塑料聚合物中添加劑的損失
- 發(fā)布時(shí)間：2019-09-10 09-10 11:11 作者：康阜新材料
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聚合物中添加劑的損失??
如果添加劑在聚合物中的濃度低于飽和濃度，并且材料只是暴露在空氣中，則添加劑只會(huì)因表面蒸發(fā)而損失。但如聚合物中的添加劑過(guò)飽和或者材料和溶劑接觸，則添加劑還會(huì)通過(guò)表面析出或浸出而損失。??
3．1?添加劑的表面逸出?當(dāng)添加劑在材料表面逸出后，將形成濃度梯度，于是添加劑將沿濃度梯度方向擴(kuò)散，即從材料體向表面擴(kuò)散。且在材料使用期內(nèi)，添加劑的揮發(fā)都會(huì)發(fā)生。上述類型的損耗包括擴(kuò)散及揮發(fā)兩步。添加劑從材料表面逸出的速率與添加劑在材料表面的蒸氣壓成正比，而添加劑在材料主體中的遷移速率則為擴(kuò)散系數(shù)D控制。??從聚合物中損耗一定量添加劑的時(shí)間取決于添加劑的溶解度、擴(kuò)散度和擴(kuò)散系數(shù)，且與試樣形狀及尺寸有關(guān)。揮發(fā)迅速而擴(kuò)散緩慢者，擴(kuò)散控制損耗；揮發(fā)緩慢而擴(kuò)散迅速者，揮發(fā)控制損耗。??
3．2?添加劑的溶劑漫出和滲出?常用添加劑的蒸氣壓一般很低，即空氣是添加劑極差的溶劑，而幾乎所有有機(jī)液體都是添加劑較好的溶劑，即使水也比空氣好。因此，當(dāng)含添加劑的聚合物與液體接觸時(shí)，液體將成為添加劑的溶劑，即添加劑將從聚合物表面進(jìn)人溶劑而損失，其損失速率則可能比空氣中高得多。??
添加劑向溶解性能好的溶劑中浸出為擴(kuò)散控制過(guò)程，但如溶劑對(duì)添加劑的溶解性較差，也沒有充分?jǐn)嚢瑁瑒t情況較為復(fù)雜。因?yàn)橐后w的粘度比空氣高得多，液體／聚合物之間的界面層比空氣／聚合物間的界面層也要厚得多，所以添加劑在液體中的擴(kuò)散不快。如添加劑在液體中的溶解性較差，則它在液體中的擴(kuò)散損失會(huì)比從擴(kuò)散系數(shù)預(yù)測(cè)的小得多，且損失量由液體的擴(kuò)散速率決定。
相反，如果所接觸的液體是添加劑的良溶劑，且此溶劑滲入聚合物中，這可導(dǎo)致擴(kuò)散系數(shù)提高，從而加速損耗。有時(shí)，液體向聚合物中的滲透速率可能是決定添加劑損失速率的關(guān)鍵因素。??如聚合物表面可無(wú)限制成核結(jié)晶，則過(guò)飽和的添加劑很快在表面上析出，且析出速率為擴(kuò)散控制。一旦聚合物中的添加劑達(dá)到飽和濃度，揮發(fā)將變?yōu)闈B出，盡管擴(kuò)散仍舊是速控步驟。??
3．3?降低添加劑損耗的途徑?
對(duì)一些不溶性的相分離粒子添加劑，在材料中的遷移速度很慢，損耗率很低。對(duì)聚合的或低聚合的添加劑，無(wú)論它們是單相或均相，只要它們有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性，其遷移損失率就相當(dāng)緩慢。對(duì)損耗相當(dāng)嚴(yán)重的添加劑，最好的辦法就是通過(guò)分子設(shè)計(jì)以使其揮發(fā)、起霜或滲出損失減至最少。優(yōu)良的添加劑應(yīng)在聚合物中可溶，且不會(huì)在聚合物表面析出遂揮發(fā)。??
添加劑在聚合物中的損失機(jī)理和損失速率與添加劑結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，是一個(gè)引人人勝的課題。低聚結(jié)構(gòu)能大幅降低其揮發(fā)性，且擴(kuò)散系數(shù)也有所降低，面損失機(jī)理并不發(fā)生根本的變化。但低聚物在聚合物中的溶解度下降，這則不利于降低添加劑的損耗。不過(guò)，使添加劑低聚仍然是減少揮發(fā)或析出損失的一種很有效的方法。將長(zhǎng)鏈烷基引入小分子中也會(huì)降低化合物的揮發(fā)性，且這種效果會(huì)因溶解度的增加而加強(qiáng)，但烷基對(duì)擴(kuò)散系數(shù)的影響非常小。這種方法也是減少添加劑揮發(fā)損失的一個(gè)好辦法，不過(guò)對(duì)起霜和析出的改善效果很小。?
?減少或消除添加劑損耗的另一個(gè)根本的途徑就是使添加劑和聚合物進(jìn)行共價(jià)結(jié)合，從而使添加劑成為聚合物的一部分。在聚合時(shí)將添加劑與聚合物單體進(jìn)行共聚的工藝雖然為人青睞，但必須采用不同的合成方法，所以在實(shí)際應(yīng)用中還受到限制。不過(guò)，現(xiàn)在已開發(fā)了一些在聚合物加工過(guò)程中將添加劑化學(xué)結(jié)合入聚合物的較方便方法――反應(yīng)性擠出。?
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