情景任務(wù)一聚乙烯阻燃料用原材料的選擇

1、材料改性技術(shù)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(shè)計5、參考書1一、課程性質(zhì)及作用 材料改性技術(shù)是高職高專材料工程技術(shù)專業(yè)一門主干核心學(xué)習(xí)領(lǐng)域. 材料改性技術(shù)的主要任務(wù)以典型高分子產(chǎn)品改性技術(shù)為載體，用實訓(xùn)項目來檢驗教學(xué)效果，通過項目教學(xué)，使學(xué)生通過本課程的學(xué)習(xí)，理解材料改性的基本原理，掌握材料改性的基本工藝過程、技術(shù)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(shè)計能力，為畢業(yè)設(shè)計、頂崗實習(xí)及今后從事材料生產(chǎn)打下良好基礎(chǔ)。2材料改性技術(shù)二、課時分配 本課程計劃總學(xué)時64課時，其中理論課時為40，實訓(xùn)課時為24。 三、考核方式平時占40%（含期中測驗），實驗占20%，期末

2、占40% 。3 四、 課 程 內(nèi) 容 及 設(shè) 計 材料改性技術(shù)4五、主要參考書：1、高分子性能檢測國家標(biāo)準(zhǔn)2、高分子改性技術(shù)3、高分子材料成型工藝4、高分子材料成型設(shè)備材料改性技術(shù)5任務(wù)一、聚乙烯阻燃料用原材料選用678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(dāng)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2022/8/169材料改性技術(shù)情景1、聚乙烯阻燃料的生產(chǎn)任務(wù)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 10材料改性技術(shù)教學(xué)目標(biāo)：知識目

3、標(biāo)：1、了解聚乙烯的結(jié)構(gòu)、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(biāo)：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 11聚乙烯的結(jié)構(gòu) Polyethylene (PE)單體 Mer unit聚合物鏈 Polymer chain 12聚乙烯種類1）低密度聚乙烯 （ LDPE ） 高壓在150一300MPa的壓力、180一200下以氧氣或有機(jī)過氧化物為引發(fā)劑，按自由基聚合機(jī)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(jī)械性能為各種PE中最好。 3）線形、低密度聚乙烯（LLDPE），環(huán)境應(yīng)力開裂性

4、最高; 4） 超高分子量聚乙烯（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） 13聚乙烯種類按相對分子質(zhì)量大?。?11萬以下為中等分子量聚乙烯 1125萬為高分子量聚乙烯 5150萬為特高分子量聚乙烯 150萬以上稱為超高分子量聚乙烯（UltraHigh Molecular Weight Polyethylene ，UHMWPE） 14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

5、端呈黃色而下端為藍(lán)色，燃燒時產(chǎn)生熔融滴落； 透水率：低，有機(jī)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 。 16聚乙烯性能力學(xué)性能：結(jié)晶部分較高強(qiáng)度；非結(jié)晶區(qū)良好的柔性和彈性；力學(xué)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）。 17PE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

6、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(dá)200215。 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(yīng)注意模溫。以控制制品的結(jié)晶度，使之具有不同的性能。 聚乙烯的成型收縮率大，在設(shè)計模具時一定要考慮。 聚乙烯樹脂及其選擇18PE應(yīng)用 19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？20PE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 0.5PVC樹脂粉 100 份木粉 40份碳酸鈣 15份PVC復(fù)

7、合穩(wěn)定劑： 3.2份改性劑（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 211.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(gòu)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(jī)物、也可以是無機(jī)物；2、屬于相對惰性的物質(zhì)；3、在聚合物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于5%。聚乙烯填充改性22 2、填料的作用： 增量：降低制品的成本 增強(qiáng)：提高塑料材料的

8、力學(xué)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(dǎo)電性等； 聚乙烯填充改性23聚乙烯填充改性3、填料的性質(zhì)（化學(xué)組成、幾何特征、粒徑、表面形態(tài)、物理性質(zhì)、熱化學(xué)效應(yīng)）（1）化學(xué)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24 （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。25 （3）填料的性質(zhì)（粒徑）使用填料顆粒粗細(xì)、大小要根據(jù)情況而定；粒徑越小，如果能分散，則力學(xué)性能好，否則不好。26 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、

9、硬度、（5）熱性能（6）電性能（7）磁性能（8）熱化學(xué)效應(yīng)27總結(jié)布置總結(jié)：聚乙烯的結(jié)構(gòu)、種類、性能及應(yīng)用，填充改性的機(jī)理、填料的作用及性質(zhì)。作業(yè)：1、在聚合物中選用填料有何作用？2、聚合物的改性的方法有哪些？課外任務(wù)：查找聚乙烯阻燃料的配方預(yù)習(xí)：填料的種類、表面處理劑及處理方法28復(fù)習(xí)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？29材料改性技術(shù)情景1、聚乙烯阻燃料的生產(chǎn)任務(wù)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 30材料改性技術(shù)教學(xué)目標(biāo)：知識目標(biāo)：1、了解填充劑的種類及特性；

10、2、理解填充劑表面處理的作用機(jī)理；3、掌握填充劑的表面處理方法能力目標(biāo)：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31無機(jī)填充劑：碳酸鹽類、硅酸鹽類、硫酸鹽類、金屬氧化物與金屬氫氧化物、金屬粉類、碳素類、晶須類等有機(jī)填充劑：木粉、淀粉一、碳酸鹽類1、碳酸鈣天然礦石磨碎而成的重鈣和用化學(xué)方法生產(chǎn)的輕鈣，兩種天然碳酸鈣礦石來源于石灰石。 碳酸鈣 填充劑的種類及特征32填充劑的種類及特征特性：價格低；無毒；色澤好，易著色；硬度低；化學(xué)穩(wěn)定，熱分解溫度為800 以上；易干燥，水分易除去。通常把0.11um顆粒粒徑的輕鈣稱為微細(xì)，而把0.10.02um范圍內(nèi)的稱之為超細(xì)，把粒徑小于

11、0.02um的稱之為超微細(xì)；為防止碳酸鈣顆粒的凝聚作用，降低顆粒表面能，往往對填料表面進(jìn)行改性處理，經(jīng)表面處理的稱為活性碳酸鈣，33填充劑的種類及特征二、硅酸鹽類有滑石粉、陶土、云母粉、硅灰石粉；1、滑石粉成分：Mg3(Si4O10)(OH)2。密度2.7g2.8g/cm3，硬度最??；具有層狀結(jié)構(gòu)，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(jī)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(xì)滑石粉對三元乙丙橡膠有補(bǔ)強(qiáng)作用，能提高拉伸強(qiáng)度

12、、定伸強(qiáng)度和硬度。34填充劑的種類及特征2、陶土用量較大的填料，稍有補(bǔ)強(qiáng)作用，由巖石自然風(fēng)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。高嶺土在橡膠和塑料工業(yè)中廣泛使用的是高嶺土，密度2.4g2.5g/cm3，呈六方片體，PH值為45，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(tuán)，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(bǔ)強(qiáng)填充劑，壓出容易，表面光滑，膠鞋、膠帶、膠管等制品。35填充劑的種類及特征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(jī)整流片的軟質(zhì)云母或鎂云

13、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。36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(xué)結(jié)構(gòu)，是一種鈣質(zhì)硅酸鹽礦物，含51.7%以上氧化硅，其余48.3%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(bǔ)強(qiáng)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(qiáng)度和撓曲強(qiáng)度。最有希望的應(yīng)用領(lǐng)域是代替玻璃纖維在纖維增強(qiáng)塑料中，降低成本。 37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0.40.

14、8g/cm3，殼壁很薄，呈半透明和乳白色，耐火度1650，屬于中空玻璃微珠。沉珠是是實心的，密度0.82.4g/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38填充劑的種類及特征單質(zhì)1、炭黑：由液態(tài)或氣態(tài)不完全燃燒或熱裂解而制取的極細(xì)的很色顆粒，主要成分是碳，表面有一些活性基團(tuán)，還含有一些揮發(fā)物，微觀結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。在橡膠工業(yè)中大量作為補(bǔ)強(qiáng)劑，能大幅度提高制品的物理機(jī)械性能；還是最重要的黑色顏料，遮蓋力和著色力極佳。39 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的合金形式出現(xiàn)的，如青銅粉、黃銅粉、鎳銀粉

15、等。多用于塑料中做裝飾用，以提高填充塑料的導(dǎo)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(dǎo)熱性良好的制品。40 木粉及其填充產(chǎn)品 填充劑的種類及特征有機(jī)物：1、木粉：最早用于熱固性樹脂，后來在熱塑性塑料中也得到應(yīng)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(dá)數(shù)十目或更細(xì)。木粉在180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(hù)生態(tài)環(huán)境。41 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塑料?？芍瞥砂b袋或

16、杯、盒等包裝容器）42 3.填充劑的表面處理 為使填料在聚合物中有良好的分散，并與聚合物能有較好的結(jié)合，常對無機(jī)填料表面進(jìn)行適當(dāng)處理，通過化學(xué)反應(yīng)或物理方法改變填料表面的物理化學(xué)性質(zhì)，使其表面性質(zhì)與所填充的聚合物性質(zhì)具有一定的相似性，從而提高其在聚合物中的分散性，增進(jìn)填料與聚合物基體的界面相容性，進(jìn)而提高塑料、橡膠等復(fù)合材料的力學(xué)性能。43 （1）填料表面處理的作用機(jī)理 但填料表面處理的作用機(jī)理基本上有兩種類型，一是表面物理作用，包括表面涂覆（或稱為包覆）和表面吸附；二是表面化學(xué)作用。44 表面涂覆，也稱包覆和涂層，是利用無機(jī)物或有機(jī)物對填料表面進(jìn)行包覆以達(dá)到改性的方法。 表面吸附也是使填料表

17、面結(jié)合上一層表面處理劑，但兩者之間有較強(qiáng)的物理吸附作用。填料表面與處理劑的結(jié)合是分子間作用力。 表面化學(xué)改性通過表面改性劑與顆粒表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)或化學(xué)吸附（包括表面取代、水解、聚合和接枝等）的方式完成，填料表面是通過產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)而與處理劑相結(jié)合。表面化學(xué)改性主要要用來生產(chǎn)在塑料和橡膠中使用的以補(bǔ)強(qiáng)作用為目的的礦物填料。 45 （2）處理原則 在進(jìn)行填料表面處理時，從填料的種類、性質(zhì)、聚合物種類、性能及加工工藝以及處理劑種類及處理工藝出發(fā)，應(yīng)遵循如下原則： 填料表面極性與聚合物極性相差很大，應(yīng)選擇使表面處理后的填料極性接近于聚合物極性的處理劑， 填料表面含有反應(yīng)性較大的官能團(tuán)，則應(yīng)選擇能與這些官

18、能團(tuán)在處理或填充工藝過程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的處理劑，46 填料表面如呈酸或（堿）性，則處理劑應(yīng)選用堿性（或酸性）；如填料表面呈現(xiàn)氧化性（或還原性），處理劑應(yīng)選用還原性（或氧化性），如填料表面具有陽離子（或陰離子）交換性，則處理劑應(yīng)選用可與其陽離子（或陰離子）進(jìn)行置換的類型。 對處理劑而言，能與填料表面發(fā)生化學(xué)結(jié)合的比未發(fā)生化學(xué)結(jié)合的效果好；長鏈基的比同類型的短鏈基效果好；處理劑鏈基上含有與聚合物發(fā)生化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)基團(tuán)的比不含反應(yīng)基團(tuán)的效果好；處理劑鏈基末端為支鏈的比同類型而末端為直鏈的效果好，此外應(yīng)選用在聚合物加工工藝條件下不分解、不變色以及不從填料表面脫落的處理劑。47（3）填料表面處理劑分為五

19、大類：表面活性劑、偶聯(lián)劑、有機(jī)高分子處理劑、無機(jī)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(tuán)所組成：一種是非極性的親油（疏水）基團(tuán)；另一種是極性的親水（疏油）基團(tuán)，分子兩端既具有親水性又具有親油性，形成雙親結(jié)構(gòu)。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48（3）填料表面處理劑2、偶聯(lián)劑定義：是具有某些特定基團(tuán)的化合物，它能通過化學(xué)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

20、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(jī)鉻偶聯(lián)劑和磺酰疊氮偶聯(lián)劑等類別。 49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(yīng)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(jì)80年代 現(xiàn)在應(yīng)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(jì)80年代 用于PO、EP及聚酯中50（4）鋁酸酯類偶聯(lián)劑福建大學(xué) 章文貢發(fā)明（5）鋯鋁酸酯偶聯(lián)劑1985年開發(fā)（6）鋁鈦復(fù)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)（7）

21、有機(jī)鉻類偶聯(lián)劑主要用于玻璃纖維增強(qiáng)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。51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。52（3）酸性填料應(yīng)選用含堿性官能團(tuán)的偶聯(lián)劑，而堿性填

22、料應(yīng)選用含酸性官能團(tuán)的偶聯(lián)劑。（4）偶聯(lián)劑加入量。硅烷偶聯(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(yīng)，因此，此類增塑劑需待偶聯(lián)劑加入后方可加入。53（7）鈦酸酯類偶聯(lián)劑不同品種之間混合加入有協(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?yún)f(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(shè)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

23、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，具體品種有全氯環(huán)戌烷、氯化二甲苯及氯橋酸酐等。54 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(jī)填料及玻璃纖維聚烯烴等熱塑性樹脂鋁酸酯類CaCO3等PP、PE、PVC、PS、PA等鋯酸酯類PO、EP等55 （4）處理方法 根據(jù)填料表面處理過程中所使用的設(shè)備與工藝的不同，填料表面處理方法可分為干法、濕法、氣相法和加工過程中處理法四種。 1、干法處理的原理是填料在干態(tài)和一定溫度下借高速混合作用使處理劑均勻地作用于填料顆粒表面，形成一層極薄的表面處理層。所用設(shè)備一般為混合

24、機(jī)。具體流程如下：56 2、濕法：填料表面濕法處理指的是粉體填料在濕態(tài)或以水為介質(zhì)的懸浮液中用處理劑進(jìn)行表面處理的方法。 其原理是填料在處理劑的水溶液或乳液中，通過表面吸附或化學(xué)作用使處理劑分子結(jié)合于填料表面，因此，處理劑應(yīng)在水中可溶或可乳化呈乳液狀態(tài)。 常用的處理劑有脂肪酸鹽一類的表面活性劑，在水中穩(wěn)定的螯合型鋁酸酯、鈦酸酯及硅烷偶聯(lián)劑和電介質(zhì)型高分子處理劑等。 （4）處理方法57 按填料表面濕法處理機(jī)理，該法可分為表面吸附法、化學(xué)反應(yīng)法和聚合法。 表面吸附法與干法中表面涂敷處理相似，屬于物理過程。通常將填料放入水中攪拌呈懸浮液，加入表面處理劑室溫或在加熱情況下繼續(xù)攪拌一定時間后，過濾烘干粉

25、碎即可?；瘜W(xué)反應(yīng)法是指采用那些能與填料表面游離基團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的處理劑，在濕法處理過程中通過反應(yīng)以化學(xué)鍵與填料相結(jié)合。聚合法與干法中表面聚合處理相似，直接采用可聚合的單體，在引發(fā)劑的作用下，在填料表面生成一層高分子膜。所不同的是前者在干粉中后者是在水的懸浮液中反應(yīng)。（4）處理方法58 3、填料氣相表面處理法 是將具有反應(yīng)活性的處理劑首先氣化，以蒸汽的形式與填料粉體的表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)填料表面處理的一類方法。 例如含二氧化硅一類的填料表面具有硅羥基，經(jīng)硅烷處理劑的蒸汽處理，即可獲得高憎水性填料。與其它方法相比，氣相表面處理法效果好、處理劑利用率高。 近年來采用低溫等離子體實現(xiàn)填料的氣相表面處理

26、獲得可喜的進(jìn)展。等離子體氣相表面處理所采用的處理劑一般為可反應(yīng)的單體，如乙烯、苯乙烯、丙烯酸酯類等。在等離子狀態(tài)下這些單體可在填料表面生成納米級的等離子體膜，從而達(dá)到表面處理的目的。 59 4、加工現(xiàn)場處理法是指在加工聚合物制品時直接在原工藝某一操作過程中對填料進(jìn)行表面處理的一類方法。也是目前國內(nèi)塑料行業(yè)中最常用的一類表面處理方法。主要有捏合法、反應(yīng)擠出法和研磨法。 捏合法：當(dāng)基體樹脂為粉狀時，如PVC、PP等，可在加工過程中的捏合工藝中，同時加入填料和處理劑，在捏合過程中對填料進(jìn)行表面處理。處理劑應(yīng)選用對參與捏合的其它組分不發(fā)生化學(xué)作用，體系內(nèi)存在的微量水分不影響它的處理效果。各類表面活性劑

27、、高分子處理劑、螯合型的鈦酸酯和鋁酸酯等可被用作捏合法填料處理劑。60 反應(yīng)擠出處理法是將填料表面處理劑和小量載體樹脂（也可用基體樹脂），按一定比例在雙螺桿擠出機(jī)擠出造粒，制成填充母料，再與基體樹脂混合制成填充改性塑料。如果有性能優(yōu)異的混煉擠出成型設(shè)備，則填料的表面處理、填料與基體樹脂及各組分的混合混煉乃至造?；蛑苯映尚涂稍谕粩D出機(jī)中一次完成。 研磨處理法常用于涂料生產(chǎn)中對填料和無機(jī)顏料的表面處理。在一些需要采用漿料或需用增塑劑一類液態(tài)原料較多的軟質(zhì)塑料制品中，也可采用研磨處理法。另外如產(chǎn)品最后以液態(tài)或乳液形式存在；如環(huán)氧樹脂、不飽和樹脂、澆鑄材料等，其填料或無機(jī)顏料以及其它無機(jī)助劑的表面處

28、理也可考慮采用此法。61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(jī)的類型？2、什么是干法處理的流程？課外任務(wù)：查找資料分析塑料阻燃的機(jī)理預(yù)習(xí)：阻燃劑的種類、及特性62復(fù)習(xí)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、什么是加工現(xiàn)場處理法？63材料改性技術(shù)情景1、聚乙烯阻燃料的生產(chǎn)任務(wù)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 64教學(xué)目標(biāo)：知識目標(biāo)：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(jī)理能力目標(biāo)：1能夠根據(jù)阻燃劑的機(jī)理選擇阻燃方法2能正確選擇阻燃

29、劑及阻燃配合體系；阻燃劑及阻燃體系的選擇 6566阻燃劑種類及選用塑料的燃燒 加熱階段 降解和裂解階段 點燃階段 燃燒階段67阻燃劑種類及選用阻燃機(jī)理 保護(hù)膜機(jī)理 不燃性氣體機(jī)理 冷卻機(jī)理 終止連鎖反應(yīng)機(jī)理68一、阻燃劑應(yīng)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(jī)械性能，即經(jīng)阻燃加工后，不降低熱變形溫度、機(jī)械強(qiáng)度和電氣特性。 2、具有耐候性及持久性，進(jìn)行阻燃加工的塑料制品都是準(zhǔn)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，對紡織品用阻燃劑應(yīng)為不刺激皮膚，當(dāng)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

30、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。 69二、阻燃劑種類及選用1、按化合物的種類分為無機(jī)化合物、有機(jī)化合物兩大類。無機(jī)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 70二、阻燃劑種類及選用有機(jī)阻燃劑 有機(jī)鹵化物 氯化石蠟、全氯戊環(huán)癸烷、PE-C、溴代物 有機(jī)磷化物 磷酸酯、含鹵磷酸酯71二、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(yīng)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(yīng)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(yīng)型阻燃劑是在聚

31、合物制備過程中作為單體之一，通過化學(xué)反應(yīng)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(yīng)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。72無機(jī)阻燃填料無機(jī)阻燃填料的阻燃效率一般低于有機(jī)阻燃劑，所以要達(dá)到同樣的阻燃效果需要添加的無機(jī)阻燃劑量較多，對聚合物基體的力學(xué)性能尤其是抗沖擊韌性降低幅度較大。無機(jī)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。 73 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(jī)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1/10，就消耗量而言，在所

32、有阻燃劑中穩(wěn)居首位，由于氫氧化鋁低毒，目前全球的耗量約為450kt，占阻燃劑總耗量的約45，占無機(jī)阻燃劑耗量的70。ATH具有抑煙、低腐蝕，且價格低廉的優(yōu)點。 74ATH的阻燃機(jī)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(jìn)脫氫反應(yīng)和保護(hù)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CO2量降低。 無機(jī)阻燃填料75 2.氫氧化鎂 氫氧化鎂在340開始分解，430分解最快，490時全部分解生成氧化鎂及水?？捎糜谒芰现破?，具有良好的阻燃作用及消煙作用。3.銻化合物

33、銻系阻燃劑是最重要的無機(jī)阻燃劑之一，可大大提高鹵系阻燃劑的效能。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(jī)阻燃填料76無機(jī)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。 77（1）有機(jī)阻燃填料 1、溴系阻燃劑是目前世界上產(chǎn)量最大的有機(jī)阻燃劑之一。據(jù)統(tǒng)計，1998年全球溴系阻燃劑的用量已超過200 kt，約占阻燃劑總用量的約23，有機(jī)阻燃劑總用量的約40。溴系阻燃劑的效率高，用量較低，從而不致過多惡化基材的物理機(jī)械性能及電氣性能。78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(yán)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(yīng)用最廣泛的多溴二苯醚及用其阻燃的高聚物的熱裂解和燃燒