添加剂与树脂的相容性.doc

相似相容原理：一、溶解度参数相近原则：添加剂与树脂的溶解度参数相差在0.5以下视为两者相容此原则只适用于非极性和非结晶组分之间，除此之外准确性差二、极性相近原则：极性添加剂-极性树脂、非极性添加剂-非极性树脂之间相容性较好，如PVC/EVA、PVC/NBR、PP/EPDM共混增韧效果良好三、结构相近原则：如PS中含有苯环，如果选择与之共混的树脂同样含有苯环的话如PPO、ABS、AS、PPS等都有较好的相容性四、结晶性相近原则：即结晶能力相近原则，非晶-非晶之间的相容性最好，晶态-晶态之间相容性一般，典型的非晶-非晶组合有PVC/NBR、PVC/EVA、PS/PPO等五、表面张力相近原则：如PP/EPDM六、黏度相近原则：提高添加剂与树脂相容性的方法：一、无机添加剂与树脂相容性的方法：无机添加剂具有亲水性，而有机树脂具有疏水性，两者之间的相容性较差，必须对无机添加剂进行表面处理A：偶联剂处理：偶联剂内含有亲水基团和亲油基团，可以在无机添加剂和有机树脂之间起一个桥梁的作用常用的偶联剂有：（1）硅烷偶联剂，主要品种有A150、A151、A171、A172等，使用时常用水、醇或丙酮做溶剂，配成0.5-2%浓度的液体。

主要用于含二氧化硅或硅酸盐成分多的一类填料，如玻璃纤维、白炭黑、石英粉等，用量为1%左右2) 钛酸酯类偶联剂，主要品种有NDZ-101、OL-T99、NDZ-TTS等，主要用于碳酸钙、滑石粉、三氧化二锑、氢氧化铝、氢氧化镁、高岭土、炭黑等，用量为0.25-2%3) 其他还有铝酸酯类、铝钛复合类、锆类及有机铬类偶联剂B：表面活性剂处理：表面活性剂可分为非离子型、阴离子型、阳离子型和两性离子型四类C：高分子处理剂：分为非相容剂和相容剂两种；非相容剂主要包括：低聚物如无规PP、聚乙烯蜡、羧化聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡、聚a-甲基苯乙烯、线形PF、线形EP、VLDPE及ULDPE等相容剂有PP-g-MAH、EPDM-g-MA、EVA-g-MA、及SBS-g-MA等D：其他材料处理：(1) 酸碱液处理(2) 单体处理(3) 稀土处理(4) 等离子体处理二、有机添加剂与树脂相容性的提高方法：有机添加剂本身与树脂的相容性较好，有时不需要加入其它材料，尤其是对小分子有机添加剂或大分子添加的加入量较少时，一般可直接加入但有些高分子共混材料与树脂的相容性不好或加入量太大，需加入相容剂，以改善其相容性相容性为分子内同时含有两类不同性质基团的聚合物。

主要品种有：CPE（或CM为氯化聚乙烯）、SEBS、SBS、EPR（乙丙橡胶）、EPDM、PP-g-MAH、PE-g-MAH、EEA（乙烯一丙烯酸乙酯共聚物）、EVA（乙烯一醋酸乙烯共聚物）及EAA（乙烯一丙烯酸共聚物）等不同相容剂对不同共混体系的效果不同如CPE可用于PVC/PP共混、SEBS可用于PS/PPO共混、EPDM可用于PVC/LDPE共混、EAA可用于HDPE/PA共混等塑料配方中各组分的加工性：一、添加剂对加工流动性的影响1.无机添加剂的影响大部分无机添加剂对复合材料的加工流动性都会有负面影响，即降低加工流动性能无机添加剂对复合材料加工流动性的影响程度，在不同剪切速率下不尽相同在低剪切速率下，对粘度的影响比较明显；而在高剪切速率下，这种影响要小得多为弥补无机添加剂对复合材料造成的影响，在具体生产中往往采取如下几种措施：A：在无机添加配方中，一般需要加入适当的润滑剂，以补偿加工流动性的损失B：尽可能提高螺杆转速和加工温度，使较高的粘度降低C：对无机添加剂进行表面处理，如用偶联剂、硬脂酸等油性材料包覆，以促进添加剂在配方中的分散，使熔体粘度降低D：尽可能降低无机添加剂的粒度，以提高复合材料的分散均匀性。

2.有机添加剂的影响几乎所有有机添加剂对复合材料的加工流动性都有正面影响，即提高其加工流动性二、添加剂的加工热分解性1.无机添加剂几乎所有的无机添加剂都有较高的热分解性，在适当的加工温度范围内，可有效保持原有物性，以发挥其改性功能只有少数几种无机添加剂因热分解温度较低，在加工中会发生分解在普通塑料配方中，需要防止无机添加剂的分解如在配方中添加Al(OH)3阻燃剂，因其受热失水温度仅为210-320度，因此对加工温度超过200度的树脂，不宜加入Al(OH)3作为阻燃剂；否则，A1(OH)3失水过多，会极大地影响阻燃效果；因此作为阻燃剂的Al(OH)3只能低加工温度的PE、PP、EVA、PVC及热固性塑料配方中而同为阻燃剂的Mg(OH)2,因其受热失水温度高达340度以上，几乎可在所有塑料中应用对有些无机添加剂，又要求无机添加剂在加工中分解，才能发挥其改性效果例如，在含有发泡剂的配方中，只有在加入的无机发泡剂分解后产生气体，才能制成泡沫塑料常用的无机发泡剂有：NaHCO3的分解温度为60-150度，（NH4）2CO3的分解温度为40-120度，NH4HCO3的分解温度为36-60度，NaBH4的分解温度为400度。

2.有机添加剂与无机添加剂相反，有机添加剂的蒸发和分解温度都比较低，在熔融加工应引起注意添加剂对塑料性能的影响每种特定的树脂品种具有自己独有的性能，如PS的透明性好、POM的耐磨性好等但在树脂中加入特定的添加剂后，往往能赋予树脂以新的性能；如在树脂中加入卤化物和三氧化二锑可使树脂的耐火性提高，加入二硫化钼可使树脂的耐磨性提高添加剂对树脂性能的影响是多方面的，对性能的改善幅度往往很大，甚至彻底改变了原树脂的性能下面选几个主要方面详细介绍一、添加剂对拉伸强度的影响不同添加剂品种对树脂拉伸强度的影响不同，有的添加剂使树脂的拉伸强度下降，而有的添加剂又会使树脂的拉伸强度明显提高下面对几种可使树脂拉伸强度提高的添加剂品种加以介绍：1.各类纤维常用的增强纤维品种有：玻璃纤维、石棉纤维、碳纤维、金属纤维、晶须、硼纤维及有机纤维等这是最常用的一类增强材料，它可使树脂的拉伸强度大幅度提高纤维增强几乎对所有树脂都有效果，如常见的玻璃纤维增强PP、PC、PBT、PET等A：无机纤维类石棉纤维是一种早期增强材料，因环境污染问题，已逐渐被淘汰玻璃纤维是目前最常用的增强材料，它增强效果好、来源广泛、价格低廉其他无机纤维有：晶须、硼纤维、金属纤维、石英纤维、陶瓷纤维、碳芯纤维、不锈钢纤维、钛酸钙纤维、碳硅纤维、钨丝化碳纤维及二硼化钛纤维等，此类纤维虽增强效果好，但因价格太高而影响其应用。

B：有机纤维类这是一类新型增强纤维，其优点为相对密度小、与树脂的相容性好，缺点为价格高目前最常使用的品种为碳纤维，其他品种有芳香族聚酰胺纤维、聚丙烯腈纤维、脂肪族聚酰胺纤维、聚酯纤维、聚乙烯醇纤维等常见纤维的性能品种石棉纤维玻璃纤维碳纤维氧化铝晶须硼纤维钢纤维尼龙纤维芳香族聚酰胺纤维相对密度3.02.551.83.92.632.631.441.44拉伸强度/MPa38001500-300021003450-65003200-40002000102028002.纤维状添加剂纤维状添加剂可使树脂的拉伸强度小幅度增强，其效果远不如增强纤维，但因其具有价格低的优点而获得应用代表性的纤维状添加剂有硅灰石和石膏等3.纳米添加剂常规粒度添加剂除本节1、2、4介绍的几种外，都会使复合材料的强度下降但同样是一种添加剂，当其粒度下降到纳米级时添加，复合材料的强度不但不下降，反而会有不同程度升高由于加工成本高，纳米材料的价格较高，目前应用面不广已获得应用的纳米材料主要有粘土和蒙脱土等少数几种4.稀土及碱金属盐添加剂这是一类新型增强材料，其突出特点为用量很小时，复合材料的拉伸强度和冲击强度同时明显提高，对材料的其他性能影响不大。

二、添加剂对韧性的影响大部分无机添加剂都会使复合材料的韧性下降，目前只开发出少数无机添加剂可使复合材料的韧性有所提高大部分弹性体类有机材料都会使复合材料的韧性明显提高按增韧添加剂本身刚性大小，可将其分为弹性体类增韧材料和刚性增韧材料两类1. 弹性体增韧材料这是一类最常用增韧材料其优点为增韧效果明显；缺点为在增韧的同时，使复合材料的刚性明显下降，正可谓“顾此失彼”目前常使用的弹性体类增韧材料有：CPE、POE（聚乙烯一辛烯共聚弹性体）、EPDM、EPR、SBS、ACR（丙烯酸酯类共聚物）、NBR、MBS（甲基丙烯酸甲酯一丁二烯一苯乙烯三元共聚物）、EVA等其中，PP常用POE、EPDM、EPR、EVA等；PVC常用CPE、ACR、EVA、NBR、MBS等；PS常用SBS、NBR、MBS等在弹性体类增韧材料复合材料中，为弥补增韧导致的刚性下降，常加入少量刚性无机添加剂以补偿2. 刚性增韧材料刚性增韧材料是一类新型增韧材料，其优点为在增加复合材料的韧性同时，刚性也同时提高，正可谓“两全其美”刚性增韧材料又可分为无机和有机两类A：无机刚性增韧材料主要品种为：纳米材料、碱土金属盐、稀土矿物、中空类材料如玻璃微珠等。

其特点为可单独使用，加入量少B：有机刚性增韧材料主要品种有：PS、PMMA、PP、SAN(苯乙烯一丙烯腈共聚物)、MMA/S等其中以MMA/S效果最好，PMMA次之，其他稍差有机刚性增韧材料的特点为不能单独使用，必须与有机弹性体增韧材料协同使用，才能发挥增韧效果常用的刚性协同增韧体系有：PVC/CPE/PS、PVC/CPE/(MMA/S)、PA/PP-g-MAH/PP等三、添加剂对阻燃性的影响几乎所有无机添加剂都会提高复合材料的阻燃性能；而有机添加剂只有少部分有阻燃功能，大部分不但没有，反而会助燃1.无机阻燃材料目前常用品种有以下几种：A：Sb2O3；必须与有机阻燃材料协同使用B：Mg(OH)2和Al(OH)3；可分别单独使用，但加入量大，往往与树脂用量相当C：无机磷类；常用红磷及磷酸盐，纯红磷在使用前最好经过微囊化处理，可单用或并用，磷酸盐有磷酸铵、聚磷酸铵等D：硼类阻燃材料；常用水合硼酸锌，一般与其他阻燃材料协同使用E：其他金属化合物；如金属钼化物、金属铁化物等，主要用于消烟F：金属卤化物；如各类卤化锑类2.有机阻燃材料目前常用品种有以下几种：A：有机卤化物；主要为溴化物，常用的有：十溴联苯醚（DBDPO）、四溴双酚A（TBBPA）、溴化聚苯乙烯（BPS）等。

氯化物只有氯化石蜡和氯化聚乙烯获得应有卤化物常与Sb2O3或磷化物协同使用B：有机磷化物；可分为无卤磷和卤代磷两类，无卤磷主要为磷酸酯类如三苯基磷酸酯（TPP）、双磷酸季戊四醇蜜铵盐（MPP）等，无卤磷需与卤化物协同加入；卤代磷的分子内同时含有磷和卤两种元素，具有分子内协同作用，因而可单独使用，常用品种如三（氯乙基）磷酸酯（TCEP）等C：氮类；主要品种有三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸酯等，常用于PA与PU中，并与磷类阻燃剂协同使用四、添加剂对导电性的影响能显著提高塑料导电性能的添加剂材料包括碳类材料、金属材料及导电树脂3类，并以碳类材料中的炭黑最为常用1.碳类导电材料包括炭黑、石墨、碳纤维三种A：炭黑；是一种应用最广泛的导电材料，一般可使复合材料的体积电阻率下降到10oQ・cm，不足之处是炭黑本身为黑色，只能制成深色制品炭黑的品种很多，可用于导电的炭黑主要为乙炔炭黑和超导炉黑，经过钛酸酯处理或1500度高温处理后的炭黑，导电效果更好B：石墨；导电效果不如炭黑，它可使复合材料的体积电阻率下降到102Q・cm左右，同炭。