的分類(lèi) 內(nèi)潤(rùn)滑劑：硬酯酸及其酯類(lèi)。內(nèi)潤(rùn)滑劑：硬酯酸及其酯類(lèi)。 外潤(rùn)滑劑：硬酯酸、石蠟等。外潤(rùn)滑劑：硬酯酸、石蠟等。 一般用量一般用量1%。 注意內(nèi)外潤(rùn)滑的平衡。注意內(nèi)外潤(rùn)滑的平衡。 有些熱穩(wěn)定劑具有潤(rùn)滑作用。有些熱穩(wěn)定劑具有潤(rùn)滑作用。4. 交聯(lián)配合劑交聯(lián)配合劑 高分子材料的交聯(lián)需要一定的條件：主高分子材料的交聯(lián)需要一定的條件：主要是加入交聯(lián)體系，并經(jīng)過(guò)一定的溫度和時(shí)要是加入交聯(lián)體系，并經(jīng)過(guò)一定的溫度和時(shí)間。間。 交聯(lián)結(jié)果：交聯(lián)結(jié)果： 材料的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化材料的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化 性能變化性能變化 符合要求符合要求4. 交聯(lián)配合劑交聯(lián)配合劑高分子三大合成材料高分子三大合成材料塑料塑

14、料纖維纖維橡膠（線性結(jié)構(gòu)）橡膠（線性結(jié)構(gòu)）硫化硫化網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)熱固性塑料熱固性塑料熱塑性塑料熱塑性塑料（線性結(jié)構(gòu)）（線性結(jié)構(gòu)）固化固化體型結(jié)構(gòu)體型結(jié)構(gòu)有些適當(dāng)交聯(lián)有些適當(dāng)交聯(lián)不交聯(lián)不交聯(lián)4. 1 常用的交聯(lián)配合劑常用的交聯(lián)配合劑使材料交聯(lián)的整個(gè)配合體系：使材料交聯(lián)的整個(gè)配合體系：交聯(lián)配合劑交聯(lián)配合劑交聯(lián)劑交聯(lián)劑促進(jìn)劑促進(jìn)劑活性劑（或稱促進(jìn)助劑）活性劑（或稱促進(jìn)助劑）防焦劑防焦劑 交聯(lián)劑交聯(lián)劑 硫磺硫磺適應(yīng)不飽和橡膠。適應(yīng)不飽和橡膠。 含硫化合物含硫化合物 過(guò)氧化物過(guò)氧化物 金屬氧化物金屬氧化物 起引發(fā)作用，本身并不交聯(lián)。主要用于起引發(fā)作用，本身并不交聯(lián)。主要用于飽和橡膠和樹(shù)脂。飽和橡膠和樹(shù)

15、脂。用于含鹵原子的橡膠中。用于含鹵原子的橡膠中。4. 1 常用的交聯(lián)配合劑常用的交聯(lián)配合劑 胺類(lèi)胺類(lèi) 交聯(lián)劑交聯(lián)劑主要用于熱固性塑料。主要用于熱固性塑料。 雙官能團(tuán)化合物雙官能團(tuán)化合物用于不飽和樹(shù)脂的用于不飽和樹(shù)脂的( (助助) )交聯(lián)劑。交聯(lián)劑。 合成樹(shù)脂合成樹(shù)脂 促進(jìn)劑促進(jìn)劑促進(jìn)劑作用促進(jìn)劑作用減小交聯(lián)劑用量減小交聯(lián)劑用量加快交聯(lián)速度加快交聯(lián)速度降低交聯(lián)溫度降低交聯(lián)溫度縮短交聯(lián)時(shí)間縮短交聯(lián)時(shí)間促進(jìn)劑分類(lèi)促進(jìn)劑分類(lèi)按化學(xué)結(jié)構(gòu)分按化學(xué)結(jié)構(gòu)分按與硫化氫按與硫化氫反應(yīng)性質(zhì)反應(yīng)性質(zhì)按促進(jìn)能力分按促進(jìn)能力分噻唑類(lèi)、秋蘭姆噻唑類(lèi)、秋蘭姆類(lèi)、胍類(lèi)、次磺類(lèi)、胍類(lèi)、次磺酰胺、硫脲類(lèi)。酰胺、硫脲類(lèi)。酸性、堿性、

16、中性。酸性、堿性、中性。以以M（硫醇基苯并硫醇基苯并噻唑噻唑）為強(qiáng)促進(jìn)劑，為強(qiáng)促進(jìn)劑，以此為標(biāo)準(zhǔn)。以此為標(biāo)準(zhǔn)。促進(jìn)能力促進(jìn)能力 M超促進(jìn)劑超促進(jìn)劑促進(jìn)能力促進(jìn)能力= =M強(qiáng)促進(jìn)劑強(qiáng)促進(jìn)劑促進(jìn)能力促進(jìn)能力 M:DM TMTDMD2，多硫鍵。多硫鍵。由此形成線性橡膠大分子的交聯(lián)。由此形成線性橡膠大分子的交聯(lián)。ZnO和和HSt的作用的作用 作為活性劑，提高促進(jìn)劑的活性。作為活性劑，提高促進(jìn)劑的活性。 在結(jié)合相同硫的條件下，有在結(jié)合相同硫的條件下，有ZnO交聯(lián)的硫交聯(lián)的硫 化膠的交聯(lián)度遠(yuǎn)高于無(wú)化膠的交聯(lián)度遠(yuǎn)高于無(wú)ZnO硫化膠的交聯(lián)硫化膠的交聯(lián) 度。度。ZnO的作用的作用交聯(lián)數(shù)增加交聯(lián)數(shù)增加交聯(lián)鍵中硫原

17、子數(shù)目的減少交聯(lián)鍵中硫原子數(shù)目的減少多硫鍵的鍵能多硫鍵的鍵能 少硫鍵的鍵能少硫鍵的鍵能 無(wú)硫鍵的鍵能無(wú)硫鍵的鍵能作用機(jī)理作用機(jī)理 交聯(lián)鍵發(fā)生斷鏈后產(chǎn)生硫氫基，而氧化鋅交聯(lián)鍵發(fā)生斷鏈后產(chǎn)生硫氫基，而氧化鋅能與之反應(yīng)，使所斷裂的交聯(lián)鍵再次結(jié)合為能與之反應(yīng)，使所斷裂的交聯(lián)鍵再次結(jié)合為新的交聯(lián)鍵，所以新的交聯(lián)鍵總數(shù)沒(méi)有減少。新的交聯(lián)鍵，所以新的交聯(lián)鍵總數(shù)沒(méi)有減少。 硫化過(guò)程中產(chǎn)生的硫化氫會(huì)分解多硫鍵，硫化過(guò)程中產(chǎn)生的硫化氫會(huì)分解多硫鍵，使交聯(lián)鍵減少，而氧化鋅能與硫化氫反應(yīng)，避使交聯(lián)鍵減少，而氧化鋅能與硫化氫反應(yīng)，避免了多硫鍵的分解。免了多硫鍵的分解。 氧化鋅能與多硫鍵作用，脫出多硫鍵中的氧化鋅能與多硫

18、鍵作用，脫出多硫鍵中的硫原子。硫原子。作用機(jī)理作用機(jī)理 非硫磺交聯(lián)機(jī)理非硫磺交聯(lián)機(jī)理 含硫化合物含硫化合物 有機(jī)過(guò)氧化物有機(jī)過(guò)氧化物 金屬氧化物金屬氧化物氧化鋅、氧化鎂和氧化鉛等。氧化鋅、氧化鎂和氧化鉛等。交聯(lián)機(jī)理交聯(lián)機(jī)理 雙鍵和氯的轉(zhuǎn)移雙鍵和氯的轉(zhuǎn)移 脫氯脫氯以氧化鋅交聯(lián)氯丁橡膠為例：以氧化鋅交聯(lián)氯丁橡膠為例： 交聯(lián)交聯(lián)交聯(lián)機(jī)理交聯(lián)機(jī)理4. 3 交聯(lián)體系的選擇交聯(lián)體系的選擇 聚合物的種類(lèi)聚合物的種類(lèi)不同的聚合物選用不同的交聯(lián)體系。不同的聚合物選用不同的交聯(lián)體系。 聚合物的種類(lèi)聚合物的種類(lèi)不飽和橡膠不飽和橡膠硫磺、促進(jìn)劑和活性劑。硫磺、促進(jìn)劑和活性劑。飽和橡膠飽和橡膠過(guò)氧化合物。過(guò)氧化合物。有

19、極性基團(tuán)的橡膠有極性基團(tuán)的橡膠金屬氧化物。金屬氧化物。熱固性塑料熱固性塑料較多用胺類(lèi)。較多用胺類(lèi)。 制品的使用性能制品的使用性能 工藝性能工藝性能 其它添加劑的影響其它添加劑的影響5. 填充劑填充劑5. 1 填充劑的作用填充劑的作用 增量填充劑增量填充劑 補(bǔ)強(qiáng)劑補(bǔ)強(qiáng)劑填充劑填充劑用途用途作用作用增量劑增量劑橡膠橡膠 一般沒(méi)有補(bǔ)強(qiáng)作用，僅僅為了增加膠一般沒(méi)有補(bǔ)強(qiáng)作用，僅僅為了增加膠料體積，以節(jié)省生膠，降低成本。但有時(shí)料體積，以節(jié)省生膠，降低成本。但有時(shí)往往可改善工藝性能。增量劑最好體積大，往往可改善工藝性能。增量劑最好體積大，比重小。比重小。塑料塑料 雖不能提高警惕塑料的力學(xué)性能，但雖不能提高警

20、惕塑料的力學(xué)性能，但可改善塑料的成型加工性能?？少x予塑料可改善塑料的成型加工性能?？少x予塑料制品某些新的性能。制品某些新的性能。補(bǔ)強(qiáng)劑補(bǔ)強(qiáng)劑橡膠橡膠 提高硫化橡膠拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、提高硫化橡膠拉伸強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、定伸強(qiáng)度、耐磨性等物理（力學(xué)）性能。定伸強(qiáng)度、耐磨性等物理（力學(xué)）性能。5. 2 填充補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理填充補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理 填充劑作用機(jī)理填充劑作用機(jī)理 填充劑主要用在塑料中，除了降低成本外，填充劑主要用在塑料中，除了降低成本外，有時(shí)會(huì)改善塑料的某些性能，所以增量劑并不有時(shí)會(huì)改善塑料的某些性能，所以增量劑并不一定是對(duì)制品性能無(wú)影響的配合劑。一定是對(duì)制品性能無(wú)影響的配合劑。 粉狀填料的加入常常不是單純

21、的混合，有粉狀填料的加入常常不是單純的混合，有時(shí)與聚合物之間存在次價(jià)力，這種次價(jià)力不強(qiáng)時(shí)與聚合物之間存在次價(jià)力，這種次價(jià)力不強(qiáng)但有加和性。但有加和性。作用結(jié)果作用結(jié)果 改變聚合物的構(gòu)象平衡和松弛時(shí)間改變聚合物的構(gòu)象平衡和松弛時(shí)間 降低聚合物的結(jié)晶傾向和溶解度降低聚合物的結(jié)晶傾向和溶解度 提高聚合物玻璃化溫度和硬度提高聚合物玻璃化溫度和硬度 降低塑料的線膨脹系數(shù)和制品的成型收縮率降低塑料的線膨脹系數(shù)和制品的成型收縮率 填充劑超過(guò)一定用量，會(huì)使塑料強(qiáng)度降低填充劑超過(guò)一定用量，會(huì)使塑料強(qiáng)度降低 補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理 填強(qiáng)劑最典型的是用在橡膠中的填強(qiáng)劑最典型的是用在橡膠中的“炭黑炭黑”。 補(bǔ)強(qiáng)理論多：以補(bǔ)

22、強(qiáng)理論多：以“分子滑動(dòng)理論分子滑動(dòng)理論”為例。為例。 當(dāng)橡膠被拉伸時(shí)，分子鏈被當(dāng)橡膠被拉伸時(shí)，分子鏈被“各個(gè)擊破各個(gè)擊破”，所以強(qiáng)度低。而加入的炭黑具有表面活性，炭所以強(qiáng)度低。而加入的炭黑具有表面活性，炭黑與橡膠分子產(chǎn)生物理吸附。又因?yàn)樘亢谥械暮谂c橡膠分子產(chǎn)生物理吸附。又因?yàn)樘亢谥械幕钚曰鶊F(tuán)不是均勻分布的，在某些點(diǎn)上活性特活性基團(tuán)不是均勻分布的，在某些點(diǎn)上活性特別強(qiáng)，具有不配對(duì)電子，會(huì)與橡膠分子發(fā)生化別強(qiáng)，具有不配對(duì)電子，會(huì)與橡膠分子發(fā)生化學(xué)吸附，盡管吸附力不如化學(xué)鍵，但強(qiáng)于分子學(xué)吸附，盡管吸附力不如化學(xué)鍵，但強(qiáng)于分子間力。間力。分子滑動(dòng)理論分子滑動(dòng)理論 分子鏈容易在炭黑的表面滑動(dòng)，但不易和分

23、子鏈容易在炭黑的表面滑動(dòng)，但不易和炭黑脫離。這樣橡膠與炭黑就構(gòu)成一種能夠滑炭黑脫離。這樣橡膠與炭黑就構(gòu)成一種能夠滑動(dòng)的牢固的鍵。從而產(chǎn)生兩個(gè)補(bǔ)強(qiáng)效應(yīng)：動(dòng)的牢固的鍵。從而產(chǎn)生兩個(gè)補(bǔ)強(qiáng)效應(yīng)：分子滑動(dòng)理論分子滑動(dòng)理論 當(dāng)橡膠受外力作用而變形時(shí)，分子鏈的滑當(dāng)橡膠受外力作用而變形時(shí)，分子鏈的滑動(dòng)及大量的物理作用，能吸收外力動(dòng)及大量的物理作用，能吸收外力 的沖擊，對(duì)的沖擊，對(duì)外力引起的摩擦或滯后形變和沖擊起緩沖作用。外力引起的摩擦或滯后形變和沖擊起緩沖作用。 使應(yīng)力分布均勻：當(dāng)橡膠分子受力而拉伸使應(yīng)力分布均勻：當(dāng)橡膠分子受力而拉伸時(shí)，炭黑在分子間滑動(dòng)，炭黑間的距離就拉長(zhǎng)時(shí)，炭黑在分子間滑動(dòng)，炭黑間的距離就

24、拉長(zhǎng)了，分子就不是了，分子就不是“各個(gè)擊破各個(gè)擊破”，而是整體運(yùn)動(dòng)。，而是整體運(yùn)動(dòng)。5. 3 填充補(bǔ)強(qiáng)的因素填充補(bǔ)強(qiáng)的因素 粒子的大小粒子的大小0.1 1.0 10 m補(bǔ)強(qiáng)補(bǔ)強(qiáng) 補(bǔ)強(qiáng)作用差補(bǔ)強(qiáng)作用差 填充填充 粒子的形狀粒子的形狀球狀：炭黑球狀：炭黑片狀：云母片狀：云母針狀：石棉針狀：石棉補(bǔ)強(qiáng)效果增加補(bǔ)強(qiáng)效果增加 針狀、片狀粒針狀、片狀粒子會(huì)取向，使材料子會(huì)取向，使材料呈各向異性。呈各向異性。 粒子的表面性質(zhì)粒子的表面性質(zhì)5. 3 填充補(bǔ)強(qiáng)的因素填充補(bǔ)強(qiáng)的因素 粒子的結(jié)構(gòu)性粒子的結(jié)構(gòu)性 在眾多的補(bǔ)強(qiáng)劑中，僅炭黑具有結(jié)構(gòu)性。在眾多的補(bǔ)強(qiáng)劑中，僅炭黑具有結(jié)構(gòu)性。 在制造過(guò)程中，形成一次結(jié)構(gòu)（原結(jié)構(gòu)

25、）在制造過(guò)程中，形成一次結(jié)構(gòu)（原結(jié)構(gòu)） 在后加工處理過(guò)程中，形成二次結(jié)構(gòu)（次在后加工處理過(guò)程中，形成二次結(jié)構(gòu)（次結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)） 補(bǔ)強(qiáng)劑的用量補(bǔ)強(qiáng)劑的用量5. 4 常用的填充劑和補(bǔ)強(qiáng)劑常用的填充劑和補(bǔ)強(qiáng)劑碳酸鹽碳酸鹽碳酸鈣、碳酸鋇等碳酸鈣、碳酸鋇等填料填料化學(xué)成份化學(xué)成份形狀形狀無(wú)機(jī)無(wú)機(jī)有機(jī)有機(jī)木粉、果殼粉木粉、果殼粉硫酸鹽硫酸鹽金屬氧化物金屬氧化物金屬氫氧化物金屬氫氧化物金屬粉金屬粉含碳化合物含碳化合物碳素碳素碳黑碳黑硫酸鈣、硫酸鋇等硫酸鈣、硫酸鋇等鈦白粉、氧化鋅鈦白粉、氧化鋅氫氧化鋁等氫氧化鋁等銅粉等銅粉等滑石粉、白炭黑滑石粉、白炭黑云母粉、硅藻土等云母粉、硅藻土等粉狀粉狀粒狀粒狀片狀片狀纖維

26、狀纖維狀 常用填料品種及特性常用填料品種及特性(1) 碳酸鹽碳酸鹽 碳酸鹽類(lèi)型的填料以碳酸鈣為主。碳酸鹽類(lèi)型的填料以碳酸鈣為主。 碳酸鈣分為天然礦石磨碎而成的重質(zhì)碳酸鈣碳酸鈣分為天然礦石磨碎而成的重質(zhì)碳酸鈣 和用化學(xué)法生產(chǎn)的沉淀碳酸鈣又稱輕質(zhì)碳酸和用化學(xué)法生產(chǎn)的沉淀碳酸鈣又稱輕質(zhì)碳酸 鈣。鈣。 兩種天然碳酸鈣礦石來(lái)源于石灰?guī)r。兩種天然碳酸鈣礦石來(lái)源于石灰?guī)r。 重質(zhì)碳酸鈣密度為重質(zhì)碳酸鈣密度為2.62.94g/cm3，輕質(zhì)碳酸，輕質(zhì)碳酸 鈣密度為鈣密度為2.42.6g/cm3。 用途用途 增量，降低成本。增量，降低成本。 提高制品的耐熱性，例如在聚丙烯中添加提高制品的耐熱性，例如在聚丙烯中添加

27、40的的CaCO3，其熱變形溫度可提高，其熱變形溫度可提高20 左右。左右。 改進(jìn)塑料的散光性，起到遮光或消光的作改進(jìn)塑料的散光性，起到遮光或消光的作 用。用。 改善塑料制品的電鍍性能或印刷性能。改善塑料制品的電鍍性能或印刷性能。 減少制品尺寸收縮率，提高尺寸穩(wěn)定性。減少制品尺寸收縮率，提高尺寸穩(wěn)定性。(2) 硅硅酸鹽酸鹽滑石粉滑石粉 滑石是一種含水的、具有層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽滑石是一種含水的、具有層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽 礦物，化學(xué)式：礦物，化學(xué)式：Mg3(Si4O10)(OH)2。 密度為密度為2.72.8gcm3，吸油值，吸油值20%40%。 硬度是礦物填料中最小的一種。其顏色多樣，硬度是礦物填料中

28、最小的一種。其顏色多樣， 有珍珠或脂肪光澤。有珍珠或脂肪光澤。 在在380500時(shí)可失去締合水，時(shí)可失去締合水，800以上以上 時(shí)則失去結(jié)晶水?；谒新猿蕢A性，時(shí)則失去結(jié)晶水。滑石在水中略呈堿性， pH值為值為9.09.5。 滑石具有層狀結(jié)構(gòu)，相鄰的兩層靠微弱的滑石具有層狀結(jié)構(gòu)，相鄰的兩層靠微弱的 范德華力結(jié)合。在外力作用時(shí)，相鄰兩層范德華力結(jié)合。在外力作用時(shí)，相鄰兩層 之間極易產(chǎn)生滑移或相互脫離。因此滑石之間極易產(chǎn)生滑移或相互脫離。因此滑石 顆粒結(jié)構(gòu)基本形狀是片狀或鱗片狀。顆粒結(jié)構(gòu)基本形狀是片狀或鱗片狀。 滑石粉滑石粉高嶺土高嶺土 高嶺土是粘土中的一種，是一種水合硅酸鋁礦物高嶺土是粘土中

29、的一種，是一種水合硅酸鋁礦物 質(zhì)，其分子式可表達(dá)為質(zhì)，其分子式可表達(dá)為A12O32SiO22H2O。 它的單晶是一種雙層水合硅酸鋁，一層是二氧它的單晶是一種雙層水合硅酸鋁，一層是二氧 化硅，一層是水合氧化鋁，通過(guò)化學(xué)結(jié)合而成，化硅，一層是水合氧化鋁，通過(guò)化學(xué)結(jié)合而成， 具有六角形片狀構(gòu)型。在水中具有六角形片狀構(gòu)型。在水中pH值略呈酸性，值略呈酸性， 但其耐酸堿性在大多數(shù)情況下仍然很好。但其耐酸堿性在大多數(shù)情況下仍然很好。 高嶺土的密度為高嶺土的密度為2.602.63g/cm3，吸油值為，吸油值為 30% 50%，折射率為，折射率為1.56。云母云母 云母的主要成分是硅酸鉀鋁。云母的主要成分是硅

30、酸鉀鋁。 通常用作電氣絕緣材料的是硬質(zhì)云母也叫白通常用作電氣絕緣材料的是硬質(zhì)云母也叫白 云母，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式云母，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式KAl2(AlSi3O10)(OH)2； 此外還有紅云母、黑云母等。此外還有紅云母、黑云母等。 工業(yè)上使用云母常留下許多碎片可用作填料，工業(yè)上使用云母常留下許多碎片可用作填料， 但云母的粉碎細(xì)化比較困難，一般采用濕法粉但云母的粉碎細(xì)化比較困難，一般采用濕法粉 碎，因此在填充聚合物之前，需將水分烘除。碎，因此在填充聚合物之前，需將水分烘除。 可采用氣流粉碎方法制得細(xì)度達(dá)幾千目的云母可采用氣流粉碎方法制得細(xì)度達(dá)幾千目的云母 粉，但耗電多，價(jià)格較高。粉，但耗電多，價(jià)格較高。（3

31、）硫酸鹽硫酸鹽 天然硫酸鋇礦稱為重晶石，通過(guò)化學(xué)方天然硫酸鋇礦稱為重晶石，通過(guò)化學(xué)方 法制成的稱之為沉淀硫酸鋇。重晶石屬法制成的稱之為沉淀硫酸鋇。重晶石屬 斜方晶系，其密度為斜方晶系，其密度為4.254.5g/cm3，一，一 般為白色或灰色，而沉淀硫酸鋇的白度般為白色或灰色，而沉淀硫酸鋇的白度 可達(dá)到可達(dá)到90%以上。以上。 硫酸鋇能吸收硫酸鋇能吸收X射線和射線和射線。密度高，射線。密度高， 適用于要求高密度的填充塑料材料。適用于要求高密度的填充塑料材料。(4) 氧化物氧化物二氧化硅二氧化硅 二氧化硅在地殼中分布最多，占地殼氧化二氧化硅在地殼中分布最多，占地殼氧化 物的物的60左右，大部分形成

32、硅酸鹽礦物巖左右，大部分形成硅酸鹽礦物巖 石，一部分是以石英、硅石、硅砂、無(wú)定石，一部分是以石英、硅石、硅砂、無(wú)定 形硅石堆積而成。將這些巖石粉碎、分級(jí)、形硅石堆積而成。將這些巖石粉碎、分級(jí)、 精制或用化學(xué)反應(yīng)合成的二氧化硅都可作精制或用化學(xué)反應(yīng)合成的二氧化硅都可作 為塑料填料。一般天然硅石價(jià)廉、粒徑較為塑料填料。一般天然硅石價(jià)廉、粒徑較 大，而合成出來(lái)的二氧化硅價(jià)格較高、粒大，而合成出來(lái)的二氧化硅價(jià)格較高、粒 徑小，是一種超微細(xì)粒子填料。徑小，是一種超微細(xì)粒子填料。 合成出來(lái)的二氧化硅呈白色無(wú)定形微細(xì)合成出來(lái)的二氧化硅呈白色無(wú)定形微細(xì) 粉狀、質(zhì)輕，其原始粒子在粉狀、質(zhì)輕，其原始粒子在0.3微

33、米以下，微米以下， 吸潮后聚合成細(xì)顆粒，有很高的絕緣性，吸潮后聚合成細(xì)顆粒，有很高的絕緣性， 不溶于水和酸，溶于苛性鈉及氫氟酸。不溶于水和酸，溶于苛性鈉及氫氟酸。 在高溫下不分解，多孔，有吸水性，比在高溫下不分解，多孔，有吸水性，比 表面積很大，具有類(lèi)似碳黑的補(bǔ)強(qiáng)作用。表面積很大，具有類(lèi)似碳黑的補(bǔ)強(qiáng)作用。 所以也把這種合成出來(lái)的二氧化硅叫做所以也把這種合成出來(lái)的二氧化硅叫做 白炭黑。白炭黑。(4) 氧化物氧化物二氧化硅二氧化硅 二氧化硅密度為二氧化硅密度為2.65 g/cm3，莫氏硬度為，莫氏硬度為7， 在熱塑性塑料中起到了增強(qiáng)、提高硬度、在熱塑性塑料中起到了增強(qiáng)、提高硬度、 降低制品成型收縮

34、率、改善制品尺寸穩(wěn)降低制品成型收縮率、改善制品尺寸穩(wěn) 定性，改善電性能；在橡膠工業(yè)中是一定性，改善電性能；在橡膠工業(yè)中是一 種主要的補(bǔ)強(qiáng)劑。種主要的補(bǔ)強(qiáng)劑。(4) 氧化物氧化物二氧化硅二氧化硅(5) 單質(zhì)單質(zhì) 炭黑及碳纖維炭黑及碳纖維 金屬粉末及纖維金屬粉末及纖維炭黑炭黑 炭黑是一種以碳元素為主體的黑色粉末，炭黑是一種以碳元素為主體的黑色粉末， 根據(jù)生產(chǎn)方法不同，可以分為爐法炭黑、根據(jù)生產(chǎn)方法不同，可以分為爐法炭黑、 槽法炭黑、裂解法炭黑和乙炔炭黑。槽法炭黑、裂解法炭黑和乙炔炭黑。 炭黑是橡膠的常用填充劑與補(bǔ)強(qiáng)劑，同時(shí)炭黑是橡膠的常用填充劑與補(bǔ)強(qiáng)劑，同時(shí) 可以改善加工性能以及兼作黑色著色劑?？?/p>

35、以改善加工性能以及兼作黑色著色劑。 炭黑在塑料制品中也有應(yīng)用。可以發(fā)揮紫炭黑在塑料制品中也有應(yīng)用?？梢园l(fā)揮紫 外屏蔽劑的作用，也是一種著色劑。外屏蔽劑的作用，也是一種著色劑。 炭黑與部分塑料共混。炭黑與部分塑料共混。炭黑炭黑5.5 功能性填料功能性填料 填料在聚合物中的作用不僅限于改善基填料在聚合物中的作用不僅限于改善基體樹(shù)脂的力學(xué)性能，某些填料還能賦予聚合體樹(shù)脂的力學(xué)性能，某些填料還能賦予聚合物一些特殊功能如阻燃性、抗靜電性、導(dǎo)電物一些特殊功能如阻燃性、抗靜電性、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐磨潤(rùn)滑性及抗輻射性等。性、導(dǎo)熱性、耐磨潤(rùn)滑性及抗輻射性等。 阻燃性填料阻燃性填料 絕大多數(shù)聚合物都是易燃物質(zhì)。絕

36、大多數(shù)聚合物都是易燃物質(zhì)。 多數(shù)情況下加入碳酸鈣、滑石、高嶺土、多數(shù)情況下加入碳酸鈣、滑石、高嶺土、 云母等無(wú)機(jī)填料都會(huì)使填充聚合物復(fù)合云母等無(wú)機(jī)填料都會(huì)使填充聚合物復(fù)合 材料較基體樹(shù)脂的可燃性下降。材料較基體樹(shù)脂的可燃性下降。 還有一部分特殊無(wú)機(jī)填料具有獨(dú)特的阻還有一部分特殊無(wú)機(jī)填料具有獨(dú)特的阻 燃效果。燃效果。阻燃劑主要是有機(jī)阻燃劑阻燃劑主要是有機(jī)阻燃劑特點(diǎn)特點(diǎn) 熔點(diǎn)高熔點(diǎn)高 熱分解溫度高熱分解溫度高 化學(xué)穩(wěn)定性好化學(xué)穩(wěn)定性好 成型加工過(guò)程中不發(fā)生相變成型加工過(guò)程中不發(fā)生相變 不與其他組分化學(xué)反應(yīng)不與其他組分化學(xué)反應(yīng)主要的阻燃性填料品種主要的阻燃性填料品種 有機(jī)阻燃填料有機(jī)阻燃填料 溴系阻

37、燃劑溴系阻燃劑 氯系阻燃劑氯系阻燃劑 氮系阻燃劑氮系阻燃劑 無(wú)機(jī)阻燃填料無(wú)機(jī)阻燃填料 無(wú)機(jī)阻燃填料主要有氫氧化物、銻化合物、無(wú)機(jī)阻燃填料主要有氫氧化物、銻化合物、紅磷、聚磷酸銨、硼化合物等。紅磷、聚磷酸銨、硼化合物等。 無(wú)機(jī)阻燃填料的阻燃效率一般低于有機(jī)阻無(wú)機(jī)阻燃填料的阻燃效率一般低于有機(jī)阻燃劑。燃劑。 導(dǎo)電性填料導(dǎo)電性填料 靜電可使空氣中的塵埃吸附于制品上，降靜電可使空氣中的塵埃吸附于制品上，降 低了其商品價(jià)值。低了其商品價(jià)值。 在塑料進(jìn)行印刷加工時(shí)，靜電常會(huì)造成不良在塑料進(jìn)行印刷加工時(shí)，靜電常會(huì)造成不良 的加工結(jié)果。靜電使油墨或染料的附著不均，的加工結(jié)果。靜電使油墨或染料的附著不均， 造成

38、印刷和涂裝質(zhì)量不佳。造成印刷和涂裝質(zhì)量不佳。 靜電還會(huì)導(dǎo)致放電現(xiàn)象，而放電作用常會(huì)引靜電還會(huì)導(dǎo)致放電現(xiàn)象，而放電作用常會(huì)引 起電擊、著火、粉體爆炸等事故。起電擊、著火、粉體爆炸等事故。 聚合物用導(dǎo)電性填料主要包括炭黑、碳纖聚合物用導(dǎo)電性填料主要包括炭黑、碳纖 維和金屬粉末；維和金屬粉末； 當(dāng)加入量較少時(shí)導(dǎo)電性填料可以降低聚合當(dāng)加入量較少時(shí)導(dǎo)電性填料可以降低聚合 物的表面電阻率，提高聚合物的抗靜電性；物的表面電阻率，提高聚合物的抗靜電性； 加入量較多時(shí)則還可明顯提高聚合物的體加入量較多時(shí)則還可明顯提高聚合物的體 積電阻率，從而賦予聚合物一定的導(dǎo)電性。積電阻率，從而賦予聚合物一定的導(dǎo)電性。 導(dǎo)電性

39、填料導(dǎo)電性填料 抗靜電劑抗靜電劑 耐磨潤(rùn)滑型填料耐磨潤(rùn)滑型填料 常見(jiàn)的潤(rùn)滑型填料包括無(wú)機(jī)填料如二硫常見(jiàn)的潤(rùn)滑型填料包括無(wú)機(jī)填料如二硫 化鉬（化鉬（MOS2）、石墨、銅粉以及聚四）、石墨、銅粉以及聚四 氟乙烯、超高分子量聚乙烯等在加工過(guò)氟乙烯、超高分子量聚乙烯等在加工過(guò) 程中不發(fā)生相變也不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的有程中不發(fā)生相變也不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的有 機(jī)填料。機(jī)填料。 耐磨潤(rùn)滑型填料往往應(yīng)用于本身潤(rùn)滑性耐磨潤(rùn)滑型填料往往應(yīng)用于本身潤(rùn)滑性 就較好的聚合物品種、從而能進(jìn)一步發(fā)就較好的聚合物品種、從而能進(jìn)一步發(fā) 揮這些材料的特性，典型是聚甲醛。揮這些材料的特性，典型是聚甲醛。 抗輻射填料抗輻射填料 高分子材料在日

40、光或強(qiáng)的熒光下，將吸收紫高分子材料在日光或強(qiáng)的熒光下，將吸收紫 外光，引發(fā)自動(dòng)氧化，導(dǎo)致聚合物降解，使外光，引發(fā)自動(dòng)氧化，導(dǎo)致聚合物降解，使 制品的外觀和物理機(jī)械性能惡化。這一過(guò)程制品的外觀和物理機(jī)械性能惡化。這一過(guò)程 稱為稱為。 無(wú)機(jī)填料通常都能起到一定的光屏蔽作用，無(wú)機(jī)填料通常都能起到一定的光屏蔽作用， 從而提高聚合物材料的耐侯性。但作為專(zhuān)門(mén)從而提高聚合物材料的耐侯性。但作為專(zhuān)門(mén) 的光屏蔽劑，則主要有炭黑、氧化鋅和鈦白的光屏蔽劑，則主要有炭黑、氧化鋅和鈦白 粉。粉。 著色劑著色劑著色劑著色劑染料染料顏料顏料無(wú)機(jī)無(wú)機(jī)有機(jī)有機(jī)有機(jī)化合物占大部分有機(jī)化合物占大部分炭黑、金粉、銀粉、鈦炭黑、金粉、銀粉、鈦白粉、鋅鋇白、鉻黃等白粉、鋅鋇白、鉻黃等偶氮類(lèi)、酞菁類(lèi)等偶氮類(lèi)、酞菁類(lèi)等 無(wú)機(jī)顏料密度高、無(wú)機(jī)顏料密度高、熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性優(yōu)熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性優(yōu)于有機(jī)顏料。于有機(jī)顏料。 有機(jī)顏料密度小、有機(jī)顏料密度小、著色性和透明性優(yōu)于無(wú)著色性和透明性優(yōu)于無(wú)機(jī)顏料。機(jī)顏料。 發(fā)泡劑發(fā)泡劑 偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑 防霉劑防霉劑5.6