塑料添加劑在聚合物中的擴散遷移??
- 發(fā)布時間：2019-09-10 09-10 11:09 作者：康阜新材料
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添加劑在聚合物中的擴散遷移??
添加劑在聚合物中的擴散系數(shù)是控制物理損失速率的關(guān)鍵，因為這關(guān)系到添加劑從聚合物中析出及揮發(fā)損失的難易程度。??
擴散是物質(zhì)沿濃度梯度進行遷移，單個分子在各向同性介質(zhì)中的遷移通量dm／dt，可由菲克第一定律決定。
式中：D―擴散材料的擴散系,cm-3,???C―濃度，g/cm，???t―時間，s。???菲克第二定律則給出了x方向上的能量傳遞：
如果不考慮添加劑的揮發(fā)，則已知擴散系數(shù)就可預估添加劑的物理損失。
如聚合物中添加劑濃度較低，擴散系數(shù)一般和添加劑濃度無關(guān)；如濃度較高，則擴散系數(shù)和添加劑的濃度有關(guān)，且有時擴散系數(shù)不再遵循菲克定律。當添加劑的遷移很緩慢時，情況更為復雜。因為擴散是一種動力學現(xiàn)象，它比溶解性更復雜，受很多因素的影響。??
2．1?聚合物形態(tài)的影響?大多數(shù)已測得的擴散系數(shù)的誤差都較高，因為擴散速率是聚合物形態(tài)的復合函數(shù)。盡管添加劑是溶解于聚合物無定形相中而非結(jié)晶相中，但結(jié)晶導致聚合物的遷移通道發(fā)生畸變，還可以降低無定形聚合物的分子運動性。所以，聚合物中的結(jié)晶區(qū)域就相當于擴散所無法穿越的屏障層。填料粒子也起著相同的作用，因此添加填料也可踐減緩擴散。??對聚合物薄膜，添加劑在膜平面上的總是比垂直于膜平面的方向慢，這可能是由于在垂直薄膜的方向上存在一定程度的各向異性。
此外，聚合物的定位對添加劑的擴散速率也有較大影響，并可能造成各向異性。例如，添加劑在添加劑中擴散時，平行于定位方向上慢，而垂直于定位方向上則快。??
2．2溫度的影響?擴散是一個熱加速過程，因此，擴散系數(shù)也可以用阿累尼烏斯方程的形式來表示：????式中：E為擴散活化能，隨添加劑相對分子質(zhì)量而增加??但上述方程對擴散的適用性是有限的，當在較寬的溫度范圍內(nèi)進行測試時，阿累尼烏斯圖通?；匕l(fā)生生彎曲。??
2，3?聚合物類型的影響?常見添加劑的擴散是分子遷移，需要聚合物和擴散物間的互動。因此，添加劑在塑料內(nèi)的擴散既取決于添加劑分子的體積和聚合物自由體積之間的關(guān)系，也取決于添加劑和聚合物之間的熱動力學的相互作用。換言之，添加劑分子的擴散取決于它是否能吸收足夠能量向聚合物自由體積以及相鄰空位躍遷的可能性和添加劑從聚合物中一個位置躍遷到鄰近空穴所需要的最小孔徑。在給定溫度下，在玻璃化溫度較低的聚合物中擴散要快。如果綜合考慮到結(jié)晶度的影響，添加劑在橡膠中的擴散比在半結(jié)晶聚烯烴中快得多，這意味著添加劑將會通過浸析或起霜而損失。聚合物極性對擴散的特殊作用通常難以估計，但某些添加劑在極性大的聚合物中擴散速率比在極性小的聚合物中慢得多。??
2，4?添加劑相對分子質(zhì)量的影響?添加劑在高聚物中的擴散隨其相對分子質(zhì)量的增加而變慢，擴散系數(shù)D與添加劑相對分子質(zhì)量M之間的關(guān)系可表示為：，其中指數(shù)a通常在1.5-2.5之間。
因此，D隨M的增加顯著降低，所以采用齊聚添加劑已成為降低遷移非常有效的方法。?
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