助剂化学温习材料

  助剂化学复习资料_理化生_高中教育_教育专区。助剂化学复习资料 1、 什么是助剂 助剂是指生产过程和使用过程中的辅助原料,又称配合剂、添加剂、改性剂或改 质剂; 广义地讲, 助剂是泛指某些材料和产品在生产和加工过程中为改进生产工 艺和产品的性能而

  助剂化学复习资料 1、 什么是助剂 助剂是指生产过程和使用过程中的辅助原料,又称配合剂、添加剂、改性剂或改 质剂; 广义地讲, 助剂是泛指某些材料和产品在生产和加工过程中为改进生产工 艺和产品的性能而加入的辅助物质; 狭义地讲助剂是指那些为改善某些材料的加 工性能和最终产品的性能而分散在材料中, 对材料结构无明显影响的少量化学物 质 1、聚氯乙烯加工中,为何要加热稳定剂和增塑剂? 第一,PVC 热稳定较差,在 120℃~140℃即发生分解释放 HCl,而 PVC 塑料只有 在 160℃以上才能加工成型, 其加工温度远大于分解温度而不是“接近”; 第二, 增塑剂的加入不能也不是为了解决 PVC 在加工温度时的热分解。我们知道,一些 常用的热塑性高分子聚合物具有高于室温的玻璃化转变温度(Tg) ,在此温度下, 聚合物处于玻璃样的脆性状态。 在此温度以上, 高分子聚合物呈现较大的回弹性, 柔韧性和冲击强度。 为了使高分子聚合物具有实用价值,就必须使其玻璃化转变 温度降到使用温度以下,增塑剂的加入就起到了这种作用,PVC 的热稳定性差要 加热稳定剂,加增塑剂是为了降低 Tg,增加柔韧性的 因为聚氯乙烯是极性高分子,分子链间的吸引力强,需要加热到 160℃以上才能 塑化成型,但聚氯乙烯在 120-130℃就会分解,产生氯化氢,加工温度高于分解 温度,所以需要使用热稳定剂。种类包括铅盐、金属皂类、有机锡、液体复合稳 定剂,大约用量是 3-6 份。 2、聚丙烯 饱和分子,为何要加抗氧剂? PP 分子中含有叔碳链,受热易分解,抗氧剂主要是防止 PP 分子分解,以免降低 材料物理性能。 聚丙烯的分子结构中含有大量的叔碳原子,因此聚丙烯对于氧化 作用是非常敏感的。为此,在加工之前必须采用稳定化处理,至少在聚合阶段就 要添加适量的抗氧剂。在造粒中再添加适量抗氧剂。 PP 的加工温度一般为 220~280℃, 若不加抗氧剂, 在加工温度下就会产生热降解, 使其熔体指数增大。 工业上常用的抗氧剂体系,主要是 2,6-二叔丁基对甲酚(BHT),亚磷酸酯及膦酸 酯类。 PP 的抗氧化体系常采用含磷化合物与受阻酚类抗氧剂并用,以获得良好的协同 作用。而对于加工稳定性要求不高的,单独使用高分子量的酚类抗氧剂即可。含 磷化合物具有良好的耐抽出性,同时还具有抑制色污的功能。 3、丁苯橡胶为何要用炭黑补加,试述其补强机理? 4、高分子材料常用助剂有哪些?(6 种以上) ,它们分别起什么作用? 稳定化助剂,常用的稳定化剂有抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂、防腐剂等; 改善力学性能的助剂, 包括聚合物的硫化 (交联) 体系所用的各类助剂、 补强剂、 填充剂、偶联剂、抗冲击剂等; 改善加工性能的助剂,包括润滑剂、脱模剂、塑解剂、软化剂等; 柔软化和轻质化的助剂,包括增塑剂和发泡剂; 改善表面性能和外观的助剂,包括润滑剂、抗静电剂、防雾滴剂等; 难燃化助剂,主要是指阻燃剂,分支是烟雾抑制剂 塑料用助剂:如增塑剂、热稳定剂、光稳定剂、发泡剂等。 橡胶用助剂:如硫化剂、防老剂、填充剂等。 纤维用助剂:如抗静电剂、阻燃剂等。 5、选择高分子助剂应考虑那些问题? 助剂与树脂之间的相容性; 助剂的耐久性,助剂的损失主要来自挥发、抽出和迁移; 助剂对加工条件的适应性、 制品用途对助剂的制约、助剂配合中的协同作用和相 抗作用助剂的环保性。 二、增塑剂 1、什么是增塑剂?较好的增塑剂应具备那些基本要求? 凡能与高分子聚合物均匀混合,降低体系粘度和玻璃化温度,提高伸长率,而使 它们的可塑性、 柔韧性或膨胀性增加的有机物质都称为增塑剂。增塑剂通常是高 沸点、难挥发的液体或低熔点固体。在所有有机助剂中,增塑剂的产量和消耗量 都占第一位,较好的增塑剂应具有如下性能要求。 增塑剂分子应与高聚物的相容性好, (只有相容性好,才能形成均以稳定的体系, 在贮存过程中不分层、不离析、不絮凝;在使用后不迁移、不渗出、不挥发) 。 另外还要考虑透明性、塑化效率、刚性、强度、伸长率、低温柔软性、低温脆性、 橡胶状弹性、耐曲挠性、电绝缘性、耐电压性、介电性、抗静电性和粘合性等。 耐久性耐久性要好,不受热和光的影响,耐水、耐油,使制品的物理化学性能长 期变化甚微。 耐温性耐温性好,在较高和较低的温度下性能稳定。 耐菌性耐菌性好,不发生霉变。电绝缘性良好。增塑效率高,加入少量便有较好 的增速效果。安全性挥发性小,不易燃烧,最好能阻燃。无味、无毒,不损害健 康,不污染环境,符合环保要求。经济性 按与被增塑物的相容性分类 分为主增塑剂,辅助增塑剂,增量剂三类 2、简述邻苯二甲酸二辛酯对 PVC 的增塑机理? 3、简述增塑剂对聚合物力学性能的影响? 4、什么是内增塑剂和外增塑剂? 也称添加型增塑剂,只是简单的加入,物理混合,基本没有化学变化。外增塑剂 的性能比较全面,而且生产和使用方便,应用最广。现在人们一般说的和以后要 讨论的增塑剂大多指外增塑剂 是在聚合过程加入可聚合的单体,共聚或接枝后,进入大分子链结构之中,降低 玻璃化温度, 起到内增塑作用, 因此, 又称反应性增塑剂。 其特点是增塑效果好, 稳定耐久, 不存在迁移和渗出问题。 常用的内增塑剂有 (甲基) 丙烯酸及其酯类、 不饱和聚酯树脂等 5、请写出制邻苯二甲酸二辛酯的化学方程式及间歇法生产的工艺。邻苯二甲酸 酯的制备,一般是由邻苯二甲酸酐及一元醇直接酯化而成: 6、 的增塑剂 ,如何改进? 7、为什么说环氧化合物对 PVC 具有增塑和稳定的双重作用?环氧增塑剂是含环 氧基的化合物,主要用于 PVC,不仅有增塑作用,而且可起到稳定剂作用 8、选择 PVC 用增塑剂的选用原则 10、简述增塑剂的最新发展趋势 三、抗氧剂 1、什么是抗氧剂? 高分子材料在加工、 贮存和使用过程中都易发生氧化反应,从而使高分子材料的 强度降低,外观发生变化,物理、化学机械性能变坏,甚至不能使用。为抑制和 延缓这一过程, 通常加入抗氧剂,这是防止高分子材料氧化降解的最有效和最常 用的方法。 抗氧剂是一些很容易与氧作用的物质,将它们加入到到材料中,使大气中的氧先 与它们作用来保护材料免受或延迟氧化。在橡胶工业中,抗氧剂也被称为防老剂 2、什么是高分子材料的老化?影响老化的因素有哪些? 答:外界原因包括物理因素(光、热、应力、电场、射线等) ,化学因素(氧、 臭氧、重金属离子、化学介质)及生物因素(微生物、昆虫的破坏) 。内在原因 是高分子材料的分子结构,加工时选用的助剂,助剂的用量和加工方法。 老化表现包括外观变化,如变色、出现斑点;物理及化学性能的变化,力学性能 变化还有电性能变化。稳定化的方法通常使用抗氧剂。 3、抗氧剂的基本性能要求有哪些? (1) 、具有活泼的氢原子,它应比高分子链的活泼氢原子更活泼; (2) 、抗氧剂 自由基应具有足够的稳定性; (3) 、抗氧剂本身应较难氧化,否则自身被氧化而 起不到抗氧化作用。另外,要求抗氧剂具有足够的热稳定性和足够高的沸点(因 高分子材料常在较高温度下加工成型,若抗氧剂的热稳定和沸点不够高,将会使 其在加工温度下分解或挥发,从而严重影响抗氧剂的效果) ;抗氧剂要与高分子 材料中的分散性好,才能更好地发挥其抗氧化的效能。 4、简要叙述高分子聚合物氧化降解的机理、及抗氧剂的作用机理。 高分子聚合物的氧化老化是一种自动氧化反应。自动氧化反应是指在室温至 150℃下,物质按照链式自由基机理进行的具有自动催化特征的氧化反应。所以 高分子聚合物的氧化降解也是由链的引发、链的传递与增长、链的终止三个阶段 所组成。 抗氧剂是一类能够抑制或延缓高分子聚合物氧化降解的物质,根据高分 子聚合物的氧化降解机理, 要想提高高分子材料的抗氧化能力,要么没法防止游 离基(自由基)的产生,要么阻止游离基(自由基)链的传递与增长这就是高分 子材料抗氧剂的作用原理, 按照这个原理可将抗氧剂分为两大类,一类是链终止 型抗氧剂(阻止自由基链的传递与增长) ,另一类是预防型抗氧剂,又称作辅助 抗氧剂(阻止或延缓自由基产生) 。 5、抗氧剂的选用原则有哪些? (1) 、具有优良的抗氧化性能; 、与合成材料的相容性好; 、与合成材料 (2) (3) 中的其他助剂不发生反应; 、不变色,污染小,并且无毒或低毒。一般来说, (4) 应具有优越的抗氧性能,与聚合物相容性好,并且在加工温度下稳定,不影响聚 合的其他性能,也不和其他化学助剂进行不利反应,不变色,污染性小,并且无 毒或低毒。 6、简要叙述防老剂 A 的结构、制备方法、性质及用途 防 老 剂 A , 学 名 为 N- 苯 基 -1- 萘 胺 , 在 国 内 又 称 作 防 老 剂 甲 , 其 结 构 如 下: ,分子式:C16H13N,它是天然橡胶与丁苯橡胶、氯丁等合 成胶中经常使用的防老剂。主要能防止由热氧、曲挠等引起的老化,而且对铜害 也有一定的防护作用,但有污染性,不适于浅色制品。另外,在塑料工业中,此 防老剂也用作聚乙烯的热稳定剂,它是一种不喷霜的性能优良的耐热防老剂。其 合成反应如下(由 α -萘胺或 α -萘酚与苯胺缩合而得) 7、酚类抗氧剂与胺类抗氧剂相比有何 ?简述抗氧剂 264 的结构、制备方法、 性质和用途。 8、简述抗氧剂的发展趋势。 9、为什么聚丙烯比聚乙烯容易氧化,试解释之。 四、热稳定剂 1、什么是热稳定剂? 是塑料加工助剂中重要类别之一 主要用于 PVC 树脂加工中 可以增加材料热稳 定性 分类:有机锡稳定剂 +铅稳定剂 +金属皂类热稳定剂+液体复合热稳定 剂 +其他热稳定剂指那些用来提高能发生非链断热降解的聚合材料热稳定性的 物质。为防止聚合材料(如 PVC、PVA、PVDC、PCTEF、氯磺化 PE、聚氯苯乙烯等 塑料及氯化橡胶等) 在热和机械剪切力等作用下引起降解而加入的一类物质称热 稳定剂。 (或指那些用来提高能发生非链断裂热降解的聚合材料热稳定性的物质) 2、PVC 在加热中为何颜色为何会变深?试述其反应机理。 3、PVC 热稳定剂应具有那些内能? 4、影响聚氯乙烯降解的因素有哪些?作 PVC 稳定剂的 5、试述铅类稳定剂的优缺点及其作用原理。 6、简述金属皂类热稳定剂的作用原理。 7、试论述热稳定剂的发展趋势。 五、阻燃剂 1、什么是阻燃剂? 一种加入材料中能增加其阻燃性的物质。 阻燃剂是一类有效阻止可燃物引燃或迟 缓火焰蔓延及抑烟的功能助剂 2、理想阻燃剂应具备哪些基本条件? 1) 、阻燃剂不损害高分子材料的物理机械性能; (2) 具有耐候性及持久性, 、 阻燃剂要能长期稳定地保留于材料中发挥阻燃功能, 对于合成纤维中阻燃剂产生的防燃效果应能耐洗涤及干洗; (3) 、无毒或低毒,在阻燃过程中分解产生的气体不污染环境,不损害健康,对 健康和环境无负面影响; (4) 、价格低廉,来源容易; (5) 、阻燃效率高,具有良好的难燃性、自熄性和抑烟性; (6) 、与材料相容性好,易于分散均匀; (7) 、在材料合成、固化或使用过程中不分解 3、什么是氧指数? 4、氯化石蜡为何能做阻燃剂? 5、磷酸酯为何能做阻燃剂? 六、交联用助剂 1、什么是交联剂?使线型高分子转变成体型(三维网状结构)高分子的作用谓 之“交联” ,能引起交联的物质叫交联剂。 2、交联剂按结构特点分为哪几类? (1)有机过氧化物交联剂,主要用于聚烯烃与不饱和聚酯以及天然橡胶、硅橡 胶等,主要品种有烷基过氧化氢(ROOH) 、二烷基过氧化物(ROOR) 、二酰基过氧 化物、过羧酸酯等。 (2) 、羧酸及酸酐类交联剂,主要用于环氧树脂的固化剂, 如苯酐、顺丁烯二酸酐等。 (3) 、胺类交联剂,主要是含有两个或两个以上氨基 的胺类,如乙二胺、己二胺等,可用于聚氨酯橡胶的硫化剂及环氧树脂固化剂。 (4) 、酚醛树脂及氨基树脂类交联剂,广泛用于橡胶、涂料、粘合剂、纤维加工 等部门。 、 (5) 醇醛及环氧化合物, 用作酚醛树脂、 聚乙烯醇缩醛等粘合剂中 (6) 、 偶氮化合物交联剂(7) 、醌及醌二肟类交联剂,常用作橡胶硫化剂,常用的品种 有对醌二肟和二苯甲酰对醌二肟(8) 、硅烷类交联剂,如正硅酸己酯、三甲氧基 硅烷等,常用于粘合剂中的交联剂, 如有机硅粘合剂。 、无机交联剂等,如 (9) 氯化铝、硫酸铝、硫磺、硼酸等。 3、举例说明胺类化合物固化环氧树脂的机理. 4、过氧化物交联剂有何优缺点。 (1) 、可交联绝大多数聚合物; (2) 、交联物的 压缩永久变形小; (3) 、无污染性; (4) 、耐热性好; (5) 、通过与助交联剂(多 官能性单体、硫黄、苯醌二肟等提高交联效率的物质)并用,可制造出具有各种 特性的制品。过氧化物交联剂的缺点:1) 、在空气存在下交联困难; (2) 、易受 其它助剂的影响; 、交联剂中残存令人不快的臭味; 、与硫化相比,交联 (3) (4) 物的机械性能略低 5、常见的无机交联剂有哪些种类?无机交联剂主要有硫黄及硫黄同系物、金属 氧化物、过氧化物、硼酸及磷化物等 6、有机过氧化物交联剂可分为哪几类? 过氧化物交联剂主要用于聚烯烃与不饱和聚酯以及天然橡胶、硅橡胶等,主要品 种有氢过氧化物、二烷基过氧化物、二酰基过氧化物过氧酯、酮过氧化物 7、什么是助交联剂,使用它们的主要目的是什么? 8、什么是硫化促进剂,按促进剂效率分为哪几类? 硫化促进剂, 可建成促进剂, 在橡胶硫化时, 可以加快硫化速度, 缩短硫化时间, 降低硫化温度,减少硫化剂用量,同时还可以改善硫化胶的物理机械性能。 9、促进剂的选择有哪些? 10、什么是防焦剂?硫化活性剂? 七、润滑添加剂 1、什么是润滑剂? 为改善塑料等聚合物在成型加工时的流动性和脱模性 从而提高制品加工新能和 表观性能的助剂 2、高分子材料加工中为何要添加润滑剂,它与增塑剂有何异同? 3、什么是内润滑和外润滑? 1)内润滑——塑化机理。为降低聚合物分子间的摩擦(减小内摩擦) ,需加入一 种或数种与聚合物有一定相容性的润滑剂,称内润滑剂;2)外润滑——界面润 滑机理。润滑剂分子链越长越能是两个摩擦面远离,润滑效果越大,润滑效率越 高。3)外润滑——涂布隔离机理