【正文】 《高分子材料加工助劑》習(xí)題解答 一、助劑按其作用分可分為哪幾類？ 答： ：這類助劑的功用是防止或延緩聚合物在貯存、加工和使用過程中的老化變質(zhì)，所以也可以稱為“防老劑”或“穩(wěn)定劑”。由于引起老化的因素很多，有氧、光熱、微生物、高能輻射和機(jī)械疲勞等，老化機(jī)理各不相同，所以穩(wěn)定化助劑的類別也很多。其中有些助劑兼具幾種作用，但沒有一種“萬能”的穩(wěn)定劑，為了達(dá)到良好的防老化效果，各類穩(wěn)定化助劑常常是配合使用的。 常用的穩(wěn)定化助劑有抗氧劑、光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑、防腐劑等。 ：這類助劑 的功能是改善聚合物材料的某些機(jī)械性能，如抗張強(qiáng)度、硬度、剛性、變形性、沖擊強(qiáng)度等，具有這種作用的助劑包括聚合物的硫化（交聯(lián) )體系所用的各類助劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、填充劑、偶聯(lián)劑、抗沖擊劑等， ：這類助劑包括潤滑劑、脫模劑、塑解劑、軟化劑等， ： (1）增塑劑：絕大部分用于聚氯乙烯，是產(chǎn)量和消耗量最大的一類助劑 。 (2)發(fā)泡劑：發(fā)泡劑包括物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類，其中以化學(xué) 應(yīng)用 最廣。主要用于泡沫塑料、合成木材、海綿橡膠制品的制造。 ：這類助劑包 括潤滑劑、抗靜電劑、防霧滴劑等 。 ：隨在塑料在建筑、航空、汽車、電器等方面應(yīng)用的迅速擴(kuò)大 ,對難燃塑料的需求急劇增長?！半y燃”包含不燃和阻燃兩個概念，目前使用的難燃化助劑主要是指阻燃劑。近年來又發(fā)現(xiàn)許多聚合物燃燒時(shí)能產(chǎn)生大量使人窒息性的煙霧，因而作為阻燃劑的一個分支，又發(fā)展為新的助劑一煙霧抑制劑。 二、如何選用助劑？綜合考慮哪些因素？ 答 : 助劑應(yīng)與聚合物匹配，這是選用助劑時(shí)首先要考慮的問題，助劑與聚合物的配伍性，包括它們之間的相容性以及在穩(wěn)定性方面的相互影響。一般地 說 ,助劑必須長期、穩(wěn)定、均勻地存在于制品中，才能發(fā)揮其應(yīng)有的效能，所以通常要求所選擇的助劑與聚合物要有良好的相容性。如果相容性不好，助劑就容易析出，固體助劑的析出 ,俗稱為“噴霜”，液體助劑的析出，則稱作“滲出”或“出汗”，助劑析出后不僅失去作用，而且影響制品的外觀和手感。 這也是選用助劑時(shí)必須著重考慮的一個問題。助劑的損失主要通過三條途徑：揮發(fā)、抽出和遷移。揮發(fā)性大小取決于助劑本身的結(jié)構(gòu)。抽出性與助劑在不同介質(zhì)中的溶解度直接相關(guān)，要根據(jù)制品的使用環(huán)境來選擇適當(dāng)?shù)闹鷦┢贩N，遷移是指助劑由制品 中向鄰近物品的轉(zhuǎn)移，其可能性大小與助劑在不同聚合物中的溶解度相關(guān)。 某些聚合物的加工條件比較苛刻，如加工溫度高、時(shí)間長，因此必須考慮助劑能否適應(yīng)。同一種聚合物由于加工成型的方法不同，所需要的助劑 ,也可能有所不同，加工條件對助劑的要求，最主要的是耐熱性，即要求助劑在加工溫度下不分解、不易揮發(fā)和升華。此外還要注意助劑對加工設(shè)備和模具可能產(chǎn)生的腐蝕作用。 助劑的選擇常常受到制品最終用途的制約 .這是選用助劑的重要依據(jù)。不同用途的產(chǎn)品對助劑的外觀、顏色、氣味、污染 性、耐久性、電性能、熱性能、耐候性、毒性等都有一定的要求。選用助劑時(shí)未考慮制品用途的制約。 一種聚合物常常同時(shí)使用多種助劑，這些助劑同處于一個聚合物體系象，彼此之間有所影響。如果配合得當(dāng)，不同助劑之間常常會有相互增效，即起到所謂的“協(xié)同作用” 。在設(shè)計(jì)聚合物配方時(shí)，應(yīng)盡量選用一些能產(chǎn)生協(xié)同作用的助劑。配方選擇不當(dāng)， 有可能產(chǎn)生助劑之間的“相抗作用”。相抗作用是協(xié)同作用的反面，會彼此削弱各種助劑原有的效能。另外還應(yīng)注意不同助劑可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或引起變色等不良后果。 三、對 增塑劑的性能要求有哪些？ 答： （ 1）高聚物的柔軟溫度降低，在使用溫度范圍內(nèi)，使髙聚物具有柔軟性以及彈性、粘著性等特性，從而改善制品的性能。 （ 2） .高聚物的熔融溫度或熔融粘度降低，使之易于加工成型。從全面的性能來說，一個理想的增塑劑應(yīng)滿足以下的條件； （ 1）與高聚物 (如樹脂、橡膠等 )的相容性好 . （ 2）增塑效果大。 （ 3）耐熱、耐光性能好。 （ 4）耐寒性好。 （ 5）耐候性好。 （ 6)遷移性好。 （ 7）揮發(fā)性好。 （ 3） （ 8）耐水、耐油、轍溶劑。 （ 9）耐燃性好。 (10)耐菌性好。 （ 11）絕緣性能好。 (12)無色、無味、無臭、無毒 （ 13） 價(jià)廉易得。 四、對抗塑化作用的主要因素有哪些？ 答 : 髙聚物的大分子鏈，由于互相吸引的作用，使得它們 強(qiáng)烈地 聚集在一起 ,這種吸引力，對非極性高分子來說，主要表現(xiàn)為色散力：對極性高分子來說主要表現(xiàn)，除色散力外，還有偶極引力。由于這些引力的存在，對大分子鏈運(yùn)動 會有防 作用，結(jié)果使得高 聚物保 持較硬狀態(tài)，而難以變形。因此，聚合物的分子 間力是對抗塑化作用的主要因素之一。要使高聚物易于加工成型，或使其具有柔軟性，首先必須設(shè)法使高聚物大分子鏈，的引力減弱，或者說，必須削弱大分子鏈間的聚集作用。 空間有規(guī)結(jié)構(gòu)的聚合物的分子鏈在適當(dāng)?shù)臈l件下能夠結(jié)晶，即鏈狀分子從卷繞的和雜亂的狀態(tài)變成緊密折疊成行的有規(guī)則狀態(tài)。在一般條件下 ,工業(yè)生產(chǎn)的聚合物不可能是完全結(jié)晶的，而往往是由結(jié)晶散插在無定形區(qū)域構(gòu)成的。顯然，増塑劑的分子插入結(jié)晶區(qū)域要比插入無定形區(qū)域困難得多，因?yàn)樵诮Y(jié)晶區(qū)域 ,聚合物鏈與鏈之間的自由空間最小。所以說，聚合物的結(jié)晶度也是影 響塑化作用的因素 , 五、舉例說明增塑劑的塑化作用機(jī)理 答： 塑化作用機(jī)理，可以用鄰苯二甲酸酯類塑化聚氯乙烯作為不說明。聚氯乙烯由于氯原子存在，使聚氯乙烯分子鏈間具有較強(qiáng)的偶極引力，但在加熱的情況下，由于分子鏈熱運(yùn)動加劇，分子鏈間相互吸引力減弱，距離增大，這時(shí)增塑劑就可以加入到聚氯乙烯分子鏈與分子鏈之間。如果增塑劑分子中含有極性基團(tuán)與非極性部分 ,則此極性基團(tuán)與聚氯乙烯分子鏈上的部分發(fā)生偶極吸引力，這樣，在冷卻后 ， 增塑劑分子仍可停留在聚氯乙烯中原來的位置，增塑劑的非極性部分，可將聚氯乙烯分子鏈隔開，增大它們之 間的距離，減弱分子鏈間的吸引力，使聚氯乙烯分子鏈的運(yùn)動較容易 ， 結(jié)果就會導(dǎo)致聚氯乙烯一系列的物理機(jī)械性能的改變。例如：降低高聚物鏈間的聚集力、剛 度 ,增加了柔軟性、可塑性，以及降低高聚物的熔融粘度與流動溫度。這樣就可起到調(diào)節(jié)性 能易于加工的作用 六、性能良好的增塑劑分子結(jié)構(gòu)應(yīng)該具有的條件是什么？ 答： （ 1）分子量在 300— 500 左右 （ 2）具有 23 個極性強(qiáng)的極性基團(tuán) （ 3）非極性部分和極性部分保持一定的比例 （ 4）分子形狀成直鏈狀，少分枝。 七、高分子材料老化有哪幾種表現(xiàn)？ 答： （ 1） 外觀的變化：如表面的變暗、變色、出現(xiàn)斑點(diǎn)、變粘、變形、 裂紋、脆化、長霉等。 （ 2）物理及化學(xué)性能的變化：如溶解性、熔融指數(shù)、玻璃化溫度、流變性、耐熱性及耐寒性、折射率、比重、羰基含量的變化。 （ 3）機(jī)械性能變化：如抗張強(qiáng)度、伸長率、抗沖擊強(qiáng)度、疲功強(qiáng)度、硬度變化等。 （ 4）電性能變化：如絕緣電阻、介電常數(shù)、擊穿電壓的變化。 八、作為高分子聚合物使用的抗氧劑應(yīng)當(dāng)滿足什么要求？ 答： （ 1）有優(yōu)越的抗氧性能；（ 2）與聚合物相溶性好，并且在加工溫度下穩(wěn)定 。(3)不影響聚合物的其他性能，也不和其他化學(xué)助劑進(jìn)行不利的 反應(yīng)：（ 4）不變色， 污染性小并有無毒或低毒 . 九、按自由基的理論寫出聚合物的氧化過程？ 答： 髙分子 RH 受到熱和氧化作用后，在髙分子結(jié)構(gòu)的“弱點(diǎn)”處 (如支鏈、以鏈等） 產(chǎn)生自由基。 RH→ R?+H? (1) RH+ 2O → R?+?OOH (2) 2 鏈的傳遞和增長 自由基 R?在氧存在下，自動氧化成過