高聚物配方设计原理与应用
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1.4 高聚物材料配方中各组分的关系

高聚物配方是存在多组分的复杂体系,各组分在配方中会发生一定的相互作用和物理化学反应,从而影响高聚物产品的性能,因此在配方设计中一定要考虑这些关系。高聚物配方中各组分间的关系主要包括协同作用、对抗作用和加合作用。

(1)协同作用 协同作用是指高聚物材料配方中两种或两种以上的添加剂一起加入时的效果高于其单独加入的平均值。不同添加剂之间产生协同作用的原因主要是它们之间产生了物理或化学作用。

在抗氧剂的配方中可起协同作用的例子:两种邻位取代基位阻程度不同的酚类抗氧剂并用;两种结构和活性不同的胺类抗氧剂并用;一种仲二芳胺与一种受阻酚类并用。

在阻燃配方中可起协同作用的例子:在卤素/锑系复合阻燃体系中,卤系阻燃剂可与Sb2O3发生反应生成SbX3(X代表卤素),SbX3可以隔离氧气从而达到增大阻燃效果的目的;在卤素/磷系复合阻燃体系中,两类阻燃剂也可以发生化学反应生成PX3、PX2、POX3等高密度气体,这些气体可以起到隔离氧气的作用。

(2)对抗作用 对抗作用是指高聚物材料配方中两种或两种以上的添加剂一起加入时的效果低于其单独加入的平均值。产生对抗作用的原理同协同作用一样,也是不同添加剂之间产生物理或化学作用的结果;不同的是,其作用的结果不但没有促进各自作用的发挥,反而削弱了其应有的效果。

在抗氧剂的配方中可起对抗作用的例子:芳胺类和受阻酚类抗氧剂一般不与炭黑类紫外线屏蔽剂并用,因为炭黑对胺类或酚类的直接氧化有催化作用,抑制抗氧效果的发挥。常用的抗氧剂与某些含硫化合物(特别是多硫化物)存在对抗作用。其原因也是多硫化物有助于氧化作用。

在阻燃配方中可起对抗作用的例子:卤系阻燃剂与有机硅类阻燃剂并用,会降低阻燃效果;红磷阻燃剂与有机硅类阻燃剂并用,也存在对抗作用。

(3)加合作用 加合作用是指塑料配方中两种或两种以上不同添加剂一起加入时的效果等于其单独加入效果的平均值,一般又称叠加作用和搭配作用。如不同类型稳定剂并用后,可以提供不同类型的稳定作用。如抗氧剂可防止热氧化降解,光稳定剂可防止光降解,生物抑制剂可防止生物降解等。在热稳定剂中,也常常将三碱式硫酸铅/二碱式亚磷酸铅并用,Ca/Zn、Cd/Zn及Ba/Zn等并用。也常将内润滑剂和外润滑剂并用,从而发挥内部和表层的双润滑效果。在阻燃配方中,气相型阻燃剂与固相型阻燃剂并用、阻燃剂与消烟剂并用等。此外,不同类型增塑剂、抗氧剂、光稳定剂、抗静电剂并用都是加合作用。