塑料助剂的功效与选择

2019-02-08 04:09:48 71
本文转载自网络,如有侵权,请联络删除:  现代塑料加工应用助剂塑料助剂的效果与选择陈宇肃穆王朝晖(北京市化学工业钻研院,100084)助剂效果选择塑料助剂是一类可保证高聚物树脂通过加工关或赋予塑料制品特定功能的添加剂。只管有一些反馈型塑料助剂,但常用的仍是添加型助剂。

  通常助剂的选用取决于塑料制品的消费加工和最终的使用要求,与之相对应,助剂可分为加工助剂和功能助剂。凡在塑料制品消费过程中,可保证树脂抵抗热、氧、剪切等因素毁坏,或改善树脂加工性的助剂统称为加工助剂,如抗氧剂、热稳定剂、光滑剂等。可赋予塑料某一特定功能或使用性的助剂则称为功能助剂,如抗静电剂、防老化助剂、阻燃剂、爽滑剂、抗菌剂等。

  1塑料助剂的选择高聚物树脂因构造不同表现出不同的加工特点,据此可分为热塑性和热固性树脂,结晶性和非结晶性聚合物。不同类树脂的加工方式不同,同一类树脂又因最终制品用途不同,加工成型方式也不同,如:吹塑、注塑、搪塑、滚塑、浇注、压延、挤出等。同类塑料制品因其应用行业不同,对功能要求也不同,需用的功能助剂也不同。

  根据不同的加工性和功能性选用助剂,往往是一个目的对应一种助剂。塑料制品的多性能需多种助剂,但多种助剂混合在一起,性能并不一定可以协同发挥有时存在反协同作用,反而会劣化制品的物理一机械性能,因此助剂的选择应谨慎。

  选用助剂,通常应遵循几个准则:(1)在既定的配方体系和加工工艺中,可以充分发挥自身效果;(2)不劣化或最小限度地影响树脂的根本物理一机械性能;不劣化或最小限度地影响其他助剂效果的发挥,与其他助剂有协同效应更佳;(4)对加工1.1热稳定性塑料制品大多是热成型的,应保证助剂在加工过程中少损失、不蜕变、不分解(发泡剂除外),挥发产物对加工设施、操作人员和环境无害,即助剂应顺利通过加工关。同一类加工助剂或功能助剂有许多品种,并非每一个品种都适于各种塑料或多种塑料,有的助剂与根底树脂热行为不匹配。这种热行为的不匹配易形成塑料加工失败。如有些工程塑料加工当选用了通用塑料的加工助剂,最后在挤出机中因助剂分解发泡而难以成型,功能的发挥更无从谈起;热稳定性较低的抗静电剂用于B0PP薄膜消费,模头中产生大量刺激性蓝烟,危害操作环境、制品质量和性能。

  某些助剂自身的热稳定性过高,也有可能限制其功能的发挥。如发泡剂的分解温度高于发泡成型温度,阻燃剂在被阻燃基材受热分解时仍不能产生捕获自由基、阻断焚烧链反馈的有效物质或活性自由基等。

  1.2与根底树脂的相容性选用助剂除思考其必备的效果外,还必需从根底树脂与助剂构造的类似性与差异性入手,判断二者的相容性。助剂与根底树脂相容性好,才不会恶化(有可能进步)基材的物理一机械性能,还可进步耐迁移性、耐抽提性。判断二者相容性的根据多遵循类似相容原理,构造相近、极性相近、相对分子质量相近等均有利于相容性的进步。关于那些与根底树脂相容性不佳,难以进步添加量的助剂,必需设法进步或改善其相容性,如采纳相容剂或偶联剂外表事精密化工。塑料改性等钻研工作现已发表专著2部,相关论文数的功能助剂撑持的a将各种功能助剂鲤合物树脂得得不放弃选用Hghtsreseryed.现代塑料加工应用活化解决,或是微胶囊化解决等。

  1构造相近合成树脂的构造品种有限,而助剂的构造冗杂,并非每种高聚物选择助剂都要筛选与其构造相近的品种,但是构造与根底树脂相近的助剂的确能进步助剂的效果和制品的综合性能。例如,具有酰胺构造的抗氧剂1098用于尼龙,稳定效果远优于抗氧剂1010,耐萃取性也明显好于后者,而抗氧剂1098用于聚烯烃或聚酯,则无任何劣势。

  1.2.2极性相近极性的差异直接影响助剂与根底树脂的相容性。助剂与基体树脂极性不匹配,招致相容性不佳,表现为制品物理一机械性能下降、助剂析出、外表起霜、助剂效果的长久性缩短、制品变色、影响制品的再加工等。因此,非极性或弱极性高聚物应选择非极性助剂,而极性高聚物应选择极性助剂。例如,阳离子抗静电剂用于PVC,效果显著;而用于PE或PP,则达不到预期效果。又如,消费农用PVC棚膜流滴剂添加量可达3%~4%;消费EVA棚膜,流滴剂添加量1.5%~2.5%;而消费PE棚膜,流滴剂仅能添加1.2%~1.8%,否则棚膜外表很快便产生一层白色析出物。

  3相对分子质量相近高相对分子质量的聚合物与低相对分子质量的助剂在分散行为、熔融行为、结晶行为等很多方面难以同步,直接影响助剂在高聚物中的分散、迁移和耐抽提性,也直接影响助剂功能的发挥。助剂高相对分子质量化是缩短这种差距、进步相容性的有效措施之一。高相对分子质量助剂有聚合型和大分子型2种,如大分子型抗氧剂1010比低相对分子质量抗氧剂1076的耐水解才干、耐抽提性、与树脂的相容性、抗氧化功能的长久性均有明显进步。聚合型受阻胺光稳定剂944、622、3346、HA88、N30等与聚烯烃的相容性均优于低相对分子质量单分子型光稳定剂770、GW540等,毒性也明显降低。

  4进步相容性为进步助剂与树脂的相容性,有时还必需采纳其他措施,如采纳偶联剂活化解决各类填充剂,采纳相容剂进步不同构造树脂的相容性,调整工艺促使各组分相容等。

  1.3助剂间的匹配性塑料制品在各行业得以深刻应用的起因之一在于它的多功能化。多功能化的塑料制品是靠多品种共混、共熔加工成型,要求各种助剂间不具备反馈性,一种助剂的迁移不应招致其他助剂的流失以及性能可以互补。

  1.3.1化学反馈招致匹配性丢失防老化助剂体系中,受阻胺是一类优良的光稳定剂,效果优于其他类型的光稳定剂,但是使用酸性阻燃剂的场所,一般不能使用受阻胺,而应使用紫外吸收剂。因为酸性阻燃剂会与碱性受阻胺光稳定剂发作盐化反馈,招致受阻胺失效。同样,丙烯酸酯类外墙涂料中也存在酸性环境的问题,这种状况下,可采纳低碱性HALS,使其不与酸性物质反馈,从而发挥其优良的防老化性能。

  1.3.2迁移招致流失包装薄膜由于须要复合,粘合剂与爽滑剂的选配很关键,复合厂家往往发作爽滑剂与粘合剂选配不当,招致粘接强度衰减重大、爽滑性能降低明显的问题。因为粘合剂对爽滑剂有诱导作用,加速爽滑剂向复合界面迁移。北京市化工钻研院通过对助剂与粘合剂互相关系的钻研,开发出与酰胺类爽滑剂具有较好协调性的聚氨酯粘合剂。

  1.3.3性能互补塑料制品的功能不应是各类助剂效果的简略叠加,而应是各种助剂效果的协同发挥。单一的助剂品种,有时功能并不单一。一些抗氧剂(1076、168等)兼具光稳定性;一些光稳定剂(如944)的热、氧稳定性不亚于某些受阻酚抗氧剂品种(如1010)阻燃协效剂具备抑烟性;填充剂又有阻燃性等等。有些品种配合使用,可抵达协同效果。因此,确立塑料制品的消费配方,应充分思考助剂性能的互补,才干进步制品的性能价格比。

  1.4环境相容性1.4.1自身无毒低毒随着塑料应用领域的一直拓宽,特别是在食品、医药行业的深刻应用,很多自身有毒的助剂被淘汰或限制使用,应用过程中发作意外(如焚烧)会产生有毒物质的助剂(如阻燃剂)也被限用或禁用,助剂无毒化是开展方向之一。

  1.4.2降低环境危害性在塑料加工过程中,助剂产生粉尘或受热产生有毒挥发物等均会危害操作者和操作环境。废弃塑料制品的易回收性和环境消纳性也应是助剂选择必需思考的因素。例如,光稳定剂GW―540具有优秀的光、热稳定性,但其环境危害性(致敏)使用户不2塑料助剂效果的发挥塑料制品的加工性和功能性多是通过添加各类助剂取得的,但这并非意味着只有助剂选用得当,加到塑料制品中便可充分发挥其效果,影响助剂效果发挥的因素十分复杂。

  2.1助剂的品种与用量人们对助剂用量的认识往往是越多性能越好(在不思考本钱的前提下)其实不然,关于一些助剂而言,用量进步不多,却对制品的其他性能形成明显的劣化。

  较低相对分子质量的抗静电剂,其迁移速度快,可在短工夫内发挥效果,但在聚烯烃类树脂中使用,存在持效性差的弊病,而将其应用到热塑性工程塑料的制品中,则不只有较好的抗静电效果,而且持效性满足制品的需求。

  爽滑剂用量略微增加,会使PE薄膜外表的析出明显增加,招致复合粘接强度下降加快。

  2.2加工工艺条件的匹配性不同塑料制品的加工工艺条件,制约了一些助剂的使用,必需选用与加工工艺相匹配的助剂,才干通过加工关。

  关于聚烯烃材料(PE、PP),往往要求抗静电剂具有优良的耐热性、较高的平安卫生性,以及对制品自身性能无不良影响等。若采纳离子型就不能满足上述要求,而非离子型的抗静电剂则能满足这些要求,是目前聚烯烃类材料最常用的抗静电剂品种。

  聚氯乙烯(PVC)、聚氨酯(PU)材料的加工温度较低,且要求抗静电的场所往往无卫生性要求,而抗静电性能要求高,此时应选用含阳离子的抗静电剂。

  阳离子型抗静电剂的抗静电效果显著,但热稳定性较差,限制了其使用。

  2.3制品的尺寸规格制品的尺寸规格对助剂性能发挥的影响主要在于其厚度效应。就耐老化的制品而言,薄制品中通常使用受阻胺光稳定剂,这是由于其发挥效能与制品的厚度没有关系,且对制品的性能无不良影响。而紫外吸收剂存在厚度效应,厚度越薄,作用效果越差,在薄膜制品中较少使用。在注塑制件中,同时采纳受阻胺与紫外线吸收剂,可协同发挥作用。常见的紫外线吸收剂如UV 326等,与受阻胺光稳定剂770、622和944配合使用,可有效进步光稳定性能。

  关于抗静电功能助剂而言,注塑制品中往往要比薄膜产品中多添加抗静电剂。这主要是由于在较厚的注塑制品中,抗静电剂迁移到外表发挥性能的工夫长、相对有效浓度低。

  2.4使用环境对性能的影响一些功能性助剂效能的发挥受环境影响较大,应根据环境正确选择适宜的品种和用量。有机非离子型抗静电剂对外界湿度有一定的敏感性,这与其抗静电机理有关。节令和地区的湿度不同,在抗静电剂的品种和用量上必需做相应的调理,才干从性能和价格两方面满足制品抗静电的须要。

  3结语通用塑料工程化、工程塑料高性能化是塑料加工工业ABC(合金、复合、改性)策略的目的,ABC策略的施行离不开助剂。助剂的选择和助剂效果的发挥是一个复杂的系统工程,必需充分思考塑料的品种、用途、加工工艺、使用环境、多种助剂协同性等因素。正确选用助剂,才干充分发挥助剂的效果,取得综合性能优良的塑料制品。

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