塑料助劑的功效與選擇

時間：2016-03-18作者：廣州鑫昇工程塑料有限公司瀏覽：140

	
		     通常助劑的選用取決于塑料制品的生產(chǎn)加工和較終的使用要求，與之相對應(yīng)，助劑可分為加工助劑和功能助劑。凡在塑料制品生產(chǎn)過程中，可**樹脂抵御熱、氧、剪切等因素破壞，或改善樹脂加工性的助劑統(tǒng)稱為加工助劑，如抗氧劑、熱穩(wěn)定劑、潤滑劑等。可賦予塑料某一特定功能或使用性的助劑則稱為功能助劑，如抗靜電劑、防老化助劑、 阻燃劑、爽滑劑、抗菌劑等。
	
	
		     塑料助劑的選擇高聚物樹脂因結(jié)構(gòu)不同表現(xiàn)出不同的加工特點，據(jù)此可分為熱塑性和熱固性樹脂，結(jié)晶性和非結(jié)晶性聚合物。不同類樹脂的加工方式不同，同一類樹脂又因較終制品用途不同，加工成型方式也不同，如：吹塑、注塑、搪塑、滾塑、澆注、壓延、擠出等。同類塑料制品因其應(yīng)用行業(yè)不同，對功能要求也不同，需用的功能助劑也不同。
	
	
		     根據(jù)不同的加工性和功能性選用助劑，往往是一個目標對應(yīng)一種助劑。塑料制品的多性能需多種助劑，但多種助劑混合在一起，性能并不一定能夠協(xié)同發(fā)揮有時存在反協(xié)同作用，反而會劣化制品的物理一機械性能，因此助劑的選擇應(yīng)慎重。
	
	
		     選用助劑，通常應(yīng)遵循幾個原則：(1)在既定的配方體系和加工工藝中，能夠充分發(fā)揮自身功效;(2)不劣化或較小限度地影響樹脂的基本物理一機械性能;(3)不劣化或較小限度地影響其他助劑功效的發(fā)揮，與其他助劑有協(xié)同效應(yīng)較佳;(4)加工熱穩(wěn)定性塑料制品大多是熱成型的，應(yīng)保證助劑在加工過程中少損失、不變質(zhì)、不分解(發(fā)泡劑除外)，揮發(fā)產(chǎn)物對加工設(shè)備、操作人員和環(huán)境無害，即助劑應(yīng)順利通過加工關(guān)。同一類加工助劑或功能助劑有許多品種，并非每一個品種都適于各種塑料或多種塑料，有的助劑與基礎(chǔ)樹脂熱行為不匹配。這種熱行為的不匹配易造成塑料加工失敗。如有些工程塑料加工中選用了通用塑料的加工助劑，最后在擠出機中因助劑分解發(fā)泡而難以成型，功能的發(fā)揮較無從談起;熱穩(wěn)定性較低的抗靜電劑用于B0PP薄膜生產(chǎn)，模頭中產(chǎn)生大量刺激性藍煙，危害操作環(huán)境、制品質(zhì)量和性能。
	
	
		     某些助劑自身的熱穩(wěn)定性過高，也有可能限制其功能的發(fā)揮。如發(fā)泡劑的分解溫度**發(fā)泡成型溫度，阻燃劑在被阻燃基材受熱分解時仍不能產(chǎn)生捕獲自由基、阻斷燃燒鏈反應(yīng)的有效物質(zhì)或活性自由基等。
	
	
		     與基礎(chǔ)樹脂的相容性選用助劑除考慮其*的功效外，還必須從基礎(chǔ)樹脂與助劑結(jié)構(gòu)的相似性與差異性入手，判斷二者的相容性。助劑與基礎(chǔ)樹脂相容性好，才不會惡化(有可能提高)基材的物理一機械性能，還可提高耐遷移性、耐抽提性。判斷二者相容性的依據(jù)多遵循相似相容原理，結(jié)構(gòu)相近、極性相近、相對分子質(zhì)量相近等均有利于相容性的提高。對于那些與基礎(chǔ)樹脂相容性不佳，難以提高添加量的助劑，必須設(shè)法提高或改善其相容性，如采用相容劑或偶聯(lián)劑表面事精細化工。塑料改性等研究工作現(xiàn)已發(fā)表專著2部，相關(guān)論文數(shù)的功能助劑支撐，將各種功能助劑鯉合物樹脂不得不放棄選用.現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用活化處理，或是微膠囊化處理等。
	
	
		     結(jié)構(gòu)相近合成樹脂的結(jié)構(gòu)種類有限，而助劑的結(jié)構(gòu)繁雜，并非每種高聚物選擇助劑都要挑選與其結(jié)構(gòu)相近的品種，但是結(jié)構(gòu)與基礎(chǔ)樹脂相近的助劑確實能提高助劑的功效和制品的綜合性能。例如，具有酰胺結(jié)構(gòu)的抗氧劑1098用于尼龍，穩(wěn)定效果遠**抗氧劑1010，耐萃取性也明顯好于后者，而抗氧劑1098用于聚烯烴或聚酯，則無任何優(yōu)勢。
	
	
		     極性相近極性的差異直接影響助劑與基礎(chǔ)樹脂的相容性。助劑與基體樹脂極性不匹配，導(dǎo)致相容性不佳，表現(xiàn)為制品物理一機械性能下降、助劑析出、表面起霜、助劑功效的持久性縮短、制品變色、影響制品的再加工等。因此，非極性或弱極性高聚物應(yīng)選擇非極性助劑，而極性高聚物應(yīng)選擇極性助劑。例如，陽離子抗靜電劑用于PVC，效果顯著;而用于PE或PP，則達不到預(yù)期效果。又如，生產(chǎn)農(nóng)用PVC棚膜流滴劑添加量可達3%~4%;生產(chǎn)EVA棚膜，流滴劑添加量1.5%~2.5%;而生產(chǎn)PE棚膜，流滴劑僅能添加1.2%~1.8%，否則棚膜表面很快便產(chǎn)生一層白色析出物。
	
	
		     相對分子質(zhì)量相近高相對分子質(zhì)量的聚合物與低相對分子質(zhì)量的助劑在分散行為、熔融行為、結(jié)晶行為等很多方面難以同步，直接影響助劑在高聚物中的分散、遷移和耐抽提性，也直接影響助劑功能的發(fā)揮。助劑高相對分子質(zhì)量化是縮短這種差距、提高相容性的有效措施之一。高相對分子質(zhì)量助劑有聚合型和大分子型2種，如大分子型抗氧劑1010比低相對分子質(zhì)量抗氧劑1076的耐水解能力、耐抽提性、與樹脂的相容性、抗氧化功能的持久性均有明顯提高。聚合型受阻胺光穩(wěn)定劑944、622、3346、HA88、N30等與聚烯烴的相容性均**低相對分子質(zhì)量單分子型光穩(wěn)定劑770、GW540等，毒性也明顯降低。
	
	
		     提高相容性為提高助劑與樹脂的相容性，有時還必須采用其他措施，如采用偶聯(lián)劑活化處理各類填充劑，采用相容劑提高不同結(jié)構(gòu)樹脂的相容性，調(diào)整工藝促使各組分相容等。
	
	
		     助劑間的匹配性塑料制品在各行業(yè)得以深入應(yīng)用的原因之一在于它的多功能化。多功能化的塑料制品是靠多品種共混、共熔加工成型，要求各種助劑間不具備反應(yīng)性，一種助劑的遷移不應(yīng)導(dǎo)致其他助劑的流失以及性能能夠互補。
	
	
		     化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致匹配性喪失防老化助劑體系中，受阻胺是一類優(yōu)良的光穩(wěn)定劑，效果**其他類型的光穩(wěn)定劑，但是使用酸性阻燃劑的場合，一般不能使用受阻胺，而應(yīng)使用紫外吸收劑。因為酸性阻燃劑會與堿性受阻胺光穩(wěn)定劑發(fā)生鹽化反應(yīng)，導(dǎo)致受阻胺失效。同樣，丙烯酸酯類外墻涂料中也存在酸性環(huán)境的問題，這種情況下，可采用低堿性HALS，使其不與酸性物質(zhì)反應(yīng)，從而發(fā)揮其優(yōu)良的防老化性能。
	
	
		     遷移導(dǎo)致流失包裝薄膜由于需要復(fù)合，粘合劑與爽滑劑的選配很關(guān)鍵，復(fù)合廠家往往發(fā)生爽滑劑與粘合劑選配不當(dāng)，導(dǎo)致粘接強度衰減嚴重、爽滑性能降低明顯的問題。因為粘合劑對爽滑劑有誘導(dǎo)作用，加速爽滑劑向復(fù)合界面遷移。北京市化工研究院通過對助劑與粘合劑相互關(guān)系的研究，開發(fā)出與酰胺類爽滑劑具有較好協(xié)調(diào)性的聚氨酯粘合劑。
	
	
		     性能互補塑料制品的功能不應(yīng)是各類助劑功效的簡單疊加，而應(yīng)是各種助劑功效的協(xié)同發(fā)揮。單一的助劑品種，有時功能并不單一。一些抗氧劑(1076、168等)兼具光穩(wěn)定性;一些光穩(wěn)定劑(如944)的熱、氧穩(wěn)定性不亞于某些受阻酚抗氧劑品種(如1010)阻燃協(xié)效劑具備抑煙性;填充劑又有阻燃性等等。有些品種配合使用，可達到協(xié)同效果。因此，確立塑料制品的生產(chǎn)配方，應(yīng)充分考慮助劑性能的互補，才能提高制品的性能價格比。
	
	
		     環(huán)境相容性。自身無毒低毒隨著塑料應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，特別是在食品、醫(yī)藥行業(yè)的深入應(yīng)用，很多自身有毒的助劑被淘汰或限制使用，應(yīng)用過程中發(fā)生意外(如燃燒)會產(chǎn)生有毒物質(zhì)的助劑(如阻燃劑)也被限用或禁用，助劑無毒化是發(fā)展方向之一。
	
	
		     降低環(huán)境危害性在塑料加工過程中，助劑產(chǎn)生粉塵或受熱產(chǎn)生有毒揮發(fā)物等均會危害操作者和操作環(huán)境。廢棄塑料制品的易回收性和環(huán)境消納性也應(yīng)是助劑選擇必須考慮的因素。例如，光穩(wěn)定劑GW―540具有優(yōu)秀的光、熱穩(wěn)定性，但其環(huán)境危害性(致敏)使用戶不2塑料助劑功效的發(fā)揮塑料制品的加工性和功能性多是通過添加各類助劑獲得的，但這并非意味著只要助劑選用得當(dāng)，加到塑料制品中便可充分發(fā)揮其功效，影響助劑功效發(fā)揮的因素非常復(fù)雜。
	
	
		助劑的品種與用量人們對助劑用量的認識往往是越多性能越好(在不考慮成本的前提下)其實不然，對于一些助劑而言，用量提高不多，卻對制品的其他性能造成明顯的劣化。
	
	
		     較低相對分子質(zhì)量的抗靜電劑，其遷移速度快，可在短時間內(nèi)發(fā)揮效果，但在聚烯烴類樹脂中使用，存在持效性差的弊病，而將其應(yīng)用到熱塑性工程塑料的制品中，則不僅有較好的抗靜電效果，而且持效性滿足制品的需求。
	
	
		爽滑劑用量稍微增加，會使PE薄膜表面的析出明顯增加，導(dǎo)致復(fù)合粘接強度下降加快。
	
	
		     加工工藝條件的匹配性不同塑料制品的加工工藝條件，制約了一些助劑的使用，必須選用與加工工藝相匹配的助劑，才能通過加工關(guān)。
	
	
		     對于聚烯烴材料(PE、PP)，往往要求抗靜電劑具有優(yōu)良的耐熱性、較高的安全衛(wèi)生性，以及對制品本身性能無不良影響等。若采用離子型就不能滿足上述要求，而非離子型的抗靜電劑則能滿足這些要求，是目前聚烯烴類材料較常用的抗靜電劑品種。
	
	
		     聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)材料的加工溫度較低，且要求抗靜電的場合往往無衛(wèi)生性要求，而抗靜電性能要求高，此時應(yīng)選用含陽離子的抗靜電劑。
	
	
		     陽離子型抗靜電劑的抗靜電效果顯著，但熱穩(wěn)定性較差，限制了其使用。
	
	
		     制品的尺寸規(guī)格制品的尺寸規(guī)格對助劑性能發(fā)揮的影響主要在于其厚度效應(yīng)。就耐老化的制品而言，薄制品中通常使用受阻胺光穩(wěn)定劑，這是由于其發(fā)揮效能與制品的厚度沒有關(guān)系，且對制品的性能無不良影響。而紫外吸收劑存在厚度效應(yīng)，厚度越薄，作用效果越差，在薄膜制品中較少使用。在注塑制件中，同時采用受阻胺與紫外線吸收劑，可協(xié)同發(fā)揮作用。常見的紫外線吸收劑如UV 326等，與受阻胺光穩(wěn)定劑770、622和944配合使用，可有效提高光穩(wěn)定性能。
	
	
		     對于抗靜電功能助劑而言，注塑制品中往往要比薄膜產(chǎn)品中多添加抗靜電劑。這主要是由于在較厚的注塑制品中，抗靜電劑遷移到表面發(fā)揮性能的時間長、相對有效濃度低。
	
	
		     使用環(huán)境對性能的影響一些功能性助劑效能的發(fā)揮受環(huán)境影響較大，應(yīng)根據(jù)環(huán)境正確選擇合適的品種和用量。**非離子型抗靜電劑對外界濕度有一定的敏感性，這與其抗靜電機理有關(guān)。季節(jié)和地域的濕度不同，在抗靜電劑的種類和用量上必須做相應(yīng)的調(diào)節(jié)，才能從性能和價格兩方面滿足制品抗靜電的需要。
	
	
		     結(jié)語：通用塑料工程化、工程塑料高性能化是塑料加工工業(yè)ABC(合金、復(fù)合、改性)戰(zhàn)略的目標，ABC戰(zhàn)略的實施離不開助劑。助劑的選擇和助劑功效的發(fā)揮是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，必須充分考慮塑料的種類、用途、加工工藝、使用環(huán)境、多種助劑協(xié)同性等因素。正確選用助劑，才能充分發(fā)揮助劑的功效，獲得綜合性能優(yōu)異的塑料制品。
	


	                                                                                                                 [責(zé)任編輯：王思軼]


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