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第一章 聚合物添加劑概述

高分子材料特別是塑料具有許多優(yōu)點,如原料來源豐富,密度小,電學、光學性能優(yōu)良,耐腐蝕,廣泛應用于國民經(jīng)濟各部門,已成為日常生活用品中不可缺少的組成部分。沒有合成塑料的發(fā)展和應用,就不可能制造出今天為數(shù)眾多的電器和電子設備零件,也就不可能擁有通信技術(shù)的現(xiàn)代發(fā)展水平;塑料在汽車、鐵路及航空上的應用,使運輸業(yè)的發(fā)展取得了重大進展;還有大量的塑料產(chǎn)品應用在建筑行業(yè),如作為隔熱材料、電絕緣材料、門窗、管道等。因此塑料成為繼木材、鋼鐵、水泥之后的第四大材料,但高分子材料在加工、貯存、使用過程中,其物理性能、化學性能會逐漸變差,這主要是由于高分子材料老化或降解引起的。

聚合物在陽光、熱、氧等大氣環(huán)境中會發(fā)生自催化降解反應。由于聚合物的種類、分子鏈結(jié)構(gòu)等存在差異,它們的降解狀態(tài)也是有差異的。在加工制造、貯存、使用的全過程的每個環(huán)節(jié)聚合物隨時都會發(fā)生光氧化反應,不同結(jié)構(gòu)化合物敏感程度不同。如聚丙烯(PP)在室溫時對氧很敏感,而聚氯乙烯(PVC)在熱加工時熔體降解嚴重,若不添加熱穩(wěn)定劑,就無法在高溫下成型。高度不飽和的聚合物,如丁二烯類聚合物或異戊二烯衍生的共聚物,對氧極敏感。除了聚合物自身的分子結(jié)構(gòu)決定了它的光氧化反應性質(zhì)外,其光氧化反應性質(zhì)還取決于聚合物本身的結(jié)晶度、形態(tài)、殘存的催化劑、雜質(zhì)的性質(zhì)和含量。所以導致聚合物降解的因素有內(nèi)因和外因,內(nèi)因主要包括聚合物的組成及其鏈結(jié)構(gòu),聚合物所處的聚集狀態(tài),聚合物本來具有的雜質(zhì)和加工時外來的雜質(zhì)等。外因是指聚合物所處的使用環(huán)境,如光、熱、氧、臭氧、水、高能輻射、機械力、微生物、昆蟲等。

如何阻止高分子材料的降解,即如何延長高分子材料的壽命,目前最簡便、最經(jīng)濟、最有效地手段是添加穩(wěn)定化助劑如抗氧劑、紫外線穩(wěn)定劑、重金屬離子鈍化劑等。它們的基本功能是:避免大分子鏈受激發(fā),盡量抑制自由基的產(chǎn)生;捕獲生成的自由基,抑制自由基的連鎖反應;屏蔽或吸收紫外線;絡合重金屬使其減活,不致催化激發(fā)聚合物分子發(fā)生降解反應。使用添加劑,是目前防止塑料老化十分有效地手段,同時還能拓寬材料的用途,并將其制成滿足人們需求的各種新產(chǎn)品。

塑料添加劑根據(jù)其所起的作用通常分為:光穩(wěn)定劑、抗氧劑、熱穩(wěn)定劑、加工助劑、阻燃劑等,通常像聚氯乙烯(PVC)、聚醋酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯醇(EVOH)、聚苯乙烯(PS)等要添加光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑、抗氧劑等;在聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)中要添加光穩(wěn)定劑、抗氧劑等。

添加劑的種類及產(chǎn)品很多,限于篇幅,本手冊重點研究在塑料制品中使用量最大的光穩(wěn)定劑、抗氧劑、增塑劑。

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