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【万源塑料用品批发】华昌塑料浅谈:塑料助剂的功效与选择

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2016/3/18

通常助剂的选用取决于塑料制品的生产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。凡在塑料制品生产过程中,可保障树脂抵御热、氧、剪切等因素破坏,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、润滑剂等。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。

塑料助剂的选择高聚物树脂因结构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,往往是一个目标对应一种助剂。塑料制品的多性能需多种助剂,但多种助剂混合在一起,性能并不一定能够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,因此助剂的选择应慎重。

选用助剂,通常应遵循几个原则:(1)在既定的配方体系和加工工艺中,能够充分发挥自身功效;(2)不劣化或最小限度地影响树脂的基本物理一机械性能;(3)不劣化或最小限度地影响其他助剂功效的发挥,与其他助剂有协同效应更佳;(4)加工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、不变质、不分解(发泡剂除外),挥发产物对加工设备、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,有的助剂与基础树脂热行为不匹配。这种热行为的不匹配易造成塑料加工失败。如有些工程塑料加工中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薄膜生产,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、阻断燃烧链反应的有效物质或活性自由基等。

与基础树脂的相容性选用助剂除考虑其必备的功效外,还必须从基础树脂与助剂结构的相似性与差异性入手,判断二者的相容性。助剂与基础树脂相容性好,才不会恶化(有可能提高)基材的物理一机械性能,还可提高耐迁移性、耐抽提性。判断二者相容性的依据多遵循相似相容原理,结构相近、极性相近、相对分子质量相近等均有利于相容性的提高。对于那些与基础树脂相容性不佳,难以提高添加量的助剂,必须设法提高或改善其相容性,如采用相容剂或偶联剂表面事精细化工。塑料改性等研究工作现已发表专著2部,相关论文数的功能助剂支撑,将各种功能助剂鲤合物树脂不得不放弃选用.现代塑料加工应用活化处理,或是微胶囊化处理等。

结构相近合成树脂的结构种类有限,而助剂的结构繁杂,并非每种高聚物选择助剂都要挑选与其结构相近的品种,但是结构与基础树脂相近的助剂确实能提高助剂的功效和制品的综合性能。例如,具有酰胺结构的抗氧剂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,则无任何优势。

极性相近极性的差异直接影响助剂与基础树脂的相容性。助剂与基体树脂极性不匹配,导致相容性不佳,表现为制品物理一机械性能下降、助剂析出、表面起霜、助剂功效的持久性缩短、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,生产农用PVC棚膜流滴剂添加量可达3%~4%;生产EVA棚膜,流滴剂添加量1.5%~2.5%;而生产PE棚膜,流滴剂仅能添加1.2%~1.8%,否则棚膜表面很快便产生一层白色析出物。

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、提高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的耐水解能力、耐抽提性、与树脂的相容性、抗氧化功能的持久性均有明显提高。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。

提高相容性为提高助剂与树脂的相容性,有时还必须采用其他措施,如采用偶联剂活化处理各类填充剂,采用相容剂提高不同结构树脂的相容性,调整工艺促使各组分相容等。

助剂间的匹配性塑料制品在各行业得以深入应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种共混、共熔加工成型,要求各种助剂间不具备反应性,一种助剂的迁移不应导致其他助剂的流失以及性能能够互补。

化学反应导致匹配性丧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合,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生盐化反应,导致受阻胺失效。同样,丙烯酸酯类外墙涂料中也存在酸性环境的问题,这种情况下,可采用低碱性HALS,使其不与酸性物质反应,从而发挥其优良的防老化性能。


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