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聚合物在加工过程中发生降解后的对策

发布时间:2017/6/6 8:15:54

降解:聚合物在加工过程中,要受到高温、强剪切力等的作用,在这些强的作用下,高分子链要产生断链,因而分子量下降,这就是降解。

(1)自由基连锁降解反应:由热、应力等物理因素引起的降解。在热或剪切力的影响下,聚合物的降解通常是无规则的选择进行的。这是因为聚合物中所有化学键的能量都十分接近的关系。在这些物理因素作用下,降解机理也极其相似,通常是通过形成自由基的中间步骤按连锁反应机理进行,包括活性中心的产生、链转移和链断裂、链终止几个阶段。

(2)逐步降解:这种降解主要是在加工的高温下,聚合物含有微量水分、酸或碱等杂志进行有选择的降解,降解一般发生在碳-杂链(如C-N、C-O、C-S、C-Si等)处,这是因为碳-杂链键能较小、稳定性较差的缘故。降解具有逐步反应的特征,每一步具有独立性,中间产物稳定,断链的机会随分子量的增大而增大,所以随着降解反应的逐步进行,聚合物的分子量逐渐减小的同时,其分子量分散性也逐步减小。含有酰胺、酯、缩醛的聚合物容易在高温下发生水解、酯解、酸解、胺解等降解反应。

温度越高,降解越快;在高温下停留时间越长,降解越厉害。加工过程往往有氧气的存在,氧在高温下能使聚合物氧化生成过氧化物结构,过氧化物容易分解产生自由基,从而引发连锁降解反应,称为热氧降解,使聚合物降解的主要历程。

加工过程中,聚合物要反复受到应力的作用(以剪切应力为主),当剪切应力的能量超过键能时,就引起化学键的断裂,产生降解。剪切作用和热的作用一起,对聚合物的降解起强烈的降解促进作用。

微量水分是有些聚合物降解的主要因素,如PC、尼龙(PA)、ABS、聚酯等。因此加工之前的干燥是必备的工序。

聚合物在加工过程中出现降解后,制品外观变差,内在质量降低,使用寿命缩短。因此加工过程大多数情况下都应设法尽量减少和避免聚合物降解。因此通常可采用以下措施:

(1)严格控制原材料技术指标,尽量去除聚合物中的催化剂残留等杂志。

(2)使用前对聚合物进行严格干燥,特别是聚酯、聚醚、聚酰胺等聚合物存放过程容易从空气中吸附水分,用前通常应使水分含量降低到0.01-0.05%以下。

(3)确定合理的加工工艺和加工条件,使聚合物能在不易产生降解的条件下加工成型。

(4)加工设备和模具应有良好的结构。主要应消除设备中与聚合物接触的部分可能存在的死角或缝隙,减少过长的流道、改善加热装置、提高温度显示装置的灵敏度和冷却系统的冷却效率。

(5)在配方中考虑使用抗氧剂、稳定剂等以加强聚合物对降解的抵抗能力。

有些情况下,可以利用聚合物在加工过程中的降解效应,如橡胶的开炼(塑炼),降低分子量,提高加工性;聚合物共混物,利用剪切效应产生的自由基,可是两种或多种聚合物产生接枝、共聚等反应,从而提高共混物的性能。

 

抗氧剂系列:市场上抗黄变、抗降解效果最好,性价比最高的:德国布吕格曼化工公司专为尼龙改性开发的H10;抗黄变、防降解效果最好的为布吕格曼H164;若有配方要求选择H161最佳。

热稳定系列:铜类热稳定剂——堪称尼龙改性最好热稳定剂

(1)耐热高的产品,要在180℃条件下烘500,1000,甚至2000小时,物理性能仍保持50%以上,磷类、酚类,胺类抗氧剂都做不到,只有铜类热稳定剂能做到。

(2)无机铜类:会析出,产品放久会变绿,客户需要绿色且没有电性能要求时。

(3)有机铜类:布吕格曼专利产品,不影响电性能,不会析出。H3336为第一代,性价比高,偏绿,H3386为第二代可以做成本色,特殊扎带,尼龙薄膜。

(4)生产产品:可用于飞机部件要求Cu含量大于100ppm,可用于汽车发动机,电动工具,耐气候,抗UV。

 

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