淺談塑料助劑的應用技術

【資料簡介】

  一、成核劑 

    成核劑是一種用來改變聚丙烯結晶行為，進而改變其結晶形態、力學性能、熱力學性能和光學性能的功能性助劑。

 

    1、聚丙烯成核劑HBP

    添加成核劑改性后的聚丙烯具有透明性好、光澤度高，力學性能和加工性能優良等特點，其使用范圍也比較廣泛。

    2、聚甲醛成核劑

    聚甲醛（POM）是一種具有優良綜合性質的高結晶工程塑料。其強度和硬度高、剛性好，并且有良好的耐磨性和耐疲勞性，因而被用來代替有色金屬和合金，廣泛應用于汽車、電子電器、建筑、機械等行業。由于聚甲醛的結晶度高（一般結晶度超過60%），制品存在缺口，沖擊強度低、成型收縮率大的缺點，與其他各種優異性能不匹配，需要進一步改進。改進聚甲醛材料的性能主要有兩種方法：嚴格控制加工條件和加入成核劑。研究發現，結晶性高聚物的沖擊強度與球晶的大小和分布有關。實驗主要是通過在聚甲醛中加入成核劑，改變聚甲醛球晶的形態，減小其結晶尺寸和成型加工過程中的收縮率，提高其沖擊性，優化聚甲醛性能，使其能滿足一些特殊要求。

    二、抗氧化劑

    PP，PE，PS等塑料在制造、加工、儲存和使用過程中，由于光\氧、熱等因素的作用，常常發生氧化降解，引起塑料劣化，致使塑料失去耐候性和耐久性，影響塑料的強度和外觀。為了延長高分子材料的壽命，抑制或者延緩聚合物的氧化降解，通常使用抗氧劑。 

    1、主抗氧劑

    主抗氧劑又稱自由基捕捉劑，是抗氧劑中起主要作用的一類。它能捕捉在聚合物熱氧化老化中生成的含氧自由基（·OH，RO·，ROO·）和碳自由基（但效果差），從而中止或減緩聚合物的熱氧老化。

    2、輔助抗氧劑

    輔助抗氧劑又稱氫過氧化物分解劑。它是一類能夠將熱氧化老化鏈反映中生成的聚合物氫過氧化物分解，使之生成失去活性的化合物，從而終止或減緩熱氧老化的助劑。由于它與主抗氧化劑常有協同效應，并只在與主抗氧化劑并用時才能發揮zui大的效果，故通稱輔助抗氧劑。

    3、碳自由基捕捉劑

    碳自由基（即烷基自由基）通常在熱氧化老化的鏈反應中，在無氧及高溫的情況下生成。

    三、增塑劑

    增塑劑是現代塑料工業zui大的助劑品種，對促進塑料工業特別是聚氯乙烯工業的發展起著決定性作用。凡能和樹脂均混合，混合時不發生化學變化，但能降低物料的玻璃化溫度和塑料成型加工時的熔體黏度，且本身保持不變，或雖起化學變化但能長期保留在塑料制品中并能改變樹脂的某些物理性質，具有這些性能的液體有機化合物或低熔點的固體，均稱為增塑劑。

    聚酯增塑劑由二元酸和二元醇通過縮合反應制得，種類主要有己二酸類聚酯和苯酐聚酯等。聚酯增塑劑與一般常用的增塑劑zui大的不同在于具有較大的分子量。聚酯增塑劑的分子量可以與PVC相當，因此與PVC具有更好的相容性。更由于其揮發性低，耐油及耐脂肪族或芳香族碳氫化合物的抽出，在油漆與橡膠中耐遷移，且耐老化性能優異，與低分子量增塑劑相比，聚酯增塑劑具有耐抽出、耐高溫和遷移性小等性能超群的特點，使它享有“*性增塑劑”之稱，是發展較快的一類增塑劑。

     四、熱穩定劑

    1、稀土熱穩定劑的熱穩定機理

    稀土元素有眾多的軌道可作為中心離子接受配位體的孤對電子，同時，稀土金屬離子有較大的離子半徑，與無機或有機配位體主要通過靜電引力形成離子配鍵。PVC降解時釋放的HCL反應有強烈的催化作用，普遍認為它是離子型機理催化反應的，有［CLHCL］－或［CL］－離子參與反應過程，而［CLHCL］－或［CL］－離可作為提供孤對電子的配位體，按照Pearson提出的“軟硬酸堿原則”，硬堿氯離子與稀土金屬離子易形成穩定的絡合物。因此稀土原子與PVC鏈上的氯原子之間具有很強的配位絡合能力，［CLHCL］－、［CL］－即不在參與催化脫HCL的反應，那么對PVC就起到了一定的穩定作用。

    2、抗氧劑F對聚甲醛熱穩定作用

    聚甲醛（POM）作為一種綜合性能優良的工程塑料，被廣泛應用。但由于其特殊的分子結構，POM熱穩定性較差。在其熔融加工過程中，易在熱、氧作用下發生斷鏈、按自由基型分解方式進行熱降解，進而發生連續脫甲醛反映。通常加入抗氧劑來捕捉體系產生的自由基，中斷整個體系自動氧化循環過程，起到抗氧穩定作用。目前，國內外POM生產應用中常用瑞士Ciba公司牌號為Irganoｘ259和Irganoｘ245的酚類抗氧劑，可大幅度提高POM的熱穩定性。

    實驗人員選用高相對分子質量受阻酚類抗氧劑F作為POM抗氧劑，除起到熱穩定作用外，還能減少抗氧劑用量，降低POM生產成本。

    1）采用熱失重率、熱失重速率、平衡扭矩分析測試結果表明，抗氧劑Ｆ在用量為0.3~0.4時，對POM可達到與0.5%Irganoｘ245相當，甚至更好的熱穩定效果。

    2）抗氧劑F能抑制POM樹脂在高溫加工過程中所引起的熱、氧、應力作用降解，有效延長POM制品的長期熱、氧壽命，并且較少用量的抗氧劑Ｆ（0.3%）熱、氧穩定效能達到0.5%Irganoｘ245的水平，可將其推廣應用于POM生產，進一步提高POM熱穩定性，降低生產成本。

    五、阻燃劑

    阻燃聚氯乙烯在PVC中添加大量增塑劑，使之成為軟PVC時，對它的阻燃處理就很有必要。除了阻燃劑外，抑煙也是PVC迫切需要解決的問題。

    1）慎重選用阻燃增塑劑——芳基磷酸酯、芳基－烷基磷酸酯，避免在增加阻燃性能的同時惡化了塑料的其他性能，特別要注意材料的低溫柔順性。

    2）抑煙劑。傳統的抑煙劑有三氧化二鉬、*、八鉬酸銨等。添加鉬系抑煙劑一般量在2%~3%之間，可降低30%~80%的生煙量，如與ATH、*或碳酸鈣復合使用會有更好的效果。

    六、ACR加工助劑

    ACR加工助劑是以提高塑料（主要為PVC）塑化加工性能的一類聚合物型助劑，通常為由甲基丙烯酸甲酯（MMC）和丙烯酸酯乳液共聚而成的高分子量聚合物（或包含少量苯乙烯等其他成分）。在PVC加工過程中，ACR加工助劑通過增加熱量和剪切力的傳遞促進PVC塑化，并使熔體均一。同時，ACR加工助劑與PVC相容性好，在加工過程中高分子量的ACR分子鏈能插入PVC分子鏈之間，起著“纏結”的作用，可以顯著提高PVC熔體的粘性和彈性。

    目前，采用原位聚合技術、引入無機納米粒子等，能真正提高ACR加工助劑的應用性能和PVC的性能。