塑料助剂的基本知识及用途
用于塑料成型加工品的一大类助剂,包括增塑剂、热稳定剂、抗氧剂、光稳定剂、阻燃剂、发泡剂、抗静电剂、防霉剂、着色剂和增白剂(见颜料)、填充剂、偶联剂、润滑剂、脱模剂等。其中着色剂、增白剂和填充剂不是塑料专用化学品,而是泛用的配合材料。
塑料助剂是在聚氯乙烯工业化以后逐渐发展起来的。20世纪60年代以后,由于石油化工的兴起,塑料工业发展甚快,塑料助剂已成为重要的化工行业。根据各国塑料品种构成和塑料用途上的差异,塑料助剂消费量约为塑料产量的8%~10%。目前,增塑剂、阻燃剂和填充剂是用量最大的塑料助剂。
增塑剂 一类可以在一定程度上与聚合物混溶的低挥发性有机物,它们能够降低聚合物熔体的粘度以及产物的玻璃化温度和弹性模量。其作用机理是基于增塑剂分子对聚合物分子链间引力的削弱。
增塑剂是最早使用的塑料助剂。19世纪下半叶,就曾采用樟脑和邻苯二甲酸酯作硝酸纤维素的增塑剂。1935年聚氯乙烯工业化后,增塑剂得到广泛应用。目前,约80%用于聚氯乙烯和氯乙烯共聚物,其余用于纤维素衍生物、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、天然和合成橡胶。软质聚氯乙烯平均外加45%~50%(质量,下同)增塑剂。由于不需或仅少量添加增塑剂的硬质聚氯乙烯的迅速发展,增塑剂在许多工业发达国家的增长率已低于聚氯乙烯。中国聚氯乙烯软质制品仍占很大比例,故增塑剂仍将有较快的发展。
邻苯二甲酸酯类是增塑剂的主体,其产量约占增塑剂总产量的80%左右,其中邻苯二甲酸二辛酯(简称DOP)是最重要的品种。生产规模较小的增塑剂有:己二酸和癸二酸的酯类(具有良好耐寒性),磷酸酯类(具有阻燃作用),环氧油和环氧酯类(与热稳定剂有协同作用),偏苯三酸酯和季戊四醇酯(耐热性较好),氯化石蜡(辅助增塑剂和阻燃增塑剂),烷基磺酸苯酯(辅助增塑剂)。
热稳定剂 主要功能是防止加工时的热降解,也有防止制品在长期使用过程中老化的作用。用量较大的是聚氯乙烯和氯乙烯共聚物的热稳定剂。热稳定剂在软质制品中的用量为2%左右,而在硬质制品中为3%~5%。
热稳定剂的主要类别有盐基性铅盐、脂肪酸皂、有机锡、有机辅助稳定剂和复合稳定剂。①盐基性铅盐(即碱式铅盐)如三盐基碳酸铅和二盐基亚磷酸铅,使用最早,目前仍大量采用。其耐热性、电绝缘性、耐候性均较好,价格低,但有毒,不透明,分散性差。②脂肪酸皂,主要是硬脂酸和月桂酸的镉、钡、钙、锌、镁盐。通常将镉皂和钡皂,钙皂和锌皂并用,以产生协同效应。镉皂毒性大,钡皂也有一定毒性,但钙皂和锌皂无毒。③有机锡,是近来发展最快的类别。具有良好的透明性,许多品种的耐热性和耐候性十分突出,是硬质透明制品必不可少的热稳定剂。二巯基醋酸异辛酯、二正辛基锡是应用最广的无毒稳定剂。④亚磷酸酯和环氧化合物,作为辅助稳定剂常用作复合稳定剂的组分。复合稳定剂有通用的镉-钡(锌)、耐硫化污染的钡-锌、无毒的钙-锌以及有机锡复合物等类型,多为液态。
抗氧剂 即抗氧化剂。在室温和较高的温度下,大多数聚合物都会发生速度不等的自动氧化反应,它引起塑料发黄、降解和强度下降,凡能抑制或延缓此反应的物质均可称为抗氧剂。1918年开始用酚类抑制橡胶的氧化。30年代烷基酚类、对苯二胺类等现代抗氧剂的最初品种陆续问世。抗氧剂在塑料中虽用量较少(0.1%~1.0%),但却是聚烯烃、苯乙烯类树脂、聚氯乙烯、聚酰胺、聚缩醛等大吨位塑料的重要助剂。在橡胶工业中,抗氧剂仍习惯称为防老剂。
塑料用抗氧剂主要是酚类主抗氧剂和硫代二丙酸酯、亚磷酸酯等辅助抗氧剂。主抗氧剂又称链终止剂,其功能是捕获氧化降解中产生的活泼自由基,从而中断链式降解反应,其代表性品种是2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧剂264)和四〔3-(3′,5′-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸〕季戊四醇酯(抗氧剂1010)。辅助抗氧剂又称过氧化物分解剂,其作用是将氧化降解的中间产物分解为非自由基产物。硫代二丙酸二月桂酯和亚磷酸一苯二异辛酯是最常用的辅助抗氧剂。主、辅抗氧剂通常并用,以发挥协同效应
。
光稳定剂 塑料和其他聚合物吸收了紫外光能量,可引发自动氧化反应,并导致降解。这一过程称为光氧化或光老化,能够抑制或延缓这一过程的物质称为光稳定剂。20世纪40年代,最先在醋酸纤维素中使用水杨酸苯酯作光稳定剂。50年代初和60年代初,分别出现了二苯甲酮和苯并三唑类,70年代中期又出现了受阻胺类光稳定剂。光稳定剂主要用于聚烯烃,尤其是聚丙烯。聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚酯也使用少量的光稳定剂,其用量约0.1%~0.5%。
按其作用机理,光稳定剂有紫外线吸收剂、猝灭剂、光屏蔽剂之分。紫外线吸收剂强烈吸收290~400nm波长的紫外光,2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮(UV-531)和2-(3′,5′-二叔丁基-2′-羟基苯基)-5-氯苯并三唑(UV-327)是效果最佳的两个品种。猝灭剂大多是镍的有机络合物。它能迅速而有效地将吸收能量的激发态分子猝灭(回复到平衡态),从而避免引发光化学反应。光屏蔽剂可减弱紫外线的透射作用,通常用炭黑。新型的受阻胺类光稳定剂主要是四甲基或五甲基哌啶醇的衍生物,它们具有捕获自由基、猝灭单线态氧和分解过氧化物的综合功能,因此是很有效的光稳定剂。
阻燃剂 大多数塑料具可燃性。随着塑料在建筑、家具、交通、航空、航天、电器等方面的广泛应用,提高塑料的阻燃性已成为十分迫切的课题。阻燃剂是抑制聚合物燃烧性的一类助剂,它们大多是元素周期表中第Ⅴ、Ⅶ和Ⅲ族元素的化合物;特别是磷、溴、氯、锑和铝的化合物。
阻燃剂分添加型和反应型两大类。添加型阻燃剂主要是磷酸酯和含卤磷酸酯、卤代烃、氧化锑、氢氧化铝等。优点是使用方便、适应性强。但由于添加量达10%~30%,常会影响塑料的性能。反应型阻燃剂实际上是含阻燃元素的单体,所以对塑料性能的影响较小。常见的反应型阻燃剂,如用于聚酯的卤代酸酐、用于环氧树脂的四溴双酚A和用于聚氨酯的含磷多元醇等。
阻燃剂最初在美国使用,20世纪60年代后用量剧增,目前用量仅次于增塑剂。消耗阻燃剂最多的塑料品种是聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯泡沫塑料、不饱和聚酯、ABS树脂和聚丙烯。
发泡剂 分为物理发泡剂和化学发泡剂两大类。化学发泡剂又分为无机发泡剂和有机发泡剂。它们在聚合物中因受热气化或分解产生气体,从而使聚合物料产生泡孔,故而得名。物理发泡剂主要是氯代烃或氟氯代烃,如三氯氟甲烷、三氯三氟乙烷等。主要用于生产聚氨酯泡沫塑料。化学发泡剂的主要品种是偶氮二甲酰胺(发泡剂AC)和N,N′-二亚硝基五亚甲基四胺(发泡剂H),前者多用于塑料,后者常用于橡胶。
抗静电剂 聚合物的体积电阻率一般高达1010~1020Ω·cm,易积蓄静电而发生危险。抗静电剂多系表面活性剂,可使塑料表面亲合水分,离子型表面活性剂还有导电作用,因而可以使静电及时泄漏。按照使用方法,抗静电剂分外部抗静电剂和内部抗静电剂。外部抗静电剂是0.5%~2.0%的稀溶液,用以涂布塑料的表面。内部抗静电剂是添加型的,用量0.1%~3.0%不等。阳离子表面活性剂,如铵盐、季铵盐和烷基咪唑啉等类,是塑料常用的抗静电剂。
防霉剂 一些聚合物可被霉菌、细菌、放线菌等微生物所降解,尤以霉菌危害最甚。易滋生霉菌的聚合物有聚酰胺、增塑的聚氯乙烯、聚乙烯醇、硝酸纤维素、聚氨酯、天然橡胶等。塑料工业使用季铵盐类表面活性剂、三丁基锡衍生物、8-羟基喹啉铜、水杨酸苯汞、2-乙基己酸二苯基
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塑料助剂又叫塑料添加剂,是聚合物(合成树脂)进行成型加工时为改善其加工性能或为改善树脂本身性能所不足而必须添加的一些化合物。
1、增塑剂(塑化剂)
这是塑料领域最常听到的添加剂,前几年的台湾塑化剂事件似乎犹在耳边。
塑料如果从字面上理解就是可以塑形的材料,增塑剂也可理解为增加塑料的可塑性。
塑料的主体都是高分子,没有例外;高分子的基本概念其实就是说分子量特别大,微观上来理解的话就是具有非常非常长的分子链,最基本的形状就是蜈蚣那样。宏观来讲,密集恐惧症躲开,其他人可以想像一下成千上万条蜈蚣缠绕的感觉(脑子嗡地炸了,缓下先,还是换辫子做比喻吧,忽略侧链了);
辫子缠绕得太紧就不易变形了,所以要从麻花辫编成双马尾,首先就要把辫子稍微解开一些,对于高分子最常用的方法就是加热,然后重新把辫子扎起来——也就是定型,例如吹塑、挤出等方法。
可是高分子的性能各异,有些高分子在“解开”的过程中很容易变质,最突出的就是PVC,一般要加热到170度才能加工,可140度时这货就开始放出氯化氢了,也就是盐酸气,很让人不省心。我们想一想,如果头发睡了一觉醒来缠在一起梳不开该怎么办?或许有人会将此作为新发型顶着出去,但更多人会选择洗头。所以科学家们也想到这一招,往PVC里加点增塑剂,就可以在140度条件下进行加工了。
增塑剂的挑选也是一门学问,就像我们不可能用芝麻油洗头一个道理,PVC所用的增塑剂大部分都是邻苯二甲酸酯类,包括人人喊打的DEHP。既是谈作用,此处不再多说健康的话题了。
需要注意的是,由于增塑剂比较容易析出,影响产品质量,即便不析出,塑料的强度也下降了,所以塑料加工企业都是本着能不加就不加的态度,从用量来讲,PVC与PVDC两种塑料所用的增塑剂大概占到增塑剂行业的90%用量以上,也能从反面印证这一点。所以,对于“塑料都含塑化剂”的说法还是要抱着怀疑的眼光去看。
2、增韧剂
很容易与增塑剂混淆,有一些增塑剂确实也可当增韧剂这么用,这时因为两者的原理通常都是改变高分子的结晶性。但具体到产品参数而言,两者其实是不同的。
还是以头发来比喻,增塑剂相当于水,主要管的是加工过程,而增韧剂相当于护发素,主要管的是后面的应用过程。
有些塑料很脆,使用的时候跟玻璃一个感觉,摔地上就碎,显然应用起来不是很舒服,很多人喜欢塑料制品不就图个不容易摔坏么。增韧剂存在的任务就是为了解决这个问题。对于PVC塑料而言,增塑剂也是增韧剂,但其他塑料的增韧剂就五花八门了,有的直接就是用橡胶这样的高分子作为增韧剂。
3、抗氧剂
关心方便面食品健康问题的话,应该听说过BHT这种物质,前几年曾经被报导过。
BHT是最常见的酚类抗氧剂,塑料工业中使用得极为普遍,材料加工行业中这几乎是必需品。
塑料是有机高分子,分子其实是蛮脆弱的,如果高温状态下遇到氧气这样的流氓是很危险的,就好像穿着很简单的妙龄少女走到了夜深人静的大街上。我们都知道某些不该发生的事情罪魁祸首是氧气,跟高分子自己无关,但氧气势力实在太大,地球离不开它,所以只好给高分子多穿点衣服,也就是抗氧剂,真的遇到氧气的时候,脱下外套,然后金蝉脱壳,避免发生更坏的后果。
这基本就是抗氧剂的作用了。当然,现实中的氧化剂不只是氧气这一种。
4、阻燃剂
阻燃剂在塑料工业中的应用并不多,但确实很重要,如果我们的塑料加工行业都能按照标准生产阻燃性塑料,很多火灾的危害都会下降。所以还是再添一句私货:目前国内塑料加工行业的添加剂问题不仅仅是滥加,还有错加和少加的问题,而且后面两个问题更严重,添加剂对我们的保护作用绝对大于危害。
阻燃剂的作用就简单了,阻止燃烧速度,很多是含磷含氯的物质,快速生成自由基,从而阻止火源扩散。
5、着色剂
这个就更简单了:给塑料上色的作用。
但休要简单看待上色这个问题,性能与美观是塑料加工中最为重要的两个方向,性能决定用途,美观却决定利润,所以对于具体的企业来说,后者有时反而更受关注。如果我们看到一部手机,外壳的上色不均匀,很可能就不会去买,至于耐不耐摔,反正就算是在砸核桃神器的那个品牌柜台,我也没见过有人买手机的时候去试验外壳的强度。
关于着色剂还有很多不同的称呼:颜料、颜填料、染料、色浆、色母等,万幸的是,它们的含义都不一样——所以高分子专业的童鞋们,你们的记忆力还好吗?这里就不展开了。
6、增强剂(补强剂)
大多数时候口头称呼的填料也都是指增强剂,其作用就是增加塑料的强度。
强度不同于硬度,这一点要区分的,大多数塑料使用过程中都不要求硬度,但除了食品袋的撕口位置,一般塑料对强度的要求都很高。
大多数时候,增强剂同时还能降低塑料的成本,因为常用的增强剂,包括碳酸钙、滑石粉、石墨或炭黑,以及二氧化硅等都比较便宜。当然,这些物质能增强,靠的是它们与高分子直接的相互作用,不能无限添加,加多了强度也会下降。
它们一般也都无害。
7、交联剂
交联剂其实也能称作增强剂,因为对于最终成型的材料而言,它也起到了类似效果。
但与一般填料不同,交联剂与高分子之间发生的是化学反应。通过交联这样的化学反应,塑料的定型变得更加稳固。
如果还用前面的头发做例子,一般的定型就是用头绳扎了起来,一跑步可能就会松开,而交联剂就像夹子,作用力比较牢固。
8、光稳定剂
紫外光这种高能电磁波能让不少高分子出现断链现象,光稳定剂就是为了处理这个问题。
9、热稳定剂
与第8条类似,只是断链反应的能量来源变成高温。
10、发泡剂
吃过泡面吧,面是怎么泡起来的呢?当然不是发泡剂的功劳。
这里要说的是泡面盒,这种泡沫塑料是怎么来的。一般塑料都是实心的,要想做成像馒头一样的发泡塑料,显然不能靠酵母,怕是酵母也不可能在塑料加工工艺中生存——于是发泡剂就充当了这样一种酵母的作用,当然发泡机理就很多样了,常见的发泡气体有二氧化碳、氮气、氨气等。要描述清楚发泡工艺,足可写出一本书。
11、润滑剂
主要也是加工过程中使用,与增塑剂有点类似——增塑剂降低了分子间的摩擦力,而润滑剂不仅可以降低分子间摩擦力,还可以降低分子与容器间的摩擦力。
12、抗静电剂
与阻燃剂其实可以类比,也是一种用量不算大,但在特殊场合却极为重要,特别是电子元器件中,作用是为了降低塑料表面的静电积聚。
塑料助剂在塑料中加入助剂的目的主要是为了改善加工性能,提高使用效能和降低成本。助剂在塑料用料中所占比例较少,但对塑料制品的质量却有很大影响。不同种类的塑料,因成型加工方法以及使用条件不同,所需助剂的种类和用量也不同。主要的助剂有以下几类:
1、稳定剂
我们都知道塑料制品在加工、贮存和使用过程中,在光、热、氧的作用下,会发生褪色、脆化、裂开的老化现象。为延缓和阻止老化现象的发生,必须加入稳定剂。主要用来防止热老化的,叫热稳定剂;主要用来防止氧化老化的,叫做抗氧剂;主要用来防止光老化的,叫做光稳定剂,它们统称为稳定剂。
当今性能最优秀的塑料稳定剂是甲基锡热稳定剂(简称181),对硬质聚乙烯(pvc)的压延,挤塑,注塑和吹塑成型都非常有效。又由于它安全性高,所以特别用于食品包装和高清晰度的硬质聚乙烯制品,同时,它也被普遍应用于塑料门窗,上水管道,装饰材料中,以取代其他高毒性的塑料热稳定剂。它在美国,欧洲,日本得到了广泛的应用。近几年,181甲基锡热稳定剂在我国开始大量应用。
2、增塑剂
增塑剂能增加塑料的柔软性、延伸性、可塑性,降低塑料流动温度和硬度,有利于塑料制品的成型。常用的有苯二甲酸酯类、癸二酸酯类、氯化石蜡及樟脑等。我们最常见的是樟脑。
3、阻燃剂
能够提高塑料耐燃性的助剂叫做阻燃剂。含有阻燃剂的塑料大多数具有自熄性,或燃烧速率减缓等。常用的阻燃剂有氧化锑及铝、硼的化合物,卤化物和磷酸酯、四氯苯二甲酸酐、四澳苯二甲酸酐等。
4、抗静电剂
抗静电剂起着消除或减少塑料制品表面产生静电的作用。抗静电剂大多数是电解质,它们与合成树脂的相溶性有限,这样可以迁移至塑料表面,达到吸潮和消除静电的作用。
5、发泡剂
塑料发泡剂是一种在一定温度下可以气化的低分子有机物,如二氯二氟甲烷;或者受热时会分解出气体的有机化合物。这些气体留在塑料基体中便形成有许多细微泡沫结构的泡沫塑料。常用的有偶氮化合物、亚硝基化合物等。
6、着色剂
着色剂用于塑料的着色。主要起美化、修饰作用。塑料制品中约有80%是经过着色后制成最终制品的。
7、润滑剂
润滑剂是为了改善塑料加热成型时的脱模性和提高制品的表面光洁度而加入的物质。常用的润滑剂有:硬脂酸及其盐类、石蜡、合成蜡等。
8、增强材料和填料
在许多塑料中,增强材料和填料占有相当的比重,尤其是增强塑料和钙塑材料。主要目的是:为了提高塑料制品的强度和刚性,一般加入各种纤维材料或无机物。最常用的增强材料有:玻璃纤维、石棉、石英、炭黑、硅酸盐、碳酸钙、金属氧化物等。
塑料助剂又叫塑料添加剂,是聚合物(合成树脂)进行成型加工时为改善其加工性能或为改善树脂本身性能所不足而必须添加的一些化合物。例如,为了降低聚氯乙烯树脂的成型温度,使制品柔软而添加的增塑剂;又如为了制备质量轻、抗振、隔热、隔音的泡沫塑料而要添加发泡剂;有些塑料的热分解温度与成型加工温度非常接近,不加入热稳定剂就无法成型。因而,塑料助剂在塑料成型加工中占有特别重要的地位。
应用途径:
一、成核剂
成核剂是一种用来改变聚丙烯结晶行为,进而改变其结晶形态、力学性能、热力学性能和光学性能的功能性助剂。
1、聚丙烯成核剂 HBP
添加成核剂改性后的聚丙烯具有透明性好、光泽度高,力学性能和加工性能优良等特点,其使用范围也比较广泛。
2、聚甲醛成核剂
聚甲醛(POM)是一种具有优良综合性质的高结晶工程塑料。其强度和硬度高、刚性好,并且有良好的耐磨性和耐疲劳性,因而被用来代替有色金属和合金,广泛应用于汽车、电子电器、建筑、机械等行业。由于聚甲醛的结晶度高(一般结晶度超过 60%),制品存在缺口,冲击强度低、成型收缩率大的缺点,与其他各种优异性能不匹配,需要进一步改进。改进聚甲醛材料的性能主要有两种方法:严格控制加工条件和加入成核剂。研究发现,结晶性高聚物的冲击强度与球晶的大小和分布有关。实验主要是通过在聚甲醛中加入成核剂,改变聚甲醛球晶的形态,减小其结晶尺寸和成型加工过程中的收缩率,提高其冲击性,优化聚甲醛性能,使其能满足一些特殊要求。
二、 抗氧化剂
PP,PE,PS等塑料在制造、加工、储存和使用过程中,由于光\氧、热等因素的作用,常常发生氧化降解,引起塑料劣化,致使塑料失去耐候性和耐久性,影响塑料的强度和外观。为了延长高分子材料的寿命,抑制或者延缓聚合物的氧化降解,通常使用抗氧剂。
1、主抗氧剂
主抗氧剂又称自由基捕捉剂,是抗氧剂中起主要作用的一类。它能捕捉在聚合物热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), 从而中止或减缓聚合物的热氧老化。
2、辅助抗氧剂
辅助抗氧剂又称氢过氧化物分解剂。它是一类能够将热氧化老化链反映中生成的聚合物氢过氧化物分解,使之生成失去活性的化合物,从而终止或减缓热氧老化的助剂。由于它与主抗氧化剂常有协同效应,并只在与主抗氧化剂并用时才能发挥最大的效果,故通称辅助抗氧剂。
3、碳自由基捕捉剂
碳自由基(即烷基自由基)通常在热氧化老化的链反应中,在无氧及高温的情况下生成。
三、增塑剂
增塑剂是现代塑料工业最大的助剂品种,对促进塑料工业特别是聚氯乙烯工业的发展起着决定性作用。凡能和树脂均混合,混合时不发生化学变化,但能降低物料的玻璃化温度和塑料成型加工时的熔体黏度,且本身保持不变,或虽起化学变化但能长期保留在塑料制品中并能改变树脂的某些物理性质,具有这些性能的液体有机化合物或低熔点的固体,均称为增塑剂。
聚酯增塑剂由二元酸和二元醇通过缩合反应制得,种类主要有己二酸类聚酯和苯酐聚酯等。聚酯增塑剂与一般常用的增塑剂最大的不同在于具有较大的分子量。聚酯增塑剂的分子量可以与 PVC相当,因此与PVC具有更好的相容性。更由于其挥发性低,耐油及耐脂肪族或芳香族碳氢化合物的抽出,在油漆与橡胶中耐迁移,且耐老化性能优异,与低分子量增塑剂相比,聚酯增塑剂具有耐抽出、耐高温和迁移性小等性能超群的特点,使它享有“永久性增塑剂”之称,是发展较快的一类增塑剂。
四、热稳定剂
1、稀土热稳定剂的热稳定机理
稀土元素有众多的轨道可作为中心离子接受配位体的孤对电子,同时,稀土金属离子有较大的离子半径,与无机或有机配位体主要通过静电引力形成离子配键。PVC 降解时释放的 HCL 反应有强烈的催化作用,普遍认为它是离子型机理催化反应的,有 [CLHCL] - 或 [CL] - 离子参与反应过程,而 [CLHCL] - 或 [CL] - 离可作为提供孤对电子的配位体,按照 Pearson 提出的“软硬酸碱原则”,硬碱氯离子与稀土金属离子易形成稳定的络合物。因此稀土原子与 PVC 链上的氯原子之间具有很强的配位络合能力, [CLHCL] - 、 [CL] - 即不在参与催化脱 HCL的反应,那么对 PVC 就起到了一定的稳定作用。
2、抗氧剂 F 对聚甲醛热稳定作用
聚甲醛(POM)作为一种综合性能优良的工程塑料,被广泛应用。但由于其特殊的分子结构,POM热稳定性较差。在其熔融加工过程中,易在热、氧作用下发生断链、按自由基型分解方式进行热降解,进而发生连续脱甲醛反映。通常加入抗氧剂来捕捉体系产生的自由基,中断整个体系自动氧化循环过程,起到抗氧稳定作用在。
1)采用热失重率、热失重速率、平衡扭矩分析测试结果表明,抗氧剂 F 在用量为 0.3~0.4时,对 POM可达到与 0.5%Irganox245 相当,甚至更好的热稳定效果。
2)抗氧剂 F能高效抑制 POM树脂在高温加工过程中所引起的热、氧、应力作用降解,有效延长POM制品的长期热、氧寿命,并且较少用量的抗氧剂 F(0.3%)热、氧稳定效能达到0.5%Irganox245 的水平,可将其推广应用于 POM生产,进一步提高 POM热稳定性,降低生产成本。
塑料助剂的基本知识
用于塑料成型加工品的一大类助剂,包括增塑剂、热稳定剂、抗氧剂、光稳定剂、阻燃剂、发泡剂、抗静电剂、防霉剂、着色剂和增白剂(见颜料)、填充剂、偶联剂、润滑剂、脱模剂等。其中着色剂、增白剂和填充剂不是塑料专用化学品,而是泛用的配合材料。
塑料助剂是在聚氯乙烯工业化以后逐渐发展起来的。20世纪60年代以后,由于石油化工的兴起,塑料工业发展甚快,塑料助剂已成为重要的化工行业。根据各国塑料品种构成和塑料用途上的差异,塑料助剂消费量约为塑料产量的8%~10%。目前,增塑剂、阻燃剂和填充剂是用量最大的塑料助剂。
增塑剂 一类可以在一定程度上与聚合物混溶的低挥发性有机物,它们能够降低聚合物熔体的粘度以及产物的玻璃化温度和弹性模量。其作用机理是基于增塑剂分子对聚合物分子链间引力的削弱。
增塑剂是最早使用的塑料助剂。19世纪下半叶,就曾采用樟脑和邻苯二甲酸酯作硝酸纤维素的增塑剂。1935年聚氯乙烯工业化后,增塑剂得到广泛应用。目前,约80%用于聚氯乙烯和氯乙烯共聚物,其余用于纤维素衍生物、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇、天然和合成橡胶。软质聚氯乙烯平均外加45%~50%(质量,下同)增塑剂。由于不需或仅少量添加增塑剂的硬质聚氯乙烯的迅速发展,增塑剂在许多工业发达国家的增长率已低于聚氯乙烯。中国聚氯乙烯软质制品仍占很大比例,故增塑剂仍将有较快的发展。
邻苯二甲酸酯类是增塑剂的主体,其产量约占增塑剂总产量的80%左右,其中邻苯二甲酸二辛酯(简称DOP)是最重要的品种。生产规模较小的增塑剂有:己二酸和癸二酸的酯类(具有良好耐寒性),磷酸酯类(具有阻燃作用),环氧油和环氧酯类(与热稳定剂有协同作用),偏苯三酸酯和季戊四醇酯(耐热性较好),氯化石蜡(辅助增塑剂和阻燃增塑剂),烷基磺酸苯酯(辅助增塑剂)。
热稳定剂 主要功能是防止加工时的热降解,也有防止制品在长期使用过程中老化的作用。用量较大的是聚氯乙烯和氯乙烯共聚物的热稳定剂。热稳定剂在软质制品中的用量为2%左右,而在硬质制品中为3%~5%。
热稳定剂的主要类别有盐基性铅盐、脂肪酸皂、有机锡、有机辅助稳定剂和复合稳定剂。①盐基性铅盐(即碱式铅盐)如三盐基碳酸铅和二盐基亚磷酸铅,使用最早,目前仍大量采用。其耐热性、电绝缘性、耐候性均较好,价格低,但有毒,不透明,分散性差。②脂肪酸皂,主要是硬脂酸和月桂酸的镉、钡、钙、锌、镁盐。通常将镉皂和钡皂,钙皂和锌皂并用,以产生协同效应。镉皂毒性大,钡皂也有一定毒性,但钙皂和锌皂无毒。③有机锡,是近来发展最快的类别。具有良好的透明性,许多品种的耐热性和耐候性十分突出,是硬质透明制品必不可少的热稳定剂。二巯基醋酸异辛酯、二正辛基锡是应用最广的无毒稳定剂。④亚磷酸酯和环氧化合物,作为辅助稳定剂常用作复合稳定剂的组分。复合稳定剂有通用的镉-钡(锌)、耐硫化污染的钡-锌、无毒的钙-锌以及有机锡复合物等类型,多为液态。
抗氧剂 即抗氧化剂。在室温和较高的温度下,大多数聚合物都会发生速度不等的自动氧化反应,它引起塑料发黄、降解和强度下降,凡能抑制或延缓此反应的物质均可称为抗氧剂。1918年开始用酚类抑制橡胶的氧化。30年代烷基酚类、对苯二胺类等现代抗氧剂的最初品种陆续问世。抗氧剂在塑料中虽用量较少(0.1%~1.0%),但却是聚烯烃、苯乙烯类树脂、聚氯乙烯、聚酰胺、聚缩醛等大吨位塑料的重要助剂。在橡胶工业中,抗氧剂仍习惯称为防老剂。
塑料用抗氧剂主要是酚类主抗氧剂和硫代二丙酸酯、亚磷酸酯等辅助抗氧剂。主抗氧剂又称链终止剂,其功能是捕获氧化降解中产生的活泼自由基,从而中断链式降解反应,其代表性品种是2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚(抗氧剂264)和四[3-(3′,5′-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)。辅助抗氧剂又称过氧化物分解剂,其作用是将氧化降解的中间产物分解为非自由基产物。硫代二丙酸二月桂酯和亚磷酸一苯二异辛酯是最常用的辅助抗氧剂。主、辅抗氧剂通常并用,以发挥协同效应。
光稳定剂 塑料和其他聚合物吸收了紫外光能量,可引发自动氧化反应,并导致降解。这一过程称为光氧化或光老化,能够抑制或延缓这一过程的物质称为光稳定剂。20世纪40年代,最先在醋酸纤维素中使用水杨酸苯酯作光稳定剂。50年代初和60年代初,分别出现了二苯甲酮和苯并三唑类,70年代中期又出现了受阻胺类光稳定剂。光稳定剂主要用于聚烯烃,尤其是聚丙烯。聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚酯也使用少量的光稳定剂,其用量约0.1%~0.5%。
按其作用机理,光稳定剂有紫外线吸收剂、猝灭剂、光屏蔽剂之分。紫外线吸收剂强烈吸收290~400nm波长的紫外光,2-羟基-4-辛氧基二苯甲酮(UV-531)和2-(3′,5′-二叔丁基-2′-羟基苯基)-5-氯苯并三唑(UV-327)是效果最佳的两个品种。猝灭剂大多是镍的有机络合物。它能迅速而有效地将吸收能量的激发态分子猝灭(回复到平衡态),从而避免引发光化学反应。光屏蔽剂可减弱紫外线的透射作用,通常用炭黑。新型的受阻胺类光稳定剂主要是四甲基或五甲基哌啶醇的衍生物,它们具有捕获自由基、猝灭单线态氧和分解过氧化物的综合功能,因此是很有效的光稳定剂。
阻燃剂 大多数塑料具可燃性。随着塑料在建筑、家具、交通、航空、航天、电器等方面的广泛应用,提高塑料的阻燃性已成为十分迫切的课题。阻燃剂是抑制聚合物燃烧性的一类助剂,它们大多是元素周期表中第Ⅴ、Ⅶ和Ⅲ族元素的化合物;特别是磷、溴、氯、锑和铝的化合物。
阻燃剂分添加型和反应型两大类。添加型阻燃剂主要是磷酸酯和含卤磷酸酯、卤代烃、氧化锑、氢氧化铝等。优点是使用方便、适应性强。但由于添加量达10%~30%,常会影响塑料的性能。反应型阻燃剂实际上是含阻燃元素的单体,所以对塑料性能的影响较小。常见的反应型阻燃剂,如用于聚酯的卤代酸酐、用于环氧树脂的四溴双酚A和用于聚氨酯的含磷多元醇等。
阻燃剂最初在美国使用,20世纪60年代后用量剧增,目前用量仅次于增塑剂。消耗阻燃剂最多的塑料品种是聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚氨酯泡沫塑料、不饱和聚酯、ABS树脂和聚丙烯。
发泡剂 分为物理发泡剂和化学发泡剂两大类。化学发泡剂又分为无机发泡剂和有机发泡剂。它们在聚合物中因受热气化或分解产生气体,从而使聚合物料产生泡孔,故而得名。物理发泡剂主要是氯代烃或氟氯代烃,如三氯氟甲烷、三氯三氟乙烷等。主要用于生产聚氨酯泡沫塑料。化学发泡剂的主要品种是偶氮二甲酰胺(发泡剂AC)和N,N′-二亚硝基五亚甲基四胺(发泡剂H),前者多用于塑料,后者常用于橡胶。
抗静电剂 聚合物的体积电阻率一般高达1010~1020Ω·cm,易积蓄静电而发生危险。抗静电剂多系表面活性剂,可使塑料表面亲合水分,离子型表面活性剂还有导电作用,因而可以使静电及时泄漏。按照使用方法,抗静电剂分外部抗静电剂和内部抗静电剂。外部抗静电剂是0.5%~2.0%的稀溶液,用以涂布塑料的表面。内部抗静电剂是添加型的,用量0.1%~3.0%不等。阳离子表面活性剂,如铵盐、季铵盐和烷基咪唑啉等类,是塑料常用的抗静电剂。
防霉剂 一些聚合物可被霉菌、细菌、放线菌等微生物所降解,尤以霉菌危害最甚。易滋生霉菌的聚合物有聚酰胺、增塑的聚氯乙烯、聚乙烯醇、硝酸纤维素、聚氨酯、天然橡胶等。塑料工业使用季铵盐类表面活性剂、三丁基锡衍生物、8-羟基喹啉铜、水杨酸苯汞、2-乙基己酸二苯基
塑料助剂的基本知识及用途
2、增塑剂 增塑剂能增加塑料的柔软性、延伸性、可塑性,降低塑料流动温度和硬度,有利于塑料制品的成型。常用的有苯二甲酸酯类、癸二酸酯类、氯化石蜡及樟脑等。我们最常见的是樟脑。3、阻燃剂 能够提高塑料耐燃性的助剂叫做阻燃剂。含有阻燃剂的塑料大多数具有自熄性,或燃烧速率减缓等。常用的阻燃剂...
助剂的定义?合成材料助剂按其功能如何分类? 助剂的定义以及分类
1、助剂的定义是:助剂(auxiliaries;additives) 在医学中定义是生产药品和调配处方时所用的赋形剂和附加剂,即除了主要药物活性成分以外一切物料的总称,是药物制剂的重要组成成分。 在工业生产中,为改善生产过程、提高产品质量和产量,或者为赋予产品某种特有的应用性能所添加的辅助化学品。又称添加剂。但...
涂料助剂作用及其相关资料大全
涂料助剂的有很多的作用, 因此它的种类繁多, 并且绝大部分的涂料助剂都是根据其特性来命名。比如能够使涂层表面光滑,均匀,不会有粉刷皱褶痕迹的流平剂;能够缩短涂料的分散时间,提亮涂料光泽,提高涂料着色,并分散涂料表面浮光而不附聚的分散剂;能够抑制涂料性能,保持涂料稳定性的稳定剂;能够提高...
助剂有哪些
1. 表面活性剂助剂:这是一种能够在界面上定向排列,显著降低表面张力的物质。表面活性剂广泛运用于洗涤剂、化妆品及个人护理产品等领域,能发挥润湿、乳化、起泡等效用。2. 颜料助剂:这类助剂主要用于改善或保护颜料的性能,确保颜料在涂料、塑料、油墨等制品中的稳定性。它们有助于提升颜色品质,增强耐...
助剂是什么
助剂是一种辅助材料。助剂通常被添加到其他物质中,以改善其性能、加工效果或降低成本。以下是关于助剂的详细解释:定义与功能 助剂是一种添加量小、为优化产品的性能和功能或提高生产效率而加入的物质。在制造过程中,助剂可以起到很多关键的作用,例如改变物质的物理性质、增强化学稳定性、改善加工效率等。
材料加工助剂原理及应用内容简介
本书以材料加工的辅助剂为核心,共分为两部分:有机高分子材料助剂和无机非金属材料加工助剂,共计20章内容。在第一部分,11章详细阐述了高分子加工助剂,包括增塑剂、增强剂、稳定剂、润滑剂、填充剂、发泡剂和交联剂等。这些助剂的章节中,读者可以了解到它们的化学组成、主要结构、性能特点、作用原理...
水性涂料助剂——有机硅消泡剂知识分享
在涂料世界中,有机硅乳液消泡剂以其卓越性能扮演着至关重要的角色。它由硅脂、乳化剂和增稠剂等精心配比,经过精密乳化工艺,形成一种表面张力低、活性高的神奇成分。其消泡力强大,只需少量就能显著降低气泡困扰,且成本效益极高,适用范围广泛,无论是酸碱环境,还是在石油脱硫、食品发酵等领域的应用,都...
涂料助剂分那几大类?各自作用(在理解的基础上简单回答)?
基本上分为这几类:1)助溶剂,比如甲苯,二甲苯,醇类,醚类。顾名思义帮助树脂更好的成膜,还有相当于溶液里的分散介质,涂料成膜时这些会挥发掉了。在水性乳胶漆里一般称作成膜助剂。2)润湿分散剂,降低整个体系表面张力帮助颜料填料更好的润湿分散,防止絮凝。3)流变助剂,简单点说就是增稠剂,...
高分子材料助剂内容简介
本书深入剖析了在高分子材料领域中发挥关键作用的各种助剂,如增塑剂、抗氧剂、热稳定剂、光稳定剂、阻燃剂、润滑剂、抗静电剂、交联剂和偶联剂。每种助剂的基本概念、其工作原理、生产工艺、特性和应用前景均有详尽阐述,特别关注了各典型产品在实际生产与应用中的表现。本书旨在为高职高专精细化工专业...
高分子材料助剂详细资料大全
内容包括各类助剂的基本概念、作用机理、生产工艺、套用特性及发展趋势,重点突出各类助剂典型产品的生产与套用。本书主要作为高职高专精细化工专业的专业教材,亦可作为其他化工类专业的选修教材,还可作为化工行业工程技术人员的参考书。 图书目录 第一章绪论1 第一节助剂的含义及其重要性1 第二节助剂的...
孙轮头孢: 塑料助剂又叫塑料添加剂,是聚合物(合成树脂)进行成型加工时为改善其加工性能或为改善树脂本身性能所不足而必须添加的一些化合物.例如,为了降低聚氯乙烯树脂的成型温度,使制品柔软而添加的增塑剂;又如为了制备质量轻、抗振、隔热、隔音的泡沫塑料而要添加发泡剂;有些塑料的热分解温度与成型加工温度非常接近,不加入热稳定剂就无法成型.因而,塑料助剂在塑料成型加工中占有特别重要的地位.其有以下的性质,可百度参考详细的内容.增塑剂 热稳定剂 加工改性剂 抗冲击改性剂 阻燃剂 抗氧剂 光稳定剂 填充增强体系助剂 抗静电剂 润滑剂和脱模剂 交联剂 发泡剂 防霉剂
清河县15272968518: 什么是塑料增塑剂,它的主要作用是什么??
孙轮头孢: 增塑剂是一类增加聚合物树脂的塑性,赋予制品柔软性的助剂,也是迄今为止产耗量最大的塑料助剂类别.增塑剂主要用于PVC软制品,同时在纤维素等极性塑料中亦有广泛的应用.增塑剂所涉及的化合物类别大致包括邻苯二甲酸酯、脂肪二羧酸酯、偏苯三酸酯、聚酯、环氧酯、烷基磺酸苯酯、磷酸酯和氯化石蜡等,尤以邻苯二甲酸酯类最为重要.
清河县15272968518: 什么是塑料?塑料中都有哪些添加剂,各有什么作用 - ?
孙轮头孢: 什么是塑料?塑料中都有哪些添加剂,各有什么作用 塑料添加剂(助剂)是塑料制品中不可缺少的重要原材料,主要类别有:热和光稳定剂、抗氧剂、抗静电添加剂、润滑剂、火焰阻滞剂,以及增塑剂和抗冲击改进剂等.其他的特种添加剂,包括抗结块和抗烟雾剂、发泡剂、抗微生物剂,以及澄清和成核剂.塑料助剂不仅在加工过程中能改善聚合物的工艺性能、改善加工条件、提高加工效率,而且可以改进制品性能、提高制品的使用价值、延长制品的使用寿命
清河县15272968518: 塑料助剂的产品简介 - ?
孙轮头孢: PVC加工助剂是丙烯酸酯类共聚物(ACR). PVC加工助剂的基本功能就是改进PVC的加工性能,促进PVC混合料的塑化,以便在尽可能低的温度下获得塑化良好的物料,提高制品的质量.我们针对不同产品的需要,开发了以下五种类型的加...
清河县15272968518: 胶粘剂制备的过程都需要添加哪些助剂?加这些助剂有哪些作用? - ?
孙轮头孢: 常用塑料助剂(配料)的分类及其作用 塑料助剂是指在塑料成型加工前或加工过程中,为有利于制品生产和性能改善而加入的各种辅助性材料.塑料用的助剂品种很多,按其作用大致可分为以下几类: 一、提高制品稳定性的助剂 1.热稳定剂
清河县15272968518: 塑料助剂主要有哪些?他们添加到塑料原料中起什么作用? - ?
孙轮头孢: 化学建材是继钢材、木材、水泥之后,成为第四大类的新型建筑材料.化学建材品种萦多,主要有塑料建材(包括塑料管材、塑料门窗、铺地材料、壁纸和卫生洁具)、建筑防水材料、隔热保温材料、建筑涂料、胶枯剂等.塑料建材是用量较大的化学建材之一.
清河县15272968518: 塑料助剂的有哪些分类 - ?
孙轮头孢: 塑料助剂在塑料中加入助剂的目的主要是为了改善加工性能,提高使用效能和降低成本.助剂在塑料用料中所占比例较少,但对塑料制品的质量却有很大影响.不同种类的塑料,因成型加工方法以及使用条件不同,所需助剂的种类和用量也不同...
清河县15272968518: 塑料薄膜常用助剂有哪些 - ?
孙轮头孢: 塑料薄膜常用助剂有哪些 塑料助剂是指为改善塑料某些性能或改善塑料某些成型加工性需要加入的一些添加剂.常用塑料助剂有增塑剂、热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂、润滑剂、偶联剂、填充剂、抗冲击剂、加工改性剂、相容剂、阻燃剂、交联剂、发泡剂等.例如:加入增塑剂可以把硬聚氯乙烯变成软聚氯乙烯;加入抗氧剂和光稳定剂可以提高塑料的耐老化性能;加入润滑剂可以提高塑料成型过程中的流动性;加入阻燃剂可以提高塑料的阻燃性能等等.
清河县15272968518: pvc助剂是干吗用的啊? - ?
孙轮头孢: PVC助剂包括增塑剂、热稳定剂、抗氧剂、光稳定剂、阻燃剂、发泡剂、抗静电剂、防霉剂、着色剂和增白剂、填充剂、偶联剂、润滑剂、脱模剂等.XJ—168高效无毒稀土钙锌复合稳定剂是一种既环保、高效,同时使用成本也较低的热稳定剂...
清河县15272968518: pvc加工助剂的作用原理是什么? ?
孙轮头孢: 由于pvc的熔体延展性很差,易导致熔体破碎,且pvc熔体松弛,易导致制成的物品表... 因此,为改善其熔体的缺陷,在加工pvc时往往要加入加工助剂.加工助剂主要的作用...