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常用塑料加工助劑分類及介紹

(2012-4-23)   Hits:1419

 影響塑料制品質量的三大要素是樹脂、助劑、加工。應該重視塑料助劑的發展,因為它是一種精細化工產品,只要在塑料中添加少量即能起很大作用,而助劑品種的多少和質量的優劣直接與塑料制品的應用密切有關。塑料制品一般都是在合成樹脂中加入少量的助劑,經過適當的成型加工后制成的。助劑的作用通常可以從其名稱看出,不外是改善加工性能、提高使用性能、延長使用壽命、降低制品成本等。助劑用量雖少但作用不小。目前助劑隨著塑料應用領域及技術要求的不斷擴大也在日益發展中,品種繁多而效能各別這它的特點,所以適當的選用助劑及其配方,也是塑料工業中一個重要的研究領域。
  1、增塑劑
     一些玻璃化溫度較高的塑料,為了制取室溫下的軟質制品和改善加工時的熔融流動性能,就需要加入一定量的增塑劑。這些小分子量的油狀的增塑劑與高聚物有良好的相溶性,它們分布在高分子鏈之間,降低了它們分子間的作用力,從而在一定溫度和壓力下容易使分子鏈運動,達到加工成型的目的。因此,增塑劑有降低塑料玻璃化溫度及最低成型溫度的作用。通常玻璃化溫度的降低值與平塑劑的體積分量成正比。
     增塑劑可分為主增塑劑和副增塑劑兩大類:主增塑劑的特點是與樹脂的相溶性好、塑化效率高、耐遷移、低揮發性、低的油(水)抽出性、低溫柔性。副增塑劑的相溶性較差,主要是與主增塑劑一道使用以降低成本,所以也稱增量劑。
     增塑劑總量中的7580%應用于聚氯乙烯塑料,主要是碳原子數6-11的脂肪醇與鄰苯二甲酸類合成的酯類,其中最為主要的是鄰苯二甲酸二辛酯(DOP),是標準增塑劑。此外,還有環氧類、磷酸酯類和癸二酸酯類增塑劑及氯化石臘類增量劑等。
   2、防老化劑
      塑料制品在熱加工和使用過程中,高分子鏈由于受到外能的作用而斷裂,分子量逐漸下降以致失去強度或破碎的現象就是老化現象,為了阻緩這種老化現象就須添加不同的防老化劑,它包括:抗氧劑、熱穩定劑、紫外線吸收劑、變價金屬離子抑制劑、光屏蔽劑等。
   1)抗氧劑
      能抑制或延緩高聚物氧化過程的助劑稱為抗氧劑。高聚物的氧化過程是一種自催化的連鎖反應,是導致老化的重要因素。抗氧劑的作用就在于它能消除老化反應中生成的過氧化游離基、還原烷氧基游離基等,從而使氧化的連鎖反應終止,達到防止高聚物氧化老化的目的。
      抗氧劑有取代酚類、芳香族胺類、亞磷酸酯類、含硫酯類等幾種化合物。
   2)熱穩定劑
      主要用于聚氯乙烯及其共聚物,聚氯乙烯在熱加工過程中,在達到熔融流動之前就有少量的分子鏈斷裂而放出氯化氫,而氯化氫是一種加速分子鏈斷裂連鎖反應的催化劑,所以不及時排除剛分解出來的氯化氫就會高分子鏈一直裂解成為低分子化合物,以致使聚氯乙烯這類塑料不能成型加工,如果在聚氯乙烯中加入適當的堿性物質則就能馬上中和分解出來的氯化氫,達到上述目的,這就是熱穩定劑的作用原理。
  熱穩定劑分以下幾類:
      金屬鹽類和皂類:主要是鉛的鹽類和皂類,如鹽基性硫酸鉛和硬脂酸鉛;其次是鈣、鎘、鋅、鋇、鋁、鋰、鍶的鹽類和皂類。它們是主穩定劑。 
      有機錫:它是透明聚氯乙烯制品必須用的主穩定劑,還有良好的光穩定性。
      有機穩定劑:主要指環氧化油和酯類,它是輔助穩定劑也是增塑劑。
      螯合劑:幾乎全是亞磷酸的烷基或芳基的酯類,能與金屬鹽類形成絡合物。螯合劑單獨使用并不見效,需與主穩定劑并用,才能顯示其穩定作用。有代表性的主要螯合劑是亞磷酸三苯酯。
   3)紫外線吸收劑
      高聚物受紫外線照射會發生光降解。紫外線吸收劑是一類能吸收紫外線或減少紫外線透射作用的化學物質,它能進行能量轉換,即將高能量的紫外光轉換成以熱的形式或無破壞性的較長光波的形式把能量釋放出來,從而保護高聚物免遭紫外線破壞。紫外線吸收劑按化學結構可分為多羥基苯酮類、水楊酸苯酯類、本并三唑類、三嗪類、磷酰胺類等。
   4)變價金屬離子抑制劑
      不少高聚物會因變價金屬離子的存在而加速老化的過程,變價金屬離子如銅、錳、鐵離子的這種催化氧化作用對聚烯烴(特別是聚丙烯)影響很大。抑制變價金屬離子的催化氧化活性,在于把這些離子聯結到一些化合物中去,在這些化合物中價鍵是不能轉移或很難轉移的。變價金屬離子抑制劑就是一類能與金屬離子的活性鹽聯結為絡合物,從而消除這些金屬離子的催化氧化活性的化學物質,它們主要是銅抑制劑和鐵抑制劑。變價金屬離子抑制劑有醛和二胺縮合物、草酰胺類、酰肼類、三唑和四唑類化合物等。
   5)光屏蔽劑
      光屏蔽劑是一類能將有害于高聚物的光波吸收,然后將光能轉換成熱能散射出去或將光波反射掉,從而對高聚物起到屏蔽作用的物質。光屏蔽劑主要有炭黑、氧化鋅、鈦白粉、鋅鋇白等黑色或白色之能吸收或反射光波的物質。 
  3、增強劑、填料
     為了提高塑料制品的強度和剛性,可以加入各種纖維材料作增強劑。最常用的增強劑是玻璃纖維,它有連續長絲、玻璃帶、玻璃紗、玻璃布、短切纖維等幾種。另外還有石棉纖維、碳纖維、石墨纖維和硼纖維等。填料,雖然也有改善某些塑料物理性能的作用,但它的主要功能是降低成本和收縮率。主要的填料種類有:硅石(砂、石英)、硅酸鹽(云母、滑石、陶土、石棉)、碳酸鈣、金屬氧化物、炭黑、玻璃珠和粉等。一種增強劑或填料對塑料的增強效果,取決于它們和樹脂界面處的分子間相互作用的狀況,如果它們的表面用某些化合物處理一下(如有機硅烷)則與樹脂的分子鏈容易通過化學鍵偶聯起來,達到增強的目的。
  4、抗靜電劑
     在塑料配方中加入抗靜電劑,可減少或消除成品表面靜電荷的形成,大多數抗靜電劑是吸水的化合物(電解質),由于它們與聚合物的相溶性有限,它們會滲出到部分表面,形成水溶性導電層,可讓表面電荷分散開來。抗靜電劑一般是有機氮化物(酰胺、胺類及季胺化合物)或具有聚醚結構的化合物。抗靜電劑的選擇取決于聚合物的本性,以及抗靜電劑本身的使用特性、有效性、無毒性等。
   5、阻燃劑
      減緩塑料燃燒性能的助劑稱阻燃劑,根據阻燃機理的不同可分為四種類型:
      與塑料的分解產物相結合而產生一種可悶熄火焰的氣體,如三氧化銻與PVC分解時釋放出來的氯化氫反應,即生成有熄火作用的三氯氧化銻。
      吸收燃燒時產生的熱量來冷卻塑料,以減緩燃燒速率如氫氧化鋁,氫氧化鋁是阻燃劑中用的最普遍的一種:它呆起填料、滅煙劑、阻燃劑的作用,同時價格低廉、對聚合物性能影響又小,所以它獲得應用的增長速率引人注目。
      提供一種與氧氣隔絕的涂層,如磷酸酯類--主要產品有磷酸三甲苯酯等,它們實際上也是一種有阻燃性能的增塑劑。 
      能產生阻止燃燒反應的游離基,這些游離基可與塑料反應生成燃燒性能較差的產物。
    6、發泡劑
      發泡劑是一類受熱時會分解放出氣體的有機化合物,這些氣體留在塑料基材中便成為有許多細微泡沫結構的泡沫塑料。
      作為一種良好的發泡劑應具備下列條件:短時間內放出氣體,放氣速度可以調節,分解放出的氣體應是CO2N2之類的惰性氣體,在塑料中容易分散和分解,分解溫度適當,分解時發熱量不大,分解反應是不可逆的,發泡劑無毒等。發泡劑中應用最廣的是偶氮二甲酰胺(AC)。
    7、潤滑劑
      高聚物在熱加工過程中,往往要加入少量的潤滑劑才能加工,達到脫模方便的目的。潤滑劑可以分為內外兩種:外潤滑劑與內潤滑劑。外潤滑劑主要作用是使聚合物熔融體能順利地離開加工設備的熱金屬表面而有利于它的流動,外潤滑劑與聚合物的相溶性較差,只是在聚合物與金屬的界面處形成薄薄的潤滑劑

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