淺談塑料助劑應(yīng)用技術(shù)

淺談塑料助劑應(yīng)用技術(shù)

一、成核劑

成核劑是一種用來改變聚丙烯結(jié)晶行為，進(jìn)而改變其結(jié)晶形態(tài)、力學(xué)性能、熱力學(xué)性能和光學(xué)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(xué)性能和加工性能優(yōu)良等特點(diǎn)，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(yōu)良綜合性質(zhì)的高結(jié)晶工程塑料。其強(qiáng)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(yīng)用于汽車、電子電器、建筑、機(jī)械等行業(yè)。由于聚甲醛的結(jié)晶度高(一般結(jié)晶度超過 60%)，制品存在缺口，沖擊強(qiáng)度低、成型收縮率大的缺點(diǎn)，與其他各種優(yōu)異性能不匹配，需要進(jìn)一步改進(jìn)。改進(jìn)聚甲醛材料的性能主要有兩種方法：嚴(yán)格控制加工條件和加入成核劑。研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)晶性高聚物的沖擊強(qiáng)度與球晶的大小和分布有關(guān)。實(shí)驗(yàn)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(tài)，減小其結(jié)晶尺寸和成型加工過程中的收縮率，提高其沖擊性，優(yōu)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(chǔ)存和使用過程中，由于光\氧、熱等因素的作用，常常發(fā)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(qiáng)度和外觀。為了延長(zhǎng)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?qū)嵫趸匣湻从持猩傻木酆衔餁溥^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(xié)同效應(yīng)，并只在與主抗氧化劑并用時(shí)才能發(fā)揮最大的效果，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(yīng)中，在無氧及高溫的情況下生成。

三、增塑劑

增塑劑是現(xiàn)代塑料工業(yè)最大的助劑品種，對(duì)促進(jìn)塑料工業(yè)特別是聚氯乙烯工業(yè)的發(fā)展起著決定性作用。凡能和樹脂均混合，混合時(shí)不發(fā)生化學(xué)變化，但能降低物料的玻璃化溫度和塑料成型加工時(shí)的熔體黏度，且本身保持不變，或雖起化學(xué)變化但能長(zhǎng)期保留在塑料制品中并能改變樹脂的某些物理性質(zhì)，具有這些性能的液體有機(jī)化合物或低熔點(diǎn)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(yīng)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最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(dāng)，因此與PVC具有更好的相容性。更由于其揮發(fā)性低，耐油及耐脂肪族或芳香族碳?xì)浠衔锏某槌觯谟推崤c橡膠中耐遷移，且耐老化性能優(yōu)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(diǎn)，使它享有“永久性增塑劑”之稱，是發(fā)展較快的一類增塑劑。

四、熱穩(wěn)定劑

1、稀土熱穩(wěn)定劑的熱穩(wěn)定機(jī)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(duì)電子，同時(shí)，稀土金屬離子有較大的離子半徑，與無機(jī)或有機(jī)配位體主要通過靜電引力形成離子配鍵。PVC 降解時(shí)釋放的 HCL 反應(yīng)有強(qiáng)烈的催化作用，普遍認(rèn)為它是離子型機(jī)理催化反應(yīng)的，有 [CLHCL] - 或 [CL] - 離子參與反應(yīng)過程，而 [CLHCL] - 或 [CL] - 離可作為提供孤對(duì)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(wěn)定的絡(luò)合物。因此稀土原子與 PVC 鏈上的氯原子之間具有很強(qiáng)的配位絡(luò)合能力， [CLHCL] - 、 [CL] - 即不在參與催化脫 HCL的反應(yīng)，那么對(duì) PVC 就起到了一定的穩(wěn)定作用

2、抗氧劑 F 對(duì)聚甲醛熱穩(wěn)定作用

聚甲醛(POM)作為一種綜合性能優(yōu)良的工程塑料，被廣泛應(yīng)用。但由于其特殊的分子結(jié)構(gòu)，POM熱穩(wěn)定性較差。在其熔融加工過程中，易在熱、氧作用下發(fā)生斷鏈、按自由基型分解方式進(jìn)行熱降解，進(jìn)而發(fā)生連續(xù)脫甲醛反映。通常加入抗氧劑來捕捉體系產(chǎn)生的自由基，中斷整個(gè)體系自動(dòng)氧化循環(huán)過程，起到抗氧穩(wěn)定作用。目前，國內(nèi)外POM生 產(chǎn) 應(yīng) 用 中 常 用 瑞 士 Ciba 公 司 牌 號(hào) 為Irganox259 和 Irganox245 的酚類抗氧劑，可大幅度提高 POM的熱穩(wěn)定性。

實(shí)驗(yàn)人員選用高相對(duì)分子質(zhì)量受阻酚類抗氧劑 F 作為POM抗氧劑，除起到高效熱穩(wěn)定作用外，還能減少抗氧劑用量，降低POM生產(chǎn)成本。

1)采用熱失重率、熱失重速率、平衡扭矩分析測(cè)試結(jié)果表明，抗氧劑 F 在用量為 0.3~0.4時(shí)，對(duì) POM可達(dá)到與 0.5%Irganox245 相當(dāng)，甚至更好的熱穩(wěn)定效果。

2)抗氧劑 F能高效抑制 POM樹脂在高溫加工過程中所引起的熱、氧、應(yīng)力作用降解，有效延長(zhǎng)POM制品的長(zhǎng)期熱、氧壽命，并且較少用量的抗氧劑 F(0.3%)熱、氧穩(wěn)定效能達(dá)到0.5%Irganox245 的水平，可將其推廣應(yīng)用于 POM生產(chǎn)，進(jìn)一步提高 POM熱穩(wěn)定性，降低生產(chǎn)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(shí)，對(duì)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(shí)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(tǒng)的抑煙劑有三氧化二鉬、氫氧化鎂、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、氫氧化鎂或碳酸鈣復(fù)合使用會(huì)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(jìn) PVC 塑化，并使熔體均一。同時(shí)，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(jié)”的作用，可以顯著提高 PVC熔體的粘性和彈性[4]。

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

 

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