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空間有規(guī)結(jié)構(gòu)的聚合物的分子鏈適當(dāng)?shù)臈l件下能夠結(jié)晶,即鏈狀分子從卷的或雜亂的無軌狀態(tài)轉(zhuǎn)變變成有序排列的規(guī)則狀態(tài)。在一般條件下,工業(yè)生產(chǎn)的聚合物不可能是完全結(jié)晶的,同樣也存在著雜亂無序的非晶區(qū)。在晶區(qū)內(nèi),增塑劑的作用機(jī)理分子之間有序排列,分子之間的力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于非晶區(qū)分子之間的作用力。
增塑劑的作用機(jī)理是增塑劑的分子插入結(jié)晶區(qū)域要比插入無定形區(qū)域困難得多,一是晶區(qū)分子間的作用力大,二是在結(jié)晶區(qū)內(nèi)聚合物分子鏈之間的自由空間比非晶區(qū)分子鏈之間的自由空間小。通常我們把僅能插入部分結(jié)晶的聚合物的無定形區(qū)域的增塑劑稱作非溶劑型增塑劑,也就是所謂的輔助增塑劑;把不但能插入聚合物的無定形區(qū)域同時(shí)還能插入結(jié)晶區(qū)域的增塑劑稱作溶劑型增塑劑,即所謂的主增塑劑。
4當(dāng)增塑劑與樹脂一起熔融時(shí),增塑劑的小分子便會(huì)插人到聚合物分子鏈之間,削弱了聚合物分子鏈間的引力,增大了它們之間的距離,結(jié)果增加了聚合物分子鏈的移動(dòng)可能,降低了聚合物分子鏈間的纏結(jié),使樹脂在較低的溫度下就可發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變,從而使塑料的塑性增加。由此可見,聚合物分子鏈之間的引力和纏結(jié)是對(duì)抗塑化作用的一大原因。
增塑劑在塑料中的增塑過程可以看作是樹脂和增塑劑低分子化合物相互溶解的過程,但增塑劑與一般溶劑不同,溶劑在加工過程中會(huì)揮發(fā)出去,而 增塑劑的作用機(jī)理則要求長期留在聚合物中,且不與樹脂起化學(xué)反應(yīng),與樹脂形成一種固體。增塑劑加人后,能增加塑料的柔軟性、曲撓性、耐寒性和伸長率。降低塑料的硬度、模量、玻璃化溫度、熔點(diǎn)、軟化溫度或流動(dòng)溫度,使塑料的粘度變小,流動(dòng)性增加,從而改善了加工性能。
增塑劑的作用機(jī)理,一般認(rèn)為有以下幾種:
1.增塑劑的作用機(jī)理之范德華力 范德華力是物質(zhì)的聚集態(tài)中分子與分子間存在著的一種較弱的引力。但這卻種力在聚合物的形態(tài)及結(jié)晶性等方面起著主導(dǎo)的作用。范德華力包括色散力、誘導(dǎo)力和取向力。
2 增塑劑的作用機(jī)理之色散力 色散力存在于所有極性或非極性分子之間,是由于微小的瞬時(shí)偶極的相互作用使挨近的偶極處于異極相鄰狀態(tài)而產(chǎn)生的一種引力。但是只有在非極性體系中,如苯、聚乙烯或聚苯乙烯中,色散力才占較主要的成分。
3增塑劑的作用機(jī)理之誘導(dǎo)力 當(dāng)一個(gè)具有固定偶極的分子在相鄰的一個(gè)非極性分子中誘導(dǎo)出一個(gè)誘導(dǎo)偶極使,誘導(dǎo)偶極和固有偶極之間的引力叫做誘導(dǎo)力。芳香族化合物因?yàn)?pi;電子能高度極化所以影響特別強(qiáng),如低分子量的酯與聚苯乙烯之間或苯與聚醋酸乙烯之間主要是誘導(dǎo)力。
4 增塑劑的作用機(jī)理之取向力 當(dāng)極性分子相互靠近時(shí),由于固有偶極的取向而引起分子間的一種作用力叫做取向力。如酯類增塑劑與 pvc 或與硝酸纖維素的相互作用就是代表性的例子。
增塑劑的作用機(jī)理聚合物的分子結(jié)構(gòu)也影響聚合物分子鏈間的引力,特別是聚合物分子鏈上各基團(tuán)的性質(zhì),具有強(qiáng)極性基團(tuán)的分子鏈間作用力大,具有非極性基團(tuán)的分子鏈間作用力小,為了使具有強(qiáng)極性基團(tuán)的聚合物易于成型,可以加人增塑劑,增塑劑的極性基團(tuán)會(huì)與聚合物極性基團(tuán)相互作用,從而削弱了聚合物間的引力, 也就達(dá)到了增塑的目的。由上述可見,增塑劑之所以起到增塑劑的作用機(jī)理,其關(guān)鍵是使聚合物間的作用力增塑劑的作用機(jī)理減弱。