情景1任務聚乙烯阻燃料用原材料的選擇

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1、 材 料 改 性 技 術 1 、 課 程 性 質(zhì) 及 作 用 2 、 課 時 分 配 3 、 考 核 方 式 4 、 課 程 內(nèi) 容 設 計 5 、 參 考 書 一 、 課 程 性 質(zhì) 及 作 用 材 料 改 性 技 術 是 高 職 高 專 材 料 工 程 技 術 專 業(yè) 一 門 主干 核 心 學 習 領 域 . 材 料 改 性 技 術 的 主 要 任 務 以 典 型 高 分 子 產(chǎn) 品 改 性 技術 為 載 體 ， 用 實 訓 項 目 來 檢 驗 教 學 效 果 ， 通 過 項 目 教 學 ，使 學 生 通 過 本 課 程 的 學 習 ， 理 解 材 料 改 性 的 基 本 原 理 ， 掌握

2、 材 料 改 性 的 基 本 工 藝 過 程 、 技 術 要 點 與 改 性 材 料 的 物 性變 化 ， 具 有 對 高 分 子 材 料 改 性 初 步 設 計 能 力 ， 為 畢 業(yè) 設 計、 頂 崗 實 習 及 今 后 從 事 材 料 生 產(chǎn) 打 下 良 好 基 礎 。 材 料 改 性 技 術二 、 課 時 分 配 本 課 程 計 劃 總 學 時 6 4 課 時 ， 其 中 理 論 課 時 為 4 0 ， 實 訓 課 時為 2 4 。 三 、 考 核 方 式 平 時 占 4 0 %（ 含 期 中 測 驗 ） ， 實 驗 占 2 0 %， 期 末 占 4 0 % 。 四 、 課 程 內(nèi) 容

3、 及 設 計 情 景 一 、 聚 乙 烯 阻 燃 料 的 生 產(chǎn)任 務 一 、 聚 乙 烯 阻 燃 料 用 材 料 的 選 擇任 務 二 、 聚 乙 烯 阻 燃 料 的 制 備任 務 三 、 聚 乙 烯 阻 燃 料 性 能 測 試情 景 二 、 UPR玻 璃 鋼 的 生 產(chǎn)任 務 一 、 UPR玻 璃 鋼 用 原 材 料 的 選 擇任 務 二 、 UPR玻 璃 鋼 的 制 備任 務 三 、 UPR玻 璃 鋼 性 能 測 試情 景 三 、 NBR/PVC耐 油 密 封 圈 的 生 產(chǎn)任 務 一 、 NBR/PVC耐 油 密 封 圈 用 材 料 選 擇 任 務 二 、 NBR/PVC耐 油 密 封

4、 圈 的 制 備任 務 三 、 NBR/PVC耐 油 密 封 圈 性 能 測 試情 景 四 、 保 險 杠 專 用 料 的 生 產(chǎn)任 務 一 、 保 險 杠 專 用 料 用 材 料 選 擇任 務 二 、 保 險 杠 專 用 料 的 制 備任 務 三 、 保 險 杠 專 用 料 性 能 測 試材 料 改 性 技 術 五 、 主 要 參 考 書 ：1 、 高 分 子 性 能 檢 測 國 家 標 準2 、 高 分 子 改 性 技 術3 、 高 分 子 材 料 成 型 工 藝4 、 高 分 子 材 料 成 型 設 備材 料 改 性 技 術 任 務 一 、 聚 乙 烯 阻 燃 料 用 原 材 料 選 用

5、 2 0 2 1 -4 -2 5 9 討 論 ： 1 、 不 同 的 制 品 對 材 料 性 能 的 要求 有 哪 些 ？ （ 如 水 杯 、 塑 料 盆、 礦 泉 水 瓶 、 工 藝 品 等 ） 2 、 當 現(xiàn) 有 原 材 料 不 能 滿 足 制 品要 求 時 如 何 處 理 ？ （ 兩 種 辦 法） （ 1 ） 更 換 原 材 料 （ 2 ） 對 現(xiàn) 有 材 料 改 性 材 料 改 性 技 術 情 景 1 、 聚 乙 烯 阻 燃 料 的 生 產(chǎn) 任 務 一 、 聚 乙 烯 阻 燃 料 用 原 材 料 的 選 擇 內(nèi) 容 ： 1 、 聚 乙 烯 樹 脂 及 其 選 擇 2 、 填 充 劑 及

6、 其 選 擇 3 、 阻 燃 劑 及 阻 燃 體 系 的 選 擇 材 料 改 性 技 術 教 學 目 標 ： 知 識 目 標 ： 1 、 了 解 聚 乙 烯 的 結(jié) 構 、 性 能 及 用 途 ； 2 、 理 解 填 充 劑 的 作 用 及 性 質(zhì) ； 3 、 掌 握 填 充 劑 的 選 用 原 則 能 力 目 標 ： 1 能 夠 根 據(jù) 塑 料 的 用 途 選 擇 聚 合 物 改 性 方 法 2 能 根 據(jù) 填 充 劑 的 性 質(zhì) 合 理 選 擇 填 料 聚 乙 烯 的 結(jié) 構 Polyethylene (PE) 單 體 Mer unit 聚 合 物 鏈 Polymer chain CH2

7、CH2 聚 乙 烯 種 類 1 ） 低 密 度 聚 乙 烯 （ LDPE ） 高 壓 在 1 5 0 一 3 0 0 MPa的 壓 力 、1 8 0 一 2 0 0 下 以 氧 氣 或 有 機 過 氧 化 物 為 引 發(fā) 劑 ， 按 自 由 基聚 合 機 理 使 乙 烯 聚 合 而 得 聚 乙 烯 。2 ） 高 密 度 聚 乙 烯 （ HDPE） 低 壓 低 溫 聚 合 齊 格 勒 -納 塔 催 化劑 ， 其 機 械 性 能 為 各 種 PE中 最 好 。 3 ） 線 形 、 低 密 度 聚 乙 烯 （ LLDPE） ， 環(huán) 境 應 力 開 裂 性 最 高 ; 4 ） 超 高 分 子 量 聚

8、乙 烯 （ UHMWPE） 5 ） 經(jīng) 交 聯(lián) 處 理 的 LDPE已 大 量 用 于 制 作 電 纜 的 絕 緣 層 （ PE-Cl） 6 ） 氯 化 聚 乙 烯 （ PE-C） 、 乙 烯 /乙 酸 乙 烯 酯 共 聚 物 （ EVA）、 茂 金 屬 催 化 聚 乙 烯 （ MPE） 聚 乙 烯 種 類 按 相 對 分 子 質(zhì) 量 大 小 ： 1 1 萬 以 下 為 中 等 分 子 量 聚 乙 烯 1 1 2 5 萬 為 高 分 子 量 聚 乙 烯 5 1 5 0 萬 為 特 高 分 子 量 聚 乙 烯 1 5 0 萬 以 上 稱 為 超 高 分 子 量 聚 乙 烯 （ UltraHigh

9、 Molecular Weight Polyethylene ， UHMWPE） 聚 乙 烯 性 能 外 觀 ： 白 色 蠟 狀 半 透 明 材 料 ， 柔 而 韌 ； 密 度 ： 比 水 輕 ； 毒 性 ： 無 毒 ； 介 電 性 能 ： 優(yōu) 異 ； 燃 燒 特 性 ： 易 燃 ， 且 離 火 后 繼 續(xù) 燃 燒 ， 火 焰 上 端 呈 黃 色 而下 端 為 藍 色 ， 燃 燒 時 產(chǎn) 生 熔 融 滴 落 ； 透 水 率 ： 低 ， 有 機 蒸 氣 透 過 率 較 大 ， 易 透 過 非 極 性 氣 體 O2 N2 CO2 ； 透 明 度 ： 隨 結(jié) 晶 度 增 加 而 下 降 ， 支 鏈

10、阻 礙 結(jié) 晶 結(jié) 晶 度 LDPELLDPE90 ， 硫 酸 和 硝 酸 能 迅 速 破 壞 PE； PE的 耐 熱 性 不 好 ： LDPE使 用 溫 度 60 ， HDPE使 用 溫 度80 。 聚 乙 烯 性 能 力 學 性 能 ： 結(jié) 晶 部 分 較 高 強 度 ； 非 結(jié) 晶 區(qū) 良 好 的柔 性 和 彈 性 ； 力 學 性 能 隨 分 子 量 增 大 而 提 高 ， 分 子 量 150萬 的 PE極 為 堅 韌 （ 優(yōu) 異 的 工 程 塑 料 ） 。 PE成 型 加 工 ： 因 LDPE、 HDPE的 流 動 性 好 ， 加 工 溫 度 低 ， 粘 度 大 小 適中 ， 分 解

11、溫 度 低 ， 在 惰 性 氣 體 中 高 溫 度 300 不 分 解 ， 所 以 是一 種 加 工 性 能 很 好 的 塑 料 。 LLDPE的 粘 度 稍 高 ， 易 發(fā) 生 熔 體 破 裂 ， 需 增 加 加 入 加 工助 劑 ； 加 工 溫 度 稍 高 ， 可 達 200 215 。 聚 乙 烯 的 吸 水 率 低 ， 加 工 前 不 需 要 干 燥 處 理 。 聚 乙 烯 制 品 在 冷 卻 過 程 中 容 易 結(jié) 晶 ， 因 此 ， 在 加 工 過 程 中應 注 意 模 溫 。 以 控 制 制 品 的 結(jié) 晶 度 ， 使 之 具 有 不 同 的 性 能 。 聚 乙 烯 的 成 型

12、收 縮 率 大 ， 在 設 計 模 具 時 一 定 要 考 慮 。 聚 乙 烯 樹 脂 及 其 選 擇 PE應 用 聚 乙 烯 樹 脂 及 其 選 擇 1 、 討 論 一 下 ： 聚 乙 烯 阻 燃板 材 要 選 擇 哪 種 類 型 的 聚 乙烯 樹 脂 ？ 2 、 結(jié) 合 聚 乙 烯 樹 脂 的 性 能分 析 聚 乙 烯 阻 燃 料 的 組 分 ？ PE基 木 塑 配 方 PVC基 木 塑 配 方 HDPE 100Eva 10木 粉 30馬 來 酸 酐 接 枝 PE 8KH550 0.5 PVC樹 脂 粉 100 份木 粉 40份碳 酸 鈣 15份PVC復 合 穩(wěn) 定 劑 ： 3.2份改 性

13、 劑 （ 偶 聯(lián) 劑 ） 0.4份ACR 2份AC發(fā) 泡 劑 1.4份發(fā) 泡 調(diào) 節(jié) 劑 0.5份硬 脂 酸 0.2份 環(huán) 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 體 中 添 加 與 基體 組 成 及 結(jié) 構 不 同 的 固 體 （ 加 工 溫 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 顯 改 變（ 或 在 稍 稍 削 弱 某 些 方 面 性 能 的 同 時 ， 使 人 們 所 希 望的 另 一 些 方 面 的 性 能 得 到 明 顯 提

14、 高 ） 填 料 具 有 以 下 特 征 ： 1、 具 有 一 定 幾 何 形 狀 的 固 態(tài) 物 質(zhì) ，可 以 是 有 機 物 、 也 可 以 是 無 機 物 ；2、 屬 于 相 對 惰 性 的 物 質(zhì) ；3、 在 聚 合 物 中 的 質(zhì) 量 分 數(shù) 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 強 ： 提 高 塑 料 材 料 的 力 學 性 能 ， 如 拉 伸 、 沖 擊 、硬 度 ； 賦 予 功 能 ： 賦 予 制 品 原 本 不 具 備 的 特 殊 性 能 ， 如 導 電性 等 ； 聚乙烯填充改性 聚乙烯填充改性 3、 填

15、料 的 性 質(zhì) （ 化 學 組 成 、 幾 何 特 征 、 粒 徑 、 表面 形 態(tài) 、 物 理 性 質(zhì) 、 熱 化 學 效 應 ） （ 1） 化 學 組 成 ： 聚 合 物 成 型 加 工 過 程 中 穩(wěn) 定 ， 不損 害 聚 合 物 和 其 他 助 劑 的 性 能 （ 2） 填 料 的 性 質(zhì) （ 幾 何 特 征 ） 對 于 片 狀 填 料 有 底 面 長 徑 與 厚 度 的 比 值 ， 厚 片 提 高 剛 性 的效 果 不 如 薄 片 ； 針 狀 、 柱 狀 、 棒 狀 也 如 此 。 （ 3） 填 料 的 性 質(zhì) （ 粒 徑 ） 使 用 填 料 顆 粒 粗 細 、 大 小 要 根 據(jù)

16、情 況 而 定 ； 粒 徑 越 小 ， 如果 能 分 散 ， 則 力 學 性 能 好 ， 否 則 不 好 。 3、 填 料 的 性 質(zhì)（ 3 ） 表 面 形 態(tài) 及 性 質(zhì) ： 表 面 積 、 表 面 自 由 能 大 不 易 分 散（ 4 ） 物 理 性 質(zhì) ： 密 度 、 吸 油 值 、 硬 度 、（ 5 ） 熱 性 能（ 6 ） 電 性 能（ 7 ） 磁 性 能（ 8 ） 熱 化 學 效 應 總 結(jié) 布 置 總 結(jié) ： 聚 乙 烯 的 結(jié) 構 、 種 類 、 性 能 及 應 用 ， 填 充改 性 的 機 理 、 填 料 的 作 用 及 性 質(zhì) 。 作 業(yè) ： 1 、 在 聚 合 物 中 選

17、 用 填 料 有 何 作 用 ？ 2 、 聚 合 物 的 改 性 的 方 法 有 哪 些 ？ 課 外 任 務 ： 查 找 聚 乙 烯 阻 燃 料 的 配 方 預 習 ： 填 料 的 種 類 、 表 面 處 理 劑 及 處 理 方 法 復 習 提 問 提 問 ： 1 、 聚 乙 烯 樹 脂 的 種 類 有 哪 些 ？ 2 、 聚 乙 烯 樹 脂 可 以 做 衛(wèi) 生 用 品 么 ？ 3 、 填 料 的 作 用 有 哪 些 ？ 材 料 改 性 技 術 情 景 1 、 聚 乙 烯 阻 燃 料 的 生 產(chǎn) 任 務 一 、 聚 乙 烯 阻 燃 料 用 原 材 料 的 選 擇 內(nèi) 容 ： 1 、 聚 乙 烯

18、 樹 脂 及 其 選 擇 2 、 填 充 劑 及 其 選 擇 3 、 阻 燃 劑 及 阻 燃 體 系 的 選 擇 材 料 改 性 技 術 教 學 目 標 ： 知 識 目 標 ： 1 、 了 解 填 充 劑 的 種 類 及 特 性 ； 2 、 理 解 填 充 劑 表 面 處 理 的 作 用 機 理 ； 3 、 掌 握 填 充 劑 的 表 面 處 理 方 法 能 力 目 標 ： 1 能 夠 根 據(jù) 塑 料 的 用 途 選 擇 改 性 填 充 劑 ； 2 能 根 據(jù) 填 充 劑 的 表 面 處 理 方 法 碳 酸 鈣 填 充 劑 的 種 類 及 特 征 填 充 劑 的 種 類 及 特 征 填 充 劑

19、 的 種 類 及 特 征 二 、 硅 酸 鹽 類 有 滑 石 粉 、 陶 土 、 云 母 粉 、 硅 灰 石 粉 ； 1 、 滑 石 粉 成 分 ： Mg3 (Si4 O1 0 )(OH)2 。 密 度 2 .7 g2 .8 g/cm3 ， 硬 度 最 小 ；具 有 層 狀 結(jié) 構 ， 可 以 提 高 填 充 材 料 的 剛 度 ， 改 善 尺 寸 穩(wěn) 定性 、 耐 熱 性 ； 具 有 潤 滑 性 ， 可 以 減 少 對 機 械 和 模 具 的 磨 損， 但 用 量 多 時 不 利 于 對 塑 料 的 焊 接 ， 適 用 于 聚 氯 乙 烯 、 聚 丙 烯 、 尼 龍 、 ABS樹 脂 等 塑

20、 料 ， 多 用于 耐 酸 、 耐 堿 、 耐 熱 及 電 絕 緣 制 品 中 ， 在 橡 膠 行 業(yè) 中 ， 滑石 粉 主 要 用 于 隔 離 劑 和 表 面 處 理 劑 ， 細 滑 石 粉 對 三 元 乙 丙橡 膠 有 補 強 作 用 ， 能 提 高 拉 伸 強 度 、 定 伸 強 度 和 硬 度 。 填 充 劑 的 種 類 及 特 征 2 、 陶 土 用 量 較 大 的 填 料 ， 稍 有 補 強 作 用 ， 由 巖 石 自 然 風 化 分 解 而成 ， 主 要 成 分 是 二 氧 化 硅 、 氧 化 鋁 、 水 等 ， 此 外 還 含 有 鐵、 堿 金 屬 、 堿 土 金 屬 等 。

21、高 嶺 土 在 橡 膠 和 塑 料 工 業(yè) 中 廣 泛使 用 的 是 高 嶺 土 ， 密 度 2 .4 g2 .5 g/cm3 ， 呈 六 方 片 體 ， PH值為 4 5 ， 呈 弱 酸 性 ， 有 延 遲 硫 化 的 作 用 。 易 吸 潮 ， 使 用 前需 干 燥 。 易 結(jié) 團 ， 需 表 面 處 理 。 用 于 聚 氯 乙 烯 、 聚 丙 烯 、 尼 龍 、 聚 酯 等 塑 料 中 ， 可 提 高 絕緣 性 ， 在 橡 膠 行 業(yè) 中 ， 做 半 補 強 填 充 劑 ， 壓 出 容 易 ， 表 面光 滑 ， 膠 鞋 、 膠 帶 、 膠 管 等 制 品 。 填 充 劑 的 種 類 及

22、特 征 3 、 云 母 粉 主 要 成 分 是 硅 酸 鉀 鋁 通 常 做 電 氣 絕 緣 材 料 的 是 硬 質(zhì) 云母 ， 也 叫 白 云 母 ； 作 為 發(fā) 電 機 整 流 片 的 軟 質(zhì) 云 母 或 鎂 云 母 ， 還 有 白 云 母 黑云 母 。 云 母 的 晶 形 是 片 狀 的 ， 其 徑 厚 比 較 大 。 在 橡 膠 中 主要 用 于 制 造 耐 熱 耐 酸 耐 堿 及 高 絕 緣 制 品 。 填 充 劑 的 種 類 及 特 征 4 、 硅 灰 石 粉 天 然 硅 灰 石 是 硅 酸 鈣 化 學 結(jié) 構 ， 是 一 種 鈣 質(zhì) 硅 酸 鹽 礦物 ， 含 5 1 .7 %以 上

23、氧 化 硅 ， 其 余 4 8 .3 %為 氧 化 鈣 ， 屬 三 斜 晶系 晶 體 ， 常 沿 眾 軸 延 伸 成 板 狀 、 桿 狀 和 針 狀 。 集 合 體 為 放射 狀 、 纖 維 狀 塊 體 。 較 純 的 呈 金 色 和 乳 白 色 ， 具 有 玻 璃 光澤 。 在 橡 膠 中 的 補 強 性 僅 次 于 SiO2 ， 但 在 膠 料 中 分 散 性 差 ， 生熱 較 大 。 在 塑 料 中 的 主 要 作 用 是 提 高 拉 伸 強 度 和 撓 曲 強 度 。 最 有 希 望 的 應 用 領 域 是 代 替 玻 璃 纖 維 在 纖 維 增 強 塑 料 中 ，降 低 成 本 。

24、填 充 劑 的 種 類 及 特 征 5 、 玻 璃 微 珠 從 粉 煤 灰 中 提 取 ， 分 為 漂 珠 和 沉 珠 ， 漂 珠 密 度0 .4 0 .8 g/cm3 ， 殼 壁 很 薄 ， 呈 半 透 明 和 乳 白 色 ， 耐 火 度1 6 5 0 ， 屬 于 中 空 玻 璃 微 珠 。 沉 珠 是 是 實 心 的 ， 密 度0 .8 2 .4 g/cm3 。 主 要 用 于 熱 固 性 樹 脂 如 環(huán) 氧 、 不 飽 和 聚 酯 等 ， 對 熱 塑 性 樹脂 不 太 適 合 填 充 劑 的 種 類 及 特 征 單 質(zhì) 1 、 炭 黑 ： 由 液 態(tài) 或 氣 態(tài) 不 完 全 燃 燒 或

25、熱 裂 解 而 制 取 的 極細 的 很 色 顆 粒 ， 主 要 成 分 是 碳 ， 表 面 有 一 些 活 性 基 團 ， 還含 有 一 些 揮 發(fā) 物 ， 微 觀 結(jié) 構 比 較 復 雜 。 在 橡 膠 工 業(yè) 中 大 量 作 為 補 強 劑 ， 能 大 幅 度 提 高 制 品 的 物 理機 械 性 能 ； 還 是 最 重 要 的 黑 色 顏 料 ， 遮 蓋 力 和 著 色 力 極 佳。 金 屬 粉 填 充 劑 的 種 類 及 特 征 2 、 金 屬 粉 ： 通 過 粉 碎 或 熔 融 霧 化 法 可 得 到 鐵 、 銅 、 鋁 等金 屬 粉 末 。 有 時 金 屬 粉 末 是 以 它 們

26、 的 合 金 形 式 出 現(xiàn) 的 ， 如青 銅 粉 、 黃 銅 粉 、 鎳 銀 粉 等 。 多 用 于 塑 料 中 做 裝 飾 用 ， 以提 高 填 充 塑 料 的 導 熱 性 和 抗 靜 電 能 力 。 金 和 銀 效 果 好 ， 但 受 到 價 格 限 制 ， 實 用 性 小 。 向 聚 酯 、 環(huán)氧 樹 脂 等 樹 脂 中 加 入 青 銅 粉 或 鋁 粉 可 制 的 導 熱 性 良 好 的 制品 。 。 木 粉 及 其 填 充 產(chǎn) 品 填 充 劑 的 種 類 及 特 征 有 機 物 ： 1 、 木 粉 ： 最 早 用 于 熱 固 性 樹 脂 ， 后 來 在 熱 塑 性 塑 料 中 也得

27、到 應 用 。 通 過 粉 碎 和 研 磨 可 以 從 鋸 末 、 碎 木 片 和 刨 花 制的 木 粉 ， 力 度 可 達 數(shù) 十 目 或 更 細 。 木 粉 在 1 8 0 度 開 始 炭 化 ， 最 大 特 點 是 質(zhì) 輕 ， 表 面 裝 飾 性 好， 可 以 涂 飾 油 漆 。 節(jié) 約 大 量 森 林 資 源 ， 保 護 生 態(tài) 環(huán) 境 。 淀 粉 及 其 填 充 產(chǎn) 品 填 充 劑 的 種 類 及 特 征 2 、 淀 粉 ： 用 玉 米 、 馬 鈴 薯 等 農(nóng) 產(chǎn) 品 制 作 而 成 ， 經(jīng) 變 性 處理 后 加 入 塑 料 中 可 制 成 具 有 生 物 降 解 功 能 的 淀 粉

28、 塑 料 。 可制 成 包 裝 袋 或 杯 、 盒 等 包 裝 容 器 ） 3.填 充 劑 的 表 面 處 理 （ 3 ） 填 料 表 面 處 理 劑 分 為 五 大 類 ： 表 面 活 性 劑 、 偶 聯(lián) 劑 、 有 機 高 分 子 處 理 劑 、無 機 物 處 理 劑 和 其 他 處 理 劑 1 、 表 面 活 性 劑 定 義 ： 是 指 極 少 量 即 能 明 顯 改 變 物 質(zhì) 表 面 或 界 面 性 質(zhì) 的 物質(zhì) 。 其 分 子 都 是 由 兩 種 不 同 性 質(zhì) 的 基 團 所 組 成 ： 一 種 是 非 極 性的 親 油 （ 疏 水 ） 基 團 ； 另 一 種 是 極 性 的 親

29、 水 （ 疏 油 ） 基 團， 分 子 兩 端 既 具 有 親 水 性 又 具 有 親 油 性 ， 形 成 雙 親 結(jié) 構 。 常 用 的 有 ： 高 級 脂 肪 酸 及 其 鹽 ， 如 硬 脂 酸 、 硬 脂 酸 鈣 、硬 質(zhì) 酸 鈉 高 級 銨 鹽 非 離 子 型 表 面 活 性 劑 （ 3 ） 填 料 表 面 處 理 劑 2 、 偶 聯(lián) 劑 定 義 ： 是 具 有 某 些 特 定 基 團 的 化 合 物 ， 它 能 通 過 化 學 和 物理 的 作 用 將 兩 種 性 質(zhì) 差 異 很 大 ， 原 本 不 易 結(jié) 合 的 材 料 較 牢固 地 結(jié) 合 起 來 。 經(jīng) 過 偶 聯(lián) 劑 處 理

30、 以 后 ， 可 以 將 難 以 牢 固 結(jié)合 的 填 料 與 樹 脂 偶 聯(lián) 起 來 ， 從 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 聯(lián) 劑 、 鈦 酸 酯 偶 聯(lián) 劑 、 鋁 酸 酯 偶 聯(lián) 劑 、搞 類 偶 聯(lián) 劑 、 有 機 鉻 偶 聯(lián) 劑 和 磺 酰 疊 氮 偶 聯(lián) 劑 等 類 別 。 偶 聯(lián) 劑 的 種 類（ 1） 硅 烷 類 偶 聯(lián) 劑 硅 烷 類 偶 聯(lián) 劑 是 開 發(fā) 最 早 、 應用 最 廣 的 一 類 偶 聯(lián) 劑 。 早 期 主 要 用 于 熱 固 性 塑 料 與玻 璃 纖 維 之 間 ， 現(xiàn) 在 廣 泛

31、用 于 熱 塑 性 樹 脂 與 含 硅 性填 料 之 間 。(2)鈦 酸 酯 偶 聯(lián) 劑 開 發(fā) 于 20世 紀 80年 代 現(xiàn) 在 應 用范 圍 已 經(jīng) 超 過 了 硅 烷 類 偶 聯(lián) 劑 ， 主 要 用 于 熱 塑 性塑 料 與 各 類 填 料 之 間 。（ 3） 鋯 酸 酯 偶 聯(lián) 劑 開 發(fā) 于 20世 紀 80年 代 用 于 PO、 EP及 聚 酯 中 （ 4） 鋁 酸 酯 類 偶 聯(lián) 劑福 建 大 學 章 文 貢 發(fā) 明（ 5） 鋯 鋁 酸 酯 偶 聯(lián) 劑1985年 開 發(fā)（ 6） 鋁 鈦 復 合 偶 聯(lián) 劑兼 有 兩 種 偶 聯(lián) 劑 的 性 能 ， 由 山 西 化 工 所 生 產(chǎn)

32、（ 7） 有 機 鉻 類 偶 聯(lián) 劑主 要 用 于 玻 璃 纖 維 增 強 聚 酯 玻 璃 鋼 中（ 8） 大 分 子 偶 聯(lián) 劑與 樹 脂 相 容 性 更 好 ， 但 用 量 大 小 分 子 偶 聯(lián) 劑 一般 用 量 為 2份 ， 大 分 子 偶 聯(lián) 劑 一 般 為 10份 。 偶 聯(lián) 劑 的 選 用 原 則（ 1） 硅 烷 偶 聯(lián) 劑 主 要 用 于 玻 璃 纖 維 及 含 硅 填料 ， 如 石 英 、 硅 灰 石 、 滑 石 粉 、 云 母 、 SiO2、硅 酸 鈣 、 黏 土 等 ， 也 可 用 于 部 分 金 屬 的 氧 化 物及 氫 氧 化 物 但 不 適 用 于 CaCO3。樹

33、脂 主 要 為 熱 固 性 樹 脂 ， 主 要 有 PF、 EP、 不 飽和 聚 酯 等 ， 有 時 也 可 用 于 PO、 PS及 PC中 ， 但效 果 不 太 好 。（ 2） 鈦 酸 酯 類 偶 聯(lián) 劑 對 填 料 的 適 用 范 圍 廣 ， 如CaCO3、 滑 石 粉 、 鈦 白 粉 等 都 可 以 ， 還 可 用 于玻 璃 纖 維 中 。 樹 脂 主 要 為 PO等 熱 塑 性 樹 脂 。 （ 3） 酸 性 填 料 應 選 用 含 堿 性 官 能 團 的 偶 聯(lián) 劑 ， 而堿 性 填 料 應 選 用 含 酸 性 官 能 團 的 偶 聯(lián) 劑 。（ 4） 偶 聯(lián) 劑 加 入 量 。 硅 烷

34、 偶 聯(lián) 劑 的 用 量 可 為 填 料的 1 左 右 ； 鈦 酸 酯 類 用 量 一 般 為 填 料 的 0.25 一2 。（ 5） 一 些 表 面 活 性 劑 會 影 響 鈦 酸 酯 偶 聯(lián) 劑 作 用 的發(fā) 揮 ， 如 ZnO、 HSt等 ， 因 此 它 們 必 須 在 填 料 、 偶聯(lián) 劑 、 樹 脂 充 分 混 合 后 加 入 。（ 6） 大 多 數(shù) 鈦 酸 酯 類 偶 聯(lián) 劑 易 與 酯 類 增 塑 劑 發(fā) 生酯 交 換 反 應 ， 因 此 ， 此 類 增 塑 劑 需 待 偶 聯(lián) 劑 加 入后 方 可 加 入 。 （ 7） 鈦 酸 酯 類 偶 聯(lián) 劑 不 同 品 種 之 間 混 合

35、 加 入 有協(xié) 同 作 用 ；硅 烷 類 偶 聯(lián) 劑 不 同 品 種 之 間 混 合 加 入 也 有 協(xié) 同 作用 ； 鈦 酸 酯 類 與 硅 烷 類 混 合 加 入 協(xié) 同 效 果 更 好 。（ 8） 上 述 介 紹 的 8類 偶 聯(lián) 劑 為 主 偶 聯(lián) 劑 ， 在 具 體設 計 配 方 時 尤 其 是 高 填 充 配 方 ， 往 往 需 選 一 個 助偶 聯(lián) 劑 與 主 偶 聯(lián) 劑 協(xié) 同 加 入 ， 可 大 幅 度 提 高 其 相容 性 。 助 偶 聯(lián) 劑 可 以 為 長 鏈 段 化 合 物 、 過 氧 化物 、 過 氯 化 物 等 。 以 過 氯 化 物 為 例 ， 具 體 品 種 有

36、全 氯 環(huán) 戌 烷 、 氯 化 二 甲 苯 及 氯 橋 酸 酐 等 。 常 用 偶 聯(lián) 劑 適 用 填 料偶 聯(lián) 劑 種類 填 料 樹 脂硅 烷 類 玻 璃 纖 維 、 石 英 、 硅灰 石 熱 固 性 樹 脂鈦 酸 酯 類 大 多 數(shù) 無 機 填 料 及 玻璃 纖 維 聚 烯 烴 等 熱 塑 性 樹 脂鋁 酸 酯 類 CaCO 3等 PP、 PE、 PVC、 PS、PA等鋯 酸 酯 類 PO、 EP等 總 結(jié) 布 置 總 結(jié) ： 填 料 的 種 類 、 特 性 ， 填 料 的 表 面 處 理 方 法及 處 理 劑 作 業(yè) ： 1 、 簡 述 表 面 處 理 機 的 類 型 ？ 2 、 什 么

37、 是 干 法 處 理 的 流 程 ？ 課 外 任 務 ： 查 找 資 料 分 析 塑 料 阻 燃 的 機 理 預 習 ： 阻 燃 劑 的 種 類 、 及 特 性 復 習 提 問 提 問 ： 1 、 簡 述 表 面 處 理 劑 的 作 用 ？ 2 、 簡 述 偶 聯(lián) 劑 的 種 類 ？ 3 、 什 么 是 ？ 材 料 改 性 技 術 情 景 1 、 聚 乙 烯 阻 燃 料 的 生 產(chǎn) 任 務 一 、 聚 乙 烯 阻 燃 料 用 原 材 料 的 選 擇 內(nèi) 容 ： 1 、 聚 乙 烯 樹 脂 及 其 選 擇 2 、 填 充 劑 及 其 選 擇 3 、 阻 燃 劑 及 阻 燃 體 系 的 選 擇 教

38、 學 目 標 ： 知 識 目 標 ： 1 、 了 解 常 用 阻 燃 劑 的 種 類 和 性 質(zhì) ； 2 、 理 解 聚 乙 烯 塑 料 阻 燃 改 性 的 機 理 能 力 目 標 ： 1 能 夠 根 據(jù) 阻 燃 劑 的 機 理 選 擇 阻 燃 方 法 2 能 正 確 選 擇 阻 燃 劑 及 阻 燃 配 合 體 系 ； 阻 燃 劑 及 阻 燃 體 系 的 選 擇 阻燃劑種類及選用n塑 料 的 燃 燒 加 熱 階 段 降 解 和 裂 解 階 段 點 燃 階 段 燃 燒 階 段 阻燃劑種類及選用n阻 燃 機 理 保 護 膜 機 理 不 燃 性 氣 體 機 理 冷 卻 機 理 終 止 連 鎖 反 應

39、 機 理 一 、 阻 燃 劑 應 該 具 備 下 列 基 本 條 件 ： 1 、 阻 燃 劑 不 損 害 高 分 子 材 料 的 物 理 機 械 性 能 ， 即 經(jīng) 阻 燃 加工 后 ， 不 降 低 熱 變 形 溫 度 、 機 械 強 度 和 電 氣 特 性 。 2 、 具 有 耐 候 性 及 持 久 性 ， 進 行 阻 燃 加 工 的 塑 料 制 品 都 是 準備 長 期 使 用 的 物 品 ， 所 以 阻 燃 效 果 不 能 在 制 品 使 用 中 消 失 。 3 、 無 毒 或 低 毒 。 阻 燃 劑 在 使 用 過 程 中 產(chǎn) 生 的 氣 體 可 燃 性 低、 毒 性 小 ， 對 紡

40、織 品 用 阻 燃 劑 應 為 不 刺 激 皮 膚 ， 當 織 物 在 火焰 中 裂 解 時 不 產(chǎn) 生 有 毒 氣 體 。 4 、 價 格 低 廉 。 隨 著 阻 燃 劑 在 制 品 中 的 添 加 量 有 增 多 的 傾 向， 因 而 廉 價 就 顯 得 十 分 重 要 了 。 二、阻燃劑種類及選用1、 按 化 合 物 的 種 類 分 為 無 機 化 合 物 、 有 機 化 合 物兩 大 類 。 無 機 阻 燃 劑 氫 氧 化 鋁 氫 氧 化 鎂 三 氧 化 二 銻 硼 化 合 物 磷 系 阻 燃 劑 二、阻燃劑種類及選用 有 機 阻 燃 劑 有 機 鹵 化 物 氯 化 石 蠟 、 全 氯

41、 戊 環(huán) 癸 烷 、 PE-C、 溴 代 物 有 機 磷 化 物 磷 酸 酯 、 含 鹵 磷 酸 酯 二、阻燃劑種類及選用 2 、 按 使 用 方 法 分 類 可 分 為 添 加 型 阻 燃 劑 和 反 應 型 阻 燃劑 。 添 加 型 阻 燃 劑 是 在 聚 合 物 加 工 過 程 中 ， 加 入 具 有 阻 燃作 用 的 液 體 或 固 體 的 阻 燃 劑 。 其 優(yōu) 點 是 使 用 方 便 ， 適應 面 廣 ， 但 對 塑 料 、 橡 膠 及 合 成 纖 維 性 能 影 響 較 大 。添 加 型 阻 燃 劑 主 要 包 括 磷 酸 酯 、 鹵 代 烴 和 氧 化 銻 等 。 反 應 型

42、阻 燃 劑 是 在 聚 合 物 制 備 過 程 中 作 為 單 體 之 一 ，通 過 化 學 反 應 使 它 們 稱 為 聚 合 物 分 子 鏈 的 一 部 分 。 它對 聚 合 物 使 用 性 能 影 響 小 ， 阻 燃 性 持 久 。 反 應 型 阻 燃劑 主 要 包 括 鹵 代 酸 酐 和 含 磷 多 元 醇 、 乙 烯 基 衍 生 物 、含 環(huán) 氧 基 化 合 物 等 。 無 機 阻 燃 填 料 無 機 阻 燃 填 料 的 阻 燃 效 率 一 般 低 于 有 機 阻 燃 劑 ， 所 以 要達 到 同 樣 的 阻 燃 效 果 需 要 添 加 的 無 機 阻 燃 劑 量 較 多 ， 對聚

43、合 物 基 體 的 力 學 性 能 尤 其 是 抗 沖 擊 韌 性 降 低 幅 度 較 大。 無 機 阻 燃 填 料 主 要 有 ： 氫 氧 化 物 銻 化 合 物 紅 磷 聚 磷 酸 銨 硼 化 合 物 等 。 氫 氧 化 物 氫 氧 化 物 阻 燃 填 料 主 要 有 氫 氧 化 鋁 和 氫 氧 化 鎂 。 1 、 氫 氧 化 鋁 （ ATH） 是 無 機 阻 燃 填 料 中 最 重 要 的 一 種 ，原 料 來 源 廣 ， 價 格 便 宜 ， 約 為 普 通 阻 燃 劑 平 均 價 格 的1 /1 0 ， 就 消 耗 量 而 言 ， 在 所 有 阻 燃 劑 中 穩(wěn) 居 首 位 ， 由 于

44、氫 氧 化 鋁 低 毒 ， 目 前 全 球 的 耗 量 約 為 4 5 0 kt， 占 阻 燃 劑 總耗 量 的 約 4 5 ， 占 無 機 阻 燃 劑 耗 量 的 7 0 。 ATH具 有 抑 煙 、 低 腐 蝕 ， 且 價 格 低 廉 的 優(yōu) 點 。 ATH的 阻 燃 機 理 是 ： 分 解 吸 熱 ， 并 從 火 焰 中 吸 收 輻 射 能 。 這 種 吸 熱 有利 于 降 溫 ， 促 進 脫 氫 反 應 和 保 護 炭 層 ； 分 解 放 出 的 水 不 僅 是 一 個 冷 卻 劑 ， 還 是 一 個 稀 釋劑 。 水 蒸 氣 有 如 一 床 毯 子 ， 將 火 焰 包 圍 ； ATH

45、脫 水 生 成 的 氧 化 鋁 層 ， 具 有 極 高 的 表 面 積 ，故 能 吸 收 煙 和 可 燃 物 ， 使 材 料 燃 燒 時 釋 出 的 CO 2 量 降低 。 無 機 阻 燃 填 料 2 .氫 氧 化 鎂 氫 氧 化 鎂 在 3 4 0 開 始 分 解 ， 4 3 0 分 解 最 快 ， 4 9 0 時 全部 分 解 生 成 氧 化 鎂 及 水 。 可 用 于 塑 料 制 品 ， 具 有 良 好 的 阻燃 作 用 及 消 煙 作 用 。 3 .銻 化 合 物 銻 系 阻 燃 劑 是 最 重 要 的 無 機 阻 燃 劑 之 一 ， 可 大 大 提 高 鹵 系阻 燃 劑 的 效 能

46、。 銻 系 阻 燃 劑 的 主 要 品 種 是 三 氧 化 二 銻(ATO)、 膠 體 五 氧 化 二 銻 及 銻 酸 鈉 。 其 中 最 重 要 和 用 量 最大 的 是 ATO， 它 是 幾 乎 所 有 鹵 系 阻 燃 劑 不 可 缺 少 的 協(xié) 效 劑。 無 機 阻 燃 填 料 無 機 阻 燃 填 料 4 、 紅 磷 因 為 僅 含 有 阻 燃 元 素 磷 ， 所 以 比 其 他 磷 系 阻 燃 劑的 阻 燃 效 率 高 ， 即 使 在 阻 燃 劑 用 量 甚 低 時 也 是 如 此 。 在 某些 情 況 下 (如 對 某 些 含 氧 高 聚 物 )， 紅 磷 的 阻 燃 效 率 甚 至

47、 比溴 系 阻 燃 劑 還 勝 一 籌 。 與 鹵 -銻 阻 燃 體 系 相 比 ， 紅 磷 的 發(fā) 煙 量 較 小 ， 毒 性 較 低 。 缺 點 是 易 吸 濕 ， 與 樹 脂 相 容 性 差 ， 使 被 阻 燃 制 品 染 色 。 （ 1 ） 有 機 阻 燃 填 料 1 、 溴 系 阻 燃 劑 是 目 前 世 界 上 產(chǎn) 量 最 大 的 有 機 阻 燃 劑之 一 。 據(jù) 統(tǒng) 計 ， 1 9 9 8 年 全 球 溴 系 阻 燃 劑 的 用 量 已 超過 2 0 0 kt， 約 占 阻 燃 劑 總 用 量 的 約 2 3 ， 有 機 阻 燃 劑總 用 量 的 約 4 0 。 溴 系 阻 燃

48、劑 的 效 率 高 ， 用 量 較 低 ， 從 而 不 致 過 多 惡化 基 材 的 物 理 機 械 性 能 及 電 氣 性 能 。 溴 化 合 物 制 造 工 藝 成 熟 ， 溴 的 來 源 充 足 ， 生 產(chǎn) 成 本 較 低 ， 就性 能 價 格 比 而 言 ， 溴 系 阻 燃 劑 是 其 他 阻 燃 劑 難 以 抗 衡 的 。 溴 系 阻 燃 劑 的 嚴 重 缺 點 是 降 低 被 阻 燃 基 材 的 抗 紫 外 線 穩(wěn) 定 性， 燃 燒 時 生 成 較 多 的 煙 、 腐 蝕 性 氣 體 和 有 毒 氣 體 。 應 用 最 廣 泛 的 多 溴 二 苯 醚 及 用 其 阻 燃 的 高 聚

49、 物 的 熱 裂 解 和 燃燒 產(chǎn) 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 機 阻 燃 填 料 （ 1 ） 有 機 阻 燃 填 料 2、 氯 系 阻 燃 劑 與 溴 系 阻 燃 劑 的 阻 燃 機 理 相 同 ， 但 前 者 的 阻燃 效 率 遜 于 后 者 ， 在 阻 燃 劑 耗 量 中 所 占 的 比 重 也 低 于 后 者 。 工 業(yè) 上 生 產(chǎn) 的 氯 系 阻 燃 劑 品 種 比 溴 系 少 得 多 ， 主 要 是 氯 化 石蠟 、 六 氯 環(huán) 戊 二 烯 、 四 氯 鄰 苯 二 甲 酸 酐 等 。 其 中 氯 化

50、 石 蠟 產(chǎn)量 最 大 和 用 途 最 廣 。 某 些 氯 代 物 的 毒 性 比 相 應 的 溴 代 物 更 高 ， 且 氯 系 阻 燃 劑 燃 燒時 會 放 出 四 氯 化 碳 。 （ 1 ） 有 機 阻 燃 填 料 3 、 氮 系 阻 燃 劑 ： 無 鹵 、 低 煙 ， 對 熱 和 光 穩(wěn) 定 ， 阻 燃 效 率較 佳 且 價 廉 。 以 其 阻 燃 的 塑 料 加 工 較 困 難 ， 在 基 材 中 分 散性 較 差 。 三 聚 氰 胺 不 可 燃 ， 加 熱 易 升 華 ， 急 劇 加 熱 則 分 解 。 阻 燃 與 原 因 ： （ 1 ） 在 2 5 0 4 5 0 發(fā) 生 分 解

51、 反 應 ， 吸 收 大量 的 熱 ， 并 放 出 氨 而 形 成 多 種 縮 聚 物 ； （ 2 ） 能 夠 影 響 材料 的 熔 化 行 為 ， 并 加 速 其 炭 化 成 焦 ， 從 而 起 到 阻 燃 作 用 。 三 聚 氰 胺 價 廉 ， 無 腐 蝕 性 ， 對 皮 膚 和 眼 睛 無 刺 激 作 用 ， 也 不 是 致 變 物 ， 其 缺 點 是 高 溫 分 解 時 產(chǎn) 生 有 毒 的 氰 化 物 。 聚 乙 烯 阻 燃 劑 的 選 擇 聚 乙 烯 配 方 設 計 中 主 阻 燃 劑 可 以 是 CPE或 有機 阻 燃 劑 助 阻 燃 劑 可 以 是 sb2 o3 等 無 機 阻燃

52、 荊 具 體 實 例 有 ： L、 LLDPE 5 0 份 ， CPE 5 0 份 ， 氧 化 石 蠟 3 O份， Sb2 o3 1 0 份 MgoSiO2 1 O份 。 2 、 LLDPE 4 O份 EVA(VA1 5 )4 0 份 ， CPE 3 O份 Sb2 o3 1 0 份 ， Mg0 SiO2 1 0 份 ， 二 堿式 硫 酸 鉛 5 份 。 總 結(jié) 布 置 聚 乙 烯 配 方 設 計 聚 乙 烯 配 方 設 計 中 主 阻 燃 劑 可 以 是 CPE或 有 機 阻 燃 劑 助阻 燃 劑 可 以 是 sb2 o3 等 無 機 阻 燃 荊 具 體 實 例 有 ： L、 LLDPE 5

53、0 份 ， CPE 5 0 份 ， 氧 化 石 蠟 3 O份 ， Sb2 o3 1 0 份 MgoSiO2 1 O份 。 2 、 LLDPE 4 O份 EVA(VA1 5 )4 0 份 ， CPE 3 O份 Sb2 o3 1 0份 ， Mg0 SiO2 1 0 份 ， 二 堿 式 硫 酸 鉛 5 份 。 聚 乙 烯 配 方 設 計 3 、 PE(0 9 6 g em)5 0 份 ， PE(0 9 5 5 ； g c )1 0 份 CPE(CL=3 0 3 )4 0 份 ， 氯 化 石 蠟 (C1 =7 0 )3 0 份 sb2 o3 1 0份 ， 二 堿 式 硫 酸 鉛 5 份 。 4 、 L

54、DPE 5 0 份 EVA(VA=1 5 )2 O份 CPE3 0 份 氯 化 石 蠟3 O份 ， sb2 0 3 1 0 份 MgOSiO2 1 0 份 二 堿 式 硫 酸 鉛 5 份 。 5 、 LLDPE 1 0 分 ， LLDPE 5 0 分 ， CPE 4 0 分 ， 氯 化 石 蠟 3 O份 sbz0 3 1 0 份 ， MgOSio2 1 0 份 ， 二 堿 式 硫 酸 鉛 5 份 。 6 、 PE 6 0 份 C CO3 4 O份 AI(OH) 4 0 份 ， 氯 化 石 蠟 3 O份 sb2 0 3 1 0 份 ， T7 6 1 鐵 酸 酯 1 1 份 。 總 結(jié) 布 置 總 結(jié) ： 阻 燃 劑 的 種 類 、 特 性 、 阻 燃 料 的 基 本 要 求 作 業(yè) ： 1 、 簡 述 阻 燃 劑 的 類 型 ？ 2 、 氫 氧 化 鋁 阻 燃 機 理 ？ 課 外 任 務 ： 查 找 資 料 設 計 聚 乙 烯 阻 燃 料 的 制 備 預 習 ： 聚 乙 烯 阻 燃 料 的 制 備 工 藝