情景1任务一、聚乙烯阻燃料用原材料的选择.ppt

,材料改性技术,1、课程性质及作用 2、课时分配 3、考核方式 4、课程内容设计 5、参考书,一、课程性质及作用,材料改性技术是高职高专材料工程技术专业一门主干核心学习领域. 材料改性技术的主要任务以典型高分子产品改性技术为载体，用实训项目来检验教学效果，通过项目教学，使学生通过本课程的学习，理解材料改性的基本原理，掌握材料改性的基本工艺过程、技术要点与改性材料的物性变化，具有对高分子材料改性初步设计能力，为毕业设计、顶岗实习及今后从事材料生产打下良好基础。,材料改性技术,二、课时分配 本课程计划总学时64课时，其中理论课时为40，实训课时为24。 三、考核方式 平时占40%（含期中测验），实验占20%，期末占40% 。,四、 课 程 内 容 及 设 计,材料改性技术,五、主要参考书： 1、高分子性能检测国家标准 2、高分子改性技术 3、高分子材料成型工艺 4、高分子材料成型设备,材料改性技术,任务一、聚乙烯阻燃料用原材料选用,2019/2/18,9,讨论： 1、不同的制品对材料性能的要求有哪些？（如水杯、塑料盆、矿泉水瓶、工艺品等） 2、当现有原材料不能满足制品要求时如何处理？（两种办法） （1）更换原材料 （2）对现有材料改性,材料改性技术,情景1、聚乙烯阻燃料的生产 任务一、聚乙烯阻燃料用原材料的选择 内容： 1、聚乙烯树脂及其选择 2、填充剂及其选择 3、阻燃剂及阻燃体系的选择,材料改性技术,教学目标： 知识目标： 1、了解聚乙烯的结构、性能及用途； 2、理解填充剂的作用及性质； 3、掌握填充剂的选用原则 能力目标： 1能够根据塑料的用途选择聚合物改性方法 2能根据填充剂的性质合理选择填料,聚乙烯的结构 Polyethylene (PE),单体 Mer unit 聚合物链 Polymer chain,聚乙烯种类,1）低密度聚乙烯 （ LDPE ） 高压在150一300MPa的压力、180一200下以氧气或有机过氧化物为引发剂，按自由基聚合机理使乙烯聚合而得聚乙烯。 2）高密度聚乙烯（ HDPE）低压低温聚合 齐格勒-纳塔催化剂，其机械性能为各种PE中最好。 3）线形、低密度聚乙烯（LLDPE），环境应力开裂性最高; 4） 超高分子量聚乙烯（UHMWPE） 5） 经交联处理的LDPE已大量用于制作电缆的绝缘层（PE-Cl） 6）氯化聚乙烯（PE-C）、乙烯/乙酸乙烯酯共聚物（EVA）、茂金属催化聚乙烯（MPE）,聚乙烯种类,按相对分子质量大小： 11万以下为中等分子量聚乙烯 1125万为高分子量聚乙烯 5150万为特高分子量聚乙烯 150万以上称为超高分子量聚乙烯（UltraHigh Molecular Weight Polyethylene ，UHMWPE）,聚乙烯性能,外观：白色蜡状半透明材料，柔而韧； 密度：比水轻； 毒性：无毒； 介电性能：优异； 燃烧特性：易燃，且离火后继续燃烧，火焰上端呈黄色而下端为蓝色，燃烧时产生熔融滴落； 透水率：低，有机蒸气透过率较大，易透过非极性气体 O2 N2 CO2 ； 透明度：随结晶度增加而下降，支链阻碍结晶 结晶度 LDPELLDPEHDPE,聚乙烯性能,熔点：线性高密度PE132-135，支化低密度PE112且范围宽； 溶解性：常温下不溶于任何已知溶剂中，仅矿物油、凡士林、植物油、脂肪等能使其溶胀。 化学稳定性：优异。室温下耐盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸；发烟硫酸、浓硝酸、硝化混酸、铬酸-硫酸混合液在室温下能缓慢溶解；90，硫酸和硝酸能迅速破坏PE； PE的耐热性不好：LDPE使用温度60 ，HDPE使用温度80 。,聚乙烯性能,力学性能：结晶部分较高强度；非结晶区良好的柔性和弹性；力学性能随分子量增大而提高，分子量150万的PE极为坚韧（优异的工程塑料）。,PE成型加工： 因LDPE、HDPE的流动性好，加工温度低，粘度大小适中，分解温度低，在惰性气体中高温度300不分解，所以是一种加工性能很好的塑料。 LLDPE的粘度稍高，易发生熔体破裂，需增加加入加工助剂；加工温度稍高，可达200215。 聚乙烯的吸水率低，加工前不需要干燥处理。 聚乙烯制品在冷却过程中容易结晶，因此，在加工过程中应注意模温。以控制制品的结晶度，使之具有不同的性能。 聚乙烯的成型收缩率大，在设计模具时一定要考虑。,聚乙烯树脂及其选择,PE应用,聚乙烯树脂及其选择,1、讨论一下：聚乙烯阻燃板材要选择哪种类型的聚乙烯树脂？ 2、结合聚乙烯树脂的性能分析聚乙烯阻燃料的组分？,PE基木塑配方 PVC基木塑配方,HDPE 100 Eva 10 木粉30 马来酸酐接枝PE 8 KH550 0.5,PVC树脂粉 100 份 木粉 40份 碳酸钙 15份 PVC复合稳定剂： 3.2份 改性剂（偶联剂） 0.4份 ACR 2份 AC发泡剂 1.4份 发泡调节剂 0.5份 硬脂酸 0.2份 环氧大豆油 4份,1.填充改性的基本原理 聚合物的填充改性，是指在聚合物基体中添加与基体组成及结构不同的固体（加工温度下不熔融）添加物，以降低成本，或是使聚合物制品的性能有明显改变（ 或在稍稍削弱某些方面性能的同时，使人们所希望的另一些方面的性能得到明显提高） 填料具有以下特征：1、具有一定几何形状的固态物质，可以是有机物、也可以是无机物； 2、属于相对惰性的物质； 3、在聚合物中的质量分数不低于5%。,聚乙烯填充改性,2、填料的作用： 增量：降低制品的成本 增强：提高塑料材料的力学性能，如拉伸、冲击、硬度； 赋予功能：赋予制品原本不具备的特殊性能，如导电性等；,聚乙烯填充改性,聚乙烯填充改性,3、填料的性质（化学组成、几何特征、粒径、表面形态、物理性质、热化学效应） （1）化学组成：聚合物成型加工过程中稳定，不损害聚合物和其他助剂的性能,（2）填料的性质（几何特征）,对于片状填料有底面长径与厚度的比值，厚片提高刚性的效果不如薄片；针状、柱状、棒状也如此。,（3）填料的性质（粒径）,使用填料颗粒粗细、大小要根据情况而定；粒径越小，如果能分散，则力学性能好，否则不好。,3、填料的性质,（3）表面形态及性质：表面积、表面自由能大不易分散 （4）物理性质： 密度、吸油值、硬度、 （5）热性能 （6）电性能 （7）磁性能 （8）热化学效应,总结布置,总结：聚乙烯的结构、种类、性能及应用，填充改性的机理、填料的作用及性质。 作业：1、在聚合物中选用填料有何作用？ 2、聚合物的改性的方法有哪些？ 课外任务：查找聚乙烯阻燃料的配方 预习：填料的种类、表面处理剂及处理方法,复习提问,提问： 1、聚乙烯树脂的种类有哪些？ 2、聚乙烯树脂可以做卫生用品么？ 3、填料的作用有哪些？,材料改性技术,情景1、聚乙烯阻燃料的生产 任务一、聚乙烯阻燃料用原材料的选择 内容： 1、聚乙烯树脂及其选择 2、填充剂及其选择 3、阻燃剂及阻燃体系的选择,材料改性技术,教学目标： 知识目标： 1、了解填充剂的种类及特性； 2、理解填充剂表面处理的作用机理； 3、掌握填充剂的表面处理方法 能力目标： 1能够根据塑料的用途选择改性填充剂； 2能根据填充剂的表面处理方法,无机填充剂：碳酸盐类、硅酸盐类、硫酸盐类、金属氧化物与金属氢氧化物、金属粉类、碳素类、晶须类等 有机填充剂：木粉、淀粉 一、碳酸盐类 1、碳酸钙 天然矿石磨碎而成的重钙和用化学方法生产的轻钙，两种天然碳酸钙矿石来源于石灰石。,碳酸钙,填充剂的种类及特征,填充剂的种类及特征,特性：价格低；无毒；色泽好，易着色；硬度低；化学稳定，热分解温度为800 以上；易干燥，水分易除去。 通常把0.11um颗粒粒径的轻钙称为微细，而把0.10.02um范围内的称之为超细，把粒径小于0.02um的称之为超微细； 为防止碳酸钙颗粒的凝聚作用，降低颗粒表面能，往往对填料表面进行改性处理，经表面处理的称为活性碳酸钙，,填充剂的种类及特征,二、硅酸盐类 有滑石粉、陶土、云母粉、硅灰石粉； 1、滑石粉 成分：Mg3(Si4O10)(OH)2。密度2.7g2.8g/cm3，硬度最小；具有层状结构，可以提高填充材料的刚度，改善尺寸稳定性、耐热性；具有润滑性，可以减少对机械和模具的磨损，但用量多时不利于对塑料的焊接， 适用于聚氯乙烯、聚丙烯、尼龙、ABS树脂等塑料，多用于耐酸、耐碱、耐热及电绝缘制品中，在橡胶行业中，滑石粉主要用于隔离剂和表面处理剂，细滑石粉对三元乙丙橡胶有补强作用，能提高拉伸强度、定伸强度和硬度。,填充剂的种类及特征,2、陶土 用量较大的填料，稍有补强作用，由岩石自然风化分解而成，主要成分是二氧化硅、氧化铝、水等，此外还含有铁、碱金属、碱土金属等。高岭土在橡胶和塑料工业中广泛使用的是高岭土，密度2.4g2.5g/cm3，呈六方片体，PH值为45，呈弱酸性，有延迟硫化的作用。易吸潮，使用前需干燥。 易结团，需表面处理。 用于聚氯乙烯、聚丙烯、尼龙、聚酯等塑料中，可提高绝缘性，在橡胶行业中，做半补强填充剂，压出容易，表面光滑，胶鞋、胶带、胶管等制品。,填充剂的种类及特征,3、云母粉 主要成分是硅酸钾铝通常做电气绝缘材料的是硬质云母，也叫白云母； 作为发电机整流片的软质云母或镁云母，还有白云母黑云母。云母的晶形是片状的，其径厚比较大。在橡胶中主要用于制造耐热耐酸耐碱及高绝缘制品。,填充剂的种类及特征,4、硅灰石粉 天然硅灰石是硅酸钙化学结构，是一种钙质硅酸盐矿物，含51.7%以上氧化硅，其余48.3%为氧化钙，属三斜晶系晶体，常沿众轴延伸成板状、杆状和针状。集合体为放射状、纤维状块体。较纯的呈金色和乳白色，具有玻璃光泽。 在橡胶中的补强性仅次于SiO2，但在胶料中分散性差，生热较大。 在塑料中的主要作用是提高拉伸强度和挠曲强度。 最有希望的应用领域是代替玻璃纤维在纤维增强塑料中，降低成本。,填充剂的种类及特征,5、玻璃微珠 从粉煤灰中提取，分为漂珠和沉珠，漂珠密度0.40.8g/cm3，壳壁很薄，呈半透明和乳白色，耐火度1650，属于中空玻璃微珠。沉珠是是实心的，密度0.82.4g/cm3。 主要用于热固性树脂如环氧、不饱和聚酯等，对热塑性树脂不太适合,填充剂的种类及特征,单质 1、炭黑：由液态或气态不完全燃烧或热裂解而制取的极细的很色颗粒，主要成分是碳，表面有一些活性基团，还含有一些挥发物，微观结构比较复杂。 在橡胶工业中大量作为补强剂，能大幅度提高制品的物理机械性能；还是最重要的黑色颜料，遮盖力和着色力极佳。,金属粉,填充剂的种类及特征,2、金属粉：通过粉碎或熔融雾化法可得到铁、铜、铝等金属粉末。有时金属粉末是以它们的合金形式出现的，如青铜粉、黄铜粉、镍银粉等。多用于塑料中做装饰用，以提高填充塑料的导热性和抗静电能力。 金和银效果好，但受到价格限制，实用性小。向聚酯、环氧树脂等树脂中加入青铜粉或铝粉可制的导热性良好的制品。,木粉及其填充产品,填充剂的种类及特征,有机物： 1、木粉：最早用于热固性树脂，后来在热塑性塑料中也得到应用。通过粉碎和研磨可以从锯末、碎木片和刨花制的木粉，力度可达数十目或更细。 木粉在180度开始炭化，最大特点是质轻，表面装饰性好，可以涂饰油漆。节约大量森林资源，保护生态环境。,淀粉及其填充产品,填充剂的种类及特征,2、淀粉：用玉米、马铃薯等农产品制作而成，经变性处理后加入塑料中可制成具有生物降解功能的淀粉塑料。可制成包装袋或杯、盒等包装容器）,3.填充剂的表面处理 为使填料在聚合物中有良好的分散，并与聚合物能有较好的结合，常对无机填料表面进行适当处理，通过化学反应或物理方法改变填料表面的物理化学性质，使其表面性质与所填充的聚合物性质具有一定的相似性，从而提高其在聚合物中的分散性，增进填料与聚合物基体的界面相容性，进而提高塑料、橡胶等复合材料的力学性能。,（1）填料表面处理的作用机理 但填料表面处理的作用机理基本上有两种类型，一是表面物理作用，包括表面涂覆（或称为包覆）和表面吸附；二是表面化学作用。,表面涂覆，也称包覆和涂层，是利用无机物或有机物对填料表面进行包覆以达到改性的方法。 表面吸附也是使填料表面结合上一层表面处理剂，但两者之间有较强的物理吸附作用。填料表面与处理剂的结合是分子间作用力。 表面化学改性通过表面改性剂与颗粒表面进行化学反应或化学吸附（包括表面取代、水解、聚合和接枝等）的方式完成，填料表面是通过产生化学反应而与处理剂相结合。表面化学改性主要要用来生产在塑料和橡胶中使用的以补强作用为目的的矿物填料。,（2）处理原则 在进行填料表面处理时，从填料的种类、性质、聚合物种类、性能及加工工艺以及处理剂种类及处理工艺出发，应遵循如下原则： 填料表面极性与聚合物极性相差很大，应选择使表面处理后的填料极性接近于聚合物极性的处理剂， 填料表面含有反应性较大的官能团，则应选择能与这些官能团在处理或填充工艺过程中发生化学反应的处理剂，,填料表面如呈酸或（碱）性，则处理剂应选用碱性（或酸性）；如填料表面呈现氧化性（或还原性），处理剂应选用还原性（或氧化性），如填料表面具有阳离子（或阴离子）交换性，则处理剂应选用可与其阳离子（或阴离子）进行置换的类型。 对处理剂而言，能与填料表面发生化学结合的比未发生化学结合的效果好；长链基的比同类型的短链基效果好；处理剂链基上含有与聚合物发生化学结合的反应基团的比不含反应基团的效果好；处理剂链基末端为支链的比同类型而末端为直链的效果好，此外应选用在聚合物加工工艺条件下不分解、不变色以及不从填料表面脱落的处理剂。,（3）填料表面处理剂,分为五大类：表面活性剂、偶联剂、有机高分子处理剂、无机物处理剂和其他处理剂 1、表面活性剂 定义：是指极少量即能明显改变物质表面或界面性质的物质。 其分子都是由两种不同性质的基团所组成：一种是非极性的亲油（疏水）基团；另一种是极性的亲水（疏油）基团，分子两端既具有亲水性又具有亲油性，形成双亲结构。 常用的有：高级脂肪酸及其盐，如硬脂酸、硬脂酸钙、硬质酸钠高级铵盐非离子型表面活性剂,（3）填料表面处理剂,2、偶联剂 定义：是具有某些特定基团的化合物，它能通过化学和物理的作用将两种性质差异很大，原本不易结合的材料较牢固地结合起来。经过偶联剂处理以后，可以将难以牢固结合的填料与树脂偶联起来，从而使填充聚合物材料的性能得到大大改善。 常用的有：硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、搞类偶联剂、有机铬偶联剂和磺酰叠氮偶联剂等类别。,偶联剂的种类 （1）硅烷类偶联剂 硅烷类偶联剂是开发最早、应 用最广的一类偶联剂。早期主要用于热固性塑料与 玻璃纤维之间，现在广泛用于热塑性树脂与含硅性 填料之间。 (2)钛酸酯偶联剂 开发于20世纪80年代 现在应用 范围已经超过了硅烷类偶联剂 ，主要用于热塑性 塑料与各类填料之间。 （3）锆酸酯偶联剂 开发于20世纪80年代 用于PO、EP及聚酯中,（4）铝酸酯类偶联剂 福建大学 章文贡发明 （5）锆铝酸酯偶联剂 1985年开发 （6）铝钛复合偶联剂 兼有两种偶联剂的性能，由山西化工所生产 （7）有机铬类偶联剂 主要用于玻璃纤维增强聚酯玻璃钢中 （8）大分子偶联剂 与树脂相容性更好，但用量大小分子偶联剂一 般用量为2份，大分子偶联剂一般为10份。,偶联剂的选用原则 （1）硅烷偶联剂主要用于玻璃纤维及含硅填 料，如石英、硅灰石、滑石粉、云母、SiO2、 硅酸钙、黏土等，也可用于部分金属的氧化物 及氢氧化物但不适用于CaCO3。 树脂主要为热固性树脂，主要有PF、EP、不饱 和聚酯等，有时也可用于PO、PS及PC中，但 效果不太好。 （2）钛酸酯类偶联剂对填料的适用范围广，如 CaCO3、滑石粉、钛白粉等都可以，还可用于 玻璃纤维中。树脂主要为PO等热塑性树脂。,（3）酸性填料应选用含碱性官能团的偶联剂，而 碱性填料应选用含酸性官能团的偶联剂。 （4）偶联剂加入量。硅烷偶联剂的用量可为填料 的1左右；钛酸酯类用量一般为填料的0.25一 2。 （5）一些表面活性剂会影响钛酸酯偶联剂作用的 发挥，如ZnO、HSt等，因此它们必须在填料、偶 联剂、树脂充分混合后加入。 （6）大多数钛酸酯类偶联剂易与酯类增塑剂发生 酯交换反应，因此，此类增塑剂需待偶联剂加入 后方可加入。,（7）钛酸酯类偶联剂不同品种之间混合加入有 协同作用； 硅烷类偶联剂不同品种之间混合加入也有协同作 用；钛酸酯类与硅烷类混合加入协同效果更好。 （8）上述介绍的8类偶联剂为主偶联剂，在具体 设计配方时尤其是高填充配方，往往需选一个助 偶联剂与主偶联剂协同加入，可大幅度提高其相 容性。助偶联剂可以为长链段化合物、过氧化 物、过氯化物等。以过氯化物为例，具体品种有 全氯环戌烷、氯化二甲苯及氯桥酸酐等。,常用偶联剂适用填料,（4）处理方法 根据填料表面处理过程中所使用的设备与工艺的不同，填料表面处理方法可分为干法、湿法、气相法和加工过程中处理法四种。 1、干法处理的原理是填料在干态和一定温度下借高速混合作用使处理剂均匀地作用于填料颗粒表面，形成一层极薄的表面处理层。所用设备一般为混合机。具体流程如下：,2、湿法：填料表面湿法处理指的是粉体填料在湿态或以水为介质的悬浮液中用处理剂进行表面处理的方法。 其原理是填料在处理剂的水溶液或乳液中，通过表面吸附或化学作用使处理剂分子结合于填料表面，因此，处理剂应在水中可溶或可乳化呈乳液状态。 常用的处理剂有脂肪酸盐一类的表面活性剂，在水中稳定的螯合型铝酸酯、钛酸酯及硅烷偶联剂和电介质型高分子处理剂等。,（4）处理方法,按填料表面湿法处理机理，该法可分为表面吸附法、化学反应法和聚合法。 表面吸附法与干法中表面涂敷处理相似，属于物理过程。通常将填料放入水中搅拌呈悬浮液，加入表面处理剂室温或在加热情况下继续搅拌一定时间后，过滤烘干粉碎即可。化学反应法是指采用那些能与填料表面游离基团发生化学反应的处理剂，在湿法处理过程中通过反应以化学键与填料相结合。聚合法与干法中表面聚合处理相似，直接采用可聚合的单体，在引发剂的作用下，在填料表面生成一层高分子膜。所不同的是前者在干粉中后者是在水的悬浮液中反应。,（4）处理方法,3、填料气相表面处理法 是将具有反应活性的处理剂首先气化，以蒸汽的形式与填料粉体的表面发生化学反应实现填料表面处理的一类方法。 例如含二氧化硅一类的填料表面具有硅羟基，经硅烷处理剂的蒸汽处理，即可获得高憎水性填料。与其它方法相比，气相表面处理法效果好、处理剂利用率高。 近年来采用低温等离子体实现填料的气相表面处理获得可喜的进展。等离子体气相表面处理所采用的处理剂一般为可反应的单体，如乙烯、苯乙烯、丙烯酸酯类等。在等离子状态下这些单体可在填料表面生成纳米级的等离子体膜，从而达到表面处理的目的。,4、加工现场处理法是指在加工聚合物制品时直接在原工艺某一操作过程中对填料进行表面处理的一类方法。也是目前国内塑料行业中最常用的一类表面处理方法。主要有捏合法、反应挤出法和研磨法。 捏合法：当基体树脂为粉状时，如PVC、PP等，可在加工过程中的捏合工艺中，同时加入填料和处理剂，在捏合过程中对填料进行表面处理。处理剂应选用对参与捏合的其它组分不发生化学作用，体系内存在的微量水分不影响它的处理效果。各类表面活性剂、高分子处理剂、螯合型的钛酸酯和铝酸酯等可被用作捏合法填料处理剂。,反应挤出处理法是将填料表面处理剂和小量载体树脂（也可用基体树脂），按一定比例在双螺杆挤出机挤出造粒，制成填充母料，再与基体树脂混合制成填充改性塑料。如果有性能优异的混炼挤出成型设备，则填料的表面处理、填料与基体树脂及各组分的混合混炼乃至造粒或直接成型可在同一挤出机中一次完成。 研磨处理法常用于涂料生产中对填料和无机颜料的表面处理。在一些需要采用浆料或需用增塑剂一类液态原料较多的软质塑料制品中，也可采用研磨处理法。另外如产品最后以液态或乳液形式存在；如环氧树脂、不饱和树脂、浇铸材料等，其填料或无机颜料以及其它无机助剂的表面处理也可考虑采用此法。,总结布置,总结：填料的种类、特性，填料的表面处理方法及处理剂 作业：1、简述表面处理机的类型？ 2、什么是干法处理的流程？ 课外任务：查找资料分析塑料阻燃的机理 预习：阻燃剂的种类、及特性,复习提问,提问： 1、简述表面处理剂的作用？ 2、简述偶联剂的种类？ 3、什么是加工现场处理法？,材料改性技术,情景1、聚乙烯阻燃料的生产 任务一、聚乙烯阻燃料用原材料的选择 内容： 1、聚乙烯树脂及其选择 2、填充剂及其选择 3、阻燃剂及阻燃体系的选择,教学目标： 知识目标： 1、了解常用阻燃剂的种类和性质； 2、理解聚乙烯塑料阻燃改性的机理 能力目标： 1能够根据阻燃剂的机理选择阻燃方法 2能正确选择阻燃剂及阻燃配合体系；,阻燃剂及阻燃体系的选择,阻燃剂种类及选用,塑料的燃烧 加热阶段 降解和裂解阶段 点燃阶段 燃烧阶段,阻燃剂种类及选用,阻燃机理 保护膜机理 不燃性气体机理 冷却机理 终止连锁反应机理,一、阻燃剂应该具备下列基本条件： 1、阻燃剂不损害高分子材料的物理机械性能，即经阻燃加工后，不降低热变形温度、机械强度和电气特性。 2、具有耐候性及持久性，进行阻燃加工的塑料制品都是准备长期使用的物品，所以阻燃效果不能在制品使用中消失。 3、无毒或低毒。阻燃剂在使用过程中产生的气体可燃性低、毒性小，对纺织品用阻燃剂应为不刺激皮肤，当织物在火焰中裂解时不产生有毒气体。 4、价格低廉。随着阻燃剂在制品中的添加量有增多的倾向，因而廉价就显得十分重要了。,二、阻燃剂种类及选用,1、按化合物的种类分为无机化合物、有机化合物两大类。 无机阻燃剂 氢氧化铝 氢氧化镁 三氧化二锑 硼化合物 磷系阻燃剂,二、阻燃剂种类及选用,有机阻燃剂 有机卤化物 氯化石蜡、全氯戊环癸烷、PE-C、溴代物 有机磷化物 磷酸酯、含卤磷酸酯,二、阻燃剂种类及选用,2、按使用方法分类 可分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。 添加型阻燃剂是在聚合物加工过程中，加入具有阻燃作用的液体或固体的阻燃剂。其优点是使用方便，适应面广，但对塑料、橡胶及合成纤维性能影响较大。添加型阻燃剂主要包括磷酸酯、卤代烃和氧化锑等。 反应型阻燃剂是在聚合物制备过程中作为单体之一，通过化学反应使它们称为聚合物分子链的一部分。它对聚合物使用性能影响小，阻燃性持久。反应型阻燃剂主要包括卤代酸酐和含磷多元醇、乙烯基衍生物、含环氧基化合物等。,无机阻燃填料,无机阻燃填料的阻燃效率一般低于有机阻燃剂，所以要达到同样的阻燃效果需要添加的无机阻燃剂量较多，对聚合物基体的力学性能尤其是抗冲击韧性降低幅度较大。无机阻燃填料主要有： 氢氧化物 锑化合物 红磷 聚磷酸铵 硼化合物等。,氢氧化物,氢氧化物阻燃填料主要有氢氧化铝和氢氧化镁。 1、氢氧化铝（ATH）是无机阻燃填料中最重要的一种，原料来源广，价格便宜，约为普通阻燃剂平均价格的1/10，就消耗量而言，在所有阻燃剂中稳居首位，由于氢氧化铝低毒，目前全球的耗量约为450kt，占阻燃剂总耗量的约45，占无机阻燃剂耗量的70。 ATH具有抑烟、低腐蚀，且价格低廉的优点。,ATH的阻燃机理是： 分解吸热，并从火焰中吸收辐射能。这种吸热有利于降温，促进脱氢反应和保护炭层； 分解放出的水不仅是一个冷却剂，还是一个稀释剂。水蒸气有如一床毯子，将火焰包围； ATH脱水生成的氧化铝层，具有极高的表面积，故能吸收烟和可燃物，使材料燃烧时释出的CO2量降低。,无机阻燃填料,2.氢氧化镁 氢氧化镁在340开始分解，430分解最快，490时全部分解生成氧化镁及水。可用于塑料制品，具有良好的阻燃作用及消烟作用。 3.锑化合物 锑系阻燃剂是最重要的无机阻燃剂之一，可大大提高卤系阻燃剂的效能。锑系阻燃剂的主要品种是三氧化二锑(ATO)、胶体五氧化二锑及锑酸钠。其中最重要和用量最大的是ATO，它是几乎所有卤系阻燃剂不可缺少的协效剂。,无机阻燃填料,无机阻燃填料,4、红磷因为仅含有阻燃元素磷，所以比其他磷系阻燃剂的阻燃效率高，即使在阻燃剂用量甚低时也是如此。在某些情况下(如对某些含氧高聚物)，红磷的阻燃效率甚至比溴系阻燃剂还胜一筹。 与卤-锑阻燃体系相比，红磷的发烟量较小，毒性较低。 缺点是易吸湿，与树脂相容性差，使被阻燃制品染色。,（1）有机阻燃填料,1、溴系阻燃剂是目前世界上产量最大的有机阻燃剂之一。据统计，1998年全球溴系阻燃剂的用量已超过200 kt，约占阻燃剂总用量的约23，有机阻燃剂总用量的约40。 溴系阻燃剂的效率高，用量较低，从而不致过多恶化基材的物理机械性能及电气性能。,溴化合物制造工艺成熟，溴的来源充足，生产成本较低，就性能价格比而言，溴系阻燃剂是其他阻燃剂难以抗衡的。 溴系阻燃剂的严重缺点是降低被阻燃基材的抗紫外线稳定性，燃烧时生成较多的烟、腐蚀性气体和有毒气体。 应用最广泛的多溴二苯醚及用其阻燃的高聚物的热裂解和燃烧产物中含有毒物多溴代二苯并二嗯烷及多溴代二苯并呋喃 。,（1）有机阻燃填料,（1）有机阻燃填料,2、氯系阻燃剂与溴系阻燃剂的阻燃机理相同，但前者的阻燃效率逊于后者 ，在阻燃剂耗量中所占的比重也低于后者。 工业上生产的氯系阻燃剂品种比溴系少得多，主要是氯化石蜡、 六氯环戊二烯、四氯邻苯二甲酸酐等。其中氯化石蜡产量最大和用途最广。 某些氯代物的毒性比相应的溴代物更高，且氯系阻燃剂燃烧时会放出四氯化碳。,（1）有机阻燃填料,3、氮系阻燃剂：无卤、低烟，对热和光稳定，阻燃效率较佳且价廉。以其阻燃的塑料加工较困难，在基材中分散性较差。 三聚氰胺不可燃，加热易升华，急剧加热则分解。 阻燃与原因：（1）在250450发生分解反应，吸收大量的热，并放出氨而形成多种缩聚物；（2）能够影响材料的熔化行为，并加速其炭化成焦，从而起到阻燃作用。 三聚氰胺价廉，无腐蚀性，对皮肤和眼睛无刺激作用，也不是致变物，其缺点是高温分解时产生有毒的氰化物。,聚乙烯阻燃剂的选择,聚乙烯配方设计中主阻燃剂可以是CPE或有机阻燃剂助阻燃剂可以是sb2o3等无机阻燃荆 具体实例有： L、 LLDPE 50份，CPE 50份，氧化石蜡3O份，Sb2o310份Mgo·SiO2 1O份。 2、 LLDPE 4O份EVA(VA15)40份，CPE 3O份Sb2o3 10份，Mg0·SiO2 10份，二碱式硫酸铅5份。,总结布置,聚乙烯配方设计,聚乙烯配方设计中主阻燃剂可以是CPE或有机阻燃剂助阻燃剂可以是sb2o3等无机阻燃荆 具体实例有： L、 LLDPE 50份，CPE 50份，氧化石蜡3O份，Sb2o310份Mgo·SiO2 1O份。 2、 LLDPE 4O份EVA(VA15)40份，CPE 3O份Sb2o3 10份，Mg0·SiO2 10份，二碱式硫酸铅5份。,聚乙烯配方设计,3 、PE(096gem)50份，PE(0955；gc )10份CPE(CL=303)40份，氯化石蜡(C1=70)30份sb2o310份，二碱式硫酸铅5份。 4 、LDPE 50份EVA(VA=15)2O份CPE30份氯化石蜡3O份，sb203 10份MgO·SiO210份二碱式硫酸铅5份。 5、 LLDPE 10分，LLDPE 50分，CPE 40分，氯化石蜡3O份sbz03 10份，MgO·Sio2 10份，二碱式硫酸铅5份。 6、 PE 60份CCO3 4O份AI(OH) 40份，氯化石蜡3O份sb20310份，T761铁酸酯11份。,总结布置,总结：阻燃剂的种类、特性、阻燃料的基本要求 作业：1、简述阻燃剂的类型？ 2、氢氧化铝阻燃机理？ 课外任务：查找资料设计聚乙烯阻燃料的制备 预习：聚乙烯阻燃料的制备工艺,