靜電劑增強(qiáng)著色第一頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二參考書參考書：1.塑料原料與助劑科技出版社段予忠2.塑料工業(yè)石油化學(xué)出版社上海合成樹脂研究所3.合成樹脂及塑料手冊(cè)化工部科技情報(bào)所4.橡膠塑料加工助劑化工出版社15.塑料加工技術(shù)應(yīng)用手冊(cè)機(jī)械出版社李祖德2023/6/72第二頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二第六章發(fā)泡劑1.目的：發(fā)泡劑是能使塑料形成具有微孔結(jié)構(gòu)的泡沫體（泡沫塑料）的一類助劑。泡沫塑料較固體聚合物密度小，省材料，并且有許多特出的氣固態(tài)相結(jié)合的有益性質(zhì)，如隔熱、隔音、消震；高分散的密閉氣孔增大了材料的浮力，使泡沫塑料適用于救生材料、浮球等水上制品。2023/6/73第三頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二2、發(fā)泡劑的分類按生產(chǎn)中使塑料形成泡孔結(jié)構(gòu)的過(guò)程，通常將發(fā)泡劑分成兩類，即物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑。物理發(fā)泡劑是指發(fā)泡劑在發(fā)泡過(guò)程中，本身通過(guò)物理狀態(tài)的變化來(lái)達(dá)到發(fā)泡的目的，形成泡沫細(xì)孔的一類化合物。如低沸點(diǎn)揮發(fā)性液體戊烷等在一定溫度下，由于受熱而在熔融塑料內(nèi)部汽化，產(chǎn)生大量氣體而使塑料膨脹，產(chǎn)生氣孔。又如將壓縮的氣體注入到擠出機(jī)料筒中，與熔融塑料在高壓下混合在一起，而當(dāng)熔融物料在模具出口處，由于壓力降低時(shí)，體積膨脹產(chǎn)生氣孔?；瘜W(xué)發(fā)泡劑是一種熱敏性化合物，在一定的溫度下，會(huì)分解而產(chǎn)生一種或多種氣體，從而使塑料膨脹形成泡沫體。2023/6/74第四頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二

3.1物理發(fā)泡劑。常用的物理發(fā)泡劑有丁烷、戊烷、二氯甲烷、氟氯烷（氟里昂11）氟里昂13、氟里昂113）等。丁烷、戊烷沸點(diǎn)低，發(fā)氣量大，常用于聚苯乙烯、聚烯烴等的物理發(fā)泡。氟里昂發(fā)泡劑對(duì)樹脂基體擴(kuò)散系數(shù)小，加之氟里昂氣體的絕熱性好，常用于硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，用作保溫材料。但是，由于氟里昂對(duì)地球臭氧層的破壞作用，從環(huán)保角度看，必將要被取代。3.2化學(xué)發(fā)泡劑。常用的品種有偶氮二甲酰胺（AC）、偶氮二甲酸鋇（BaAC）、偶氮二異丙酯（DIPA）、4,4’.氧代雙苯磺酰肼（OBSH）。OBSH為低溫發(fā)泡劑，分解溫度為140-160℃

，適用于低溫加工場(chǎng)合，可用于厚制品；DIPA

、OBSH為高溫發(fā)泡劑，分解溫度為240-250℃

，適用于高溫加工場(chǎng)合，用于聚丙烯、聚酰胺等的發(fā)泡。AC則是中溫發(fā)泡劑（空氣中分解溫度為195-210℃

），是塑料中用途最為廣泛、最重要的化學(xué)發(fā)泡劑。3.發(fā)泡劑常見品種2023/6/75第五頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二1、靜電及其危害塑料良好的電絕緣性擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍，但在某些場(chǎng)合，卻又表現(xiàn)出其不利的一面。塑料的高電阻率及低的吸水性（回潮率低），使其在受摩擦?xí)r容易引起靜電荷的積累。靜電積累會(huì)帶來(lái)一系列的危害：制品易吸附塵埃，影響制品的透明性、表面潔凈及美觀；生產(chǎn)過(guò)程中，靜電壓過(guò)高會(huì)影響正常操作；在某些使用場(chǎng)合，高壓靜電放電會(huì)引燃引爆，或產(chǎn)生電磁干擾，誘發(fā)意想不到的事故。因此，隨著塑料的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大，人們?cè)絹?lái)越注重塑料的抗靜電問題。2、抗靜電劑及其作用抗靜電劑是指添加于塑料中或涂敷于其制品表面，能夠降低表面電阻，適度增加導(dǎo)電性，從而防止制品上積累電荷的物質(zhì)。抗靜電劑主要是一些特殊品種的表面活性劑，其分子結(jié)構(gòu)可看成是由親油基、親水基和連接基三部分構(gòu)成。按親水基的性質(zhì)，可分為陽(yáng)離子型、陰離子型、兩性離子型和非離子型抗靜電劑。按使用方式，抗靜電劑可分為外部（涂敷）抗靜電劑和內(nèi)部（添加）抗靜電劑。

第七章抗靜電劑

2023/6/76第六頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二

1.各種碳黑（如乙炔法、爐法、槽法）、碳纖維、天然或人造石墨、金屬粉末、金屬粉末、金屬涂層玻璃珠、金屬氧化物粉末、金屬纖維、度銻的氧化錫、度銻和氧化錫的二氧化鈦、銀包復(fù)的玻璃絲、銀包復(fù)的玻璃箔、銅包復(fù)的石墨纖維、不銹鋼纖維、鎳?yán)w維、鎳包復(fù)碳纖維、鋁纖維、銀或鋁或銅包復(fù)的陶瓷微珠、銅或不銹鋼或鋁包復(fù)的云母、鋅錫合金、鋅鋁合金、鋁箔等。2.陽(yáng)粒子型抗靜電劑有：四烷基銨鹽、三烷基銨鹽等。3.陰離子型抗靜電劑有：烷基磺酸鹽、烷基苯磺酸鹽、烷基硫酸酯、磷酸烷基酯等。4.兩性離子型抗靜電劑有：烷基甜菜堿、咪唑磷兩性電解質(zhì)。5.非離子型抗靜電劑：聚氧化乙烯烷基胺或者其酯類、甘油脂肪酸酯、山梨糖醇酐脂肪酸酯、聚氧化乙烯脂肪乙醚、聚氧化乙烯烷基苯醚、聚乙二醇酯脂肪酸酯。6.其他還有高分子型抗靜電劑：如乙二胺的環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷加成物、辛烷基苯乙烯和苯乙烯磺酸共聚型聚皂等。

3.抗靜電劑常見品種2023/6/77第七頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二1.減輕摩擦，減少靜電荷產(chǎn)生?？轨o電劑能增加制品表面的平滑性，增加摩擦體間隙之間的介電常數(shù)，相應(yīng)減少電荷的產(chǎn)生。2.提高塑料制品表面的吸濕性，從而使靜電荷盡快泄漏，防止靜電荷的積累。3.降低表面電阻率，有利于靜電荷的傳導(dǎo)。表面活性劑結(jié)構(gòu)類型的抗靜電劑，通常能使制品表面電阻率降至109Ω，如果要求制品達(dá)到更低表面電阻率，最好采用添加導(dǎo)電填料的方式。導(dǎo)電填料實(shí)際上可看成是永久性的防靜電材料，不過(guò)它不適用于透明制品。

4.抗靜電劑發(fā)揮作用的途徑2023/6/78第八頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二1、增強(qiáng)劑是指能顯著提高塑料力學(xué)強(qiáng)度的填充劑，主要是纖維狀物質(zhì)，如玻璃纖維、碳纖維、石墨纖維等，其中玻璃纖維用量約占2/3。碳纖維由有機(jī)纖維在高溫下和惰性氣體保護(hù)下燒制而成。所用的有機(jī)纖維可以是粘膠纖維、聚丙烯腈纖維、木質(zhì)素)聚乙烯醇等。原料纖維在燒制溫度達(dá)到1千多度高溫時(shí)，就已全部成為碳元素組成的纖維，其導(dǎo)電性可接近金屬，強(qiáng)度和拉伸彈性模量也大大提高。作為高強(qiáng)度、高彈性模量的增強(qiáng)型填料，碳纖維已實(shí)用于宇航領(lǐng)域的熱固性增強(qiáng)材料，如火箭噴管的磨蝕材料。利用碳纖維的優(yōu)良導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，在熱塑性塑料中使用碳纖維也具有良好的換熱和抗靜電效果。第八章增強(qiáng)劑、著色劑2023/6/79第九頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二玻璃纖維顧名思義是用玻璃制成的纖維。玻璃是一種非晶體，受熱時(shí)可由固態(tài)逐漸軟化、熔融，并具有一定的流動(dòng)性，此時(shí)將其拉成絲。就可以制成玻璃纖維。通常用于塑料增強(qiáng)改性的玻纖的直徑為6-15μm，屬于高中級(jí)玻纖，其拉伸強(qiáng)度在(1000-3000MPa。按玻璃成分可分為有堿玻纖和無(wú)堿玻纖，前者主要成分為鈣鈉硅酸鹽，后者主要成分為鋁硼硅酸鹽。有堿玻璃纖維來(lái)源廣、成本低、耐酸性好，但易與水發(fā)生水解，析出的堿又會(huì)與空氣中的CO2起作用，發(fā)生所謂的“風(fēng)化”現(xiàn)象。有堿玻纖的力學(xué)強(qiáng)度比無(wú)堿的低8-10%，且耐水性和電絕緣性都比較差。有堿玻纖又分為中堿玻纖（用C代表）和高玻璃纖維2023/6/710第十頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二堿玻纖（用A代表），前者堿金屬氧化物含量為8-12%，可以用來(lái)制作要求不太高的增強(qiáng)塑料；后者堿金屬氧化物含量為14-15%，此種玻纖一般不用于增強(qiáng)塑料。無(wú)堿玻璃纖維（用E表示），其堿金屬氧化物含量<1%，具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性和力學(xué)性能，但價(jià)格較高。使用玻璃纖維可使填充塑料具有高拉伸強(qiáng)度、撓曲強(qiáng)度和彈性模量，同時(shí)還可以提高熱變形溫度、尺寸穩(wěn)定性、克服冷流性等，但由于玻纖的長(zhǎng)徑比高，在模塑制品成型時(shí)往往會(huì)使纖維沿長(zhǎng)度方向取向，造成各向異性，這是需要在使用時(shí)特別加以注意的。玻璃纖維2023/6/711第十一頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二2、著色劑加入到塑料中的著色劑，可以具有如下功能：1）美化產(chǎn)品，使制品光彩奪目，提高制品的商品價(jià)值。2）賦予制品某種特殊功能，例如可作為辯認(rèn)標(biāo)志，或起隱蔽偽裝作用，或善制品的某些性能。例如可改善光學(xué)性能、耐候性等。3.著色劑的分類著色劑可分為兩大類，即染料和顏料3.1染料：染色能力特強(qiáng)，透明性極好（分子形式分散），但不耐高溫，適合于塑料的品種太少。如還原桃紅、分散橙等。3.2顏料：包括有機(jī)顏料和無(wú)機(jī)顏料有機(jī)顏料：色澤鮮艷，著色力強(qiáng)、透明性好，耐熱、光性不如無(wú)機(jī)顏料。

常用品種有偶氮顏料、酞青顏料和雜環(huán)顏料無(wú)機(jī)顏料：其耐熱、光穩(wěn)定性一般較有機(jī)顏料好，而且價(jià)廉，但色彩鮮艷程度差，著色力低，在透明制品中不能使用。主要品種有：鉻顏料、鎘顏料、鐵氧顏料、鈦白顏料、碳黑顏料等。3、著色劑分類2023/6/712第十二頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二著色劑配制方法、使用注意事項(xiàng)

4.配制方法常用三種形式：即粉、色母料（50~200倍）、色漿用量一般在0.01~2%5.使用注意事項(xiàng)5.1加工溫度下不變色，不分解。例如PVC165~195℃可選用顏色品種較多，PC、PA為250℃以上，可選用品種極少。5.2軟質(zhì)PVC，不能使用染料做著色劑。因?yàn)椴环€(wěn)定，易與增塑劑結(jié)合，出現(xiàn)遷移。5.3PVC不能使用鎘紅和群青，因二者與HCl反應(yīng)。2023/6/713第十三頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二是指能增強(qiáng)聚合物與填充劑或增強(qiáng)劑界面結(jié)合力的物質(zhì)，如硅烷和鈦酸酯等。硅烷用于玻璃纖維和含硅原子的各種填充劑和增強(qiáng)劑。鈦酸酯則用于無(wú)硅物料，如炭黑、金屬氧化物、碳酸鈣及顏料等。在復(fù)合材料中連續(xù)的聚合物基體是通過(guò)兩種組分的界面把所施加的應(yīng)力傳遞給增強(qiáng)用的不連續(xù)相。如果有水存在，這種界面結(jié)合和往往會(huì)減弱，但是，如果使用偶聯(lián)劑，就可保持很強(qiáng)的界面健。鈦酸酯偶聯(lián)劑與固體表面的反應(yīng)如下：1偶聯(lián)劑2023/6/714第十四頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二這樣，鈦酸--烷基酯在填充劑表面形成一層氧化鈦單分子層，從而降低了表面能，使填充聚合物的粘度下降，并提高生產(chǎn)效率。

2、偶聯(lián)劑作用機(jī)理2023/6/715第十五頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.1化學(xué)鍵合理論該理論認(rèn)為偶聯(lián)劑分子中含有一種化學(xué)官能團(tuán)，能與玻璃纖維表面的硅醇基團(tuán)或其他無(wú)機(jī)填料表面的分子作用形成共價(jià)鍵;此外，偶聯(lián)劑還含有至少一種別的不同的官能團(tuán)可與聚合物分子鍵合，以獲得良好的界面結(jié)合，偶聯(lián)劑就起著在無(wú)機(jī)相與有機(jī)相之間相互連接的橋梁似的作用。下面以硅烷偶聯(lián)劑，通式以(YR)nSiX4-n表示(n=1,2)為例來(lái)說(shuō)明化學(xué)鍵理論。例如氨丙基三乙基硅烷NH2CH2CH2Si(OC2H5)3，當(dāng)用它處理無(wú)機(jī)填料時(shí)(如玻璃纖維等)，硅烷首先水解變成硅醇，接著硅醇基與無(wú)機(jī)填料發(fā)生脫水反應(yīng)，進(jìn)行化學(xué)鍵連接，反應(yīng)式如下:2偶聯(lián)劑作用理論解釋2023/6/716第十六頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二

2.2浸潤(rùn)效應(yīng)和表面能理論1963年，Zisman在回顧與粘合有關(guān)的表面化學(xué)和表面能的己知方面內(nèi)容時(shí)，曾得出結(jié)論，在復(fù)合材料的制造中，液態(tài)樹脂對(duì)被粘物的良好浸潤(rùn)是頭等重要的，如果能獲得的完全的浸潤(rùn)，那么樹脂對(duì)高能表面的物理吸附將提供高于有機(jī)樹脂的內(nèi)聚強(qiáng)度的粘接強(qiáng)度2偶聯(lián)劑作用理論解釋2023/6/717第十七頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二2偶聯(lián)劑作用理論解釋2.3可變形層理論為了緩和復(fù)合材料冷卻時(shí)由于樹脂和填料之間熱收縮率的不同而產(chǎn)生的界面應(yīng)力，就希望與處理過(guò)的無(wú)機(jī)物鄰接的樹脂界面是一個(gè)柔曲性的可變形相，這樣復(fù)合材料的韌性最大。偶聯(lián)劑處理過(guò)的無(wú)機(jī)物可能會(huì)優(yōu)先吸收樹脂中的某一配合劑，相間區(qū)域的不均衡固化，可能導(dǎo)致一個(gè)比偶聯(lián)劑在聚合物與填料之間的多分子層厚得多的撓性樹脂層，這一層就被稱為可變形層。該層能松弛界面應(yīng)力，阻止界面裂縫的擴(kuò)展，因而改善了界面的結(jié)合強(qiáng)度，提高了復(fù)合材料的機(jī)械性能。

2023/6/718第十八頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二2.4約束層理論

與可變形層理論相對(duì)，約束層理論認(rèn)為在無(wú)機(jī)填料區(qū)域內(nèi)的樹脂應(yīng)具有介于無(wú)機(jī)填料和基質(zhì)樹脂之間的模量，而偶聯(lián)劑的功能就在于將聚合物結(jié)構(gòu)“緊束”在相間區(qū)域內(nèi)。從增強(qiáng)后的復(fù)合材料的性能來(lái)看，要獲得最大的粘接力和耐水解性能，需要在界面處有一約束層。

。

2偶聯(lián)劑作用理論解釋2023/6/719第十九頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二偶聯(lián)劑的種類繁多，主要有硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酷偶聯(lián)劑、鋁酸酷偶聯(lián)劑、鋁鋯偶聯(lián)劑、磷酸酯偶聯(lián)劑、硼酸酯偶聯(lián)劑、鉻絡(luò)合物及其它高級(jí)脂肪酸、醇、酯的偶聯(lián)劑等，目前應(yīng)用范圍最廣的是硅烷偶聯(lián)劑和鈦酸酯偶聯(lián)劑。3.1硅烷偶聯(lián)劑硅烷偶聯(lián)劑可用于多種無(wú)機(jī)填充劑，其中在含硅酸成分多的玻璃纖維、石英粉及白炭黑中效果最好，在陶土和水合氧化鋁中次之，對(duì)不含游離水的碳酸鈣效果欠佳。

3、偶聯(lián)劑品種2023/6/720第二十頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二

3.2鈦酸酷偶聯(lián)劑

碳酸鈣在橡膠、塑料工業(yè)中是一種很重要的填料。通過(guò)鈦酸酯偶聯(lián)劑對(duì)其改性，可大大增強(qiáng)碳酸鈣的用量，提高其對(duì)橡膠的補(bǔ)強(qiáng)作用。鈦酸酯偶聯(lián)劑還大量用于其它無(wú)機(jī)填料的表面改性中L引，特別是在磁性復(fù)合材料和磁性記錄材料方面的應(yīng)用，具有高填充性、耐熱性，可提高磁性粒子與樹脂的粘合性、彈性及磁性的穩(wěn)定性；用于導(dǎo)電性復(fù)合材料或涂料中，通過(guò)利用銅粉作導(dǎo)電基質(zhì)，可提高材料的分散性、耐濕性、致密性和導(dǎo)電性

3.3有機(jī)鉻偶聯(lián)劑有機(jī)鉻偶聯(lián)劑即鉻合物偶聯(lián)劑，系由不飽和有機(jī)酸與三價(jià)鉻原子形成的配位型金屬絡(luò)合物。有機(jī)鉻偶聯(lián)劑在玻璃纖維增強(qiáng)塑料中偶聯(lián)效果較好，且成本較低。但其品種單調(diào)，適用范圍即偶聯(lián)效果均不及硅烷及鈦酸酯偶聯(lián)劑。其主要品種是甲基丙烯酸氯化鉻絡(luò)合物。它們一端含有活潑的不飽和基團(tuán)，可與高聚物基料反應(yīng)，另一端依靠配價(jià)的絡(luò)原子與玻璃纖維表面硅氧基結(jié)合

3、偶聯(lián)劑品種2023/6/721第二十一頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二3.4鋁酸醋偶聯(lián)劑這類偶聯(lián)劑是國(guó)內(nèi)自行開發(fā)的品種，鋁酸酷偶聯(lián)劑目前有四個(gè)牌號(hào)?？筛纳浦破返奈锢頇C(jī)械性能，如提高抗沖擊強(qiáng)度，提高熱變型溫度，可與鈦酸酯偶聯(lián)劑相媲美。另外其成本低，價(jià)格僅為鈦酸酯偶聯(lián)劑的一半，具有色淺，無(wú)毒，使用方便等特點(diǎn)熱穩(wěn)定性比鈦酸酯還好，它與鈦系偶聯(lián)劑的最大差異在于對(duì)炭黑等顏料的分散性有極優(yōu)的效果，因此在涂料方面的應(yīng)用甚多。鋁酸酯偶聯(lián)劑是由福建師范大學(xué)研制的一種新型偶聯(lián)劑

，其結(jié)構(gòu)與鈦酸酯偶聯(lián)劑類似，分子中存在兩類活性基團(tuán)，一類可與無(wú)機(jī)填料表面作用；另一類可與樹脂分子纏結(jié)，由此在無(wú)機(jī)填料與基體樹脂之間產(chǎn)生偶聯(lián)作用。3、偶聯(lián)劑品種2023/6/722第二十二頁(yè)，共二十六頁(yè)，編輯于2023年，星期二3.5鋁鋯偶聯(lián)劑鋁鋯偶聯(lián)劑是美國(guó)CAVEDON化學(xué)公司于1983年成功開發(fā)的，該產(chǎn)品是含鋁酸鋯的低分子量無(wú)機(jī)聚合物，在其分子主鏈上絡(luò)合兩種有機(jī)配位基。一種配位基賦予偶聯(lián)劑良好的羥基穩(wěn)定性和水解穩(wěn)定性，另一配位基可賦予偶聯(lián)劑有良好的有機(jī)反應(yīng)性。鋁鋯偶聯(lián)劑與無(wú)機(jī)填料的反應(yīng)主要是通過(guò)Al-Zr之間的蟄合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。由于其對(duì)無(wú)機(jī)填料的表面改性不可逆，故不僅可以改善填料的分散性及降低體系的粘度，而且由于有機(jī)官能團(tuán)的作用，大大提高了填料和基料的結(jié)合力，增強(qiáng)復(fù)