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常用塑料加工助剂分类及介绍

(2012-4-23)   Hits:1434

 影响塑料制品质量的三大要素是树脂、助剂、加工。应该重视塑料助剂的发展,因为它是一种精细化工产品,只要在塑料中添加少量即能起很大作用,而助剂品种的多少和质量的优劣直接与塑料制品的应用密切有关。塑料制品一般都是在合成树脂中加入少量的助剂,经过适当的成型加工后制成的。助剂的作用通?梢源悠涿瓶闯,不外是改善加工性能、提高使用性能、延长使用寿命、降低制品成本等。助剂用量虽少但作用不小。目前助剂随着塑料应用领域及技术要求的不断扩大也在日益发展中,品种繁多而效能各别这它的特点,所以适当的选用助剂及其配方,也是塑料工业中一个重要的研究领域。
  1、增塑剂
     一些玻璃化温度较高的塑料,为了制取室温下的软质制品和改善加工时的熔融流动性能,就需要加入一定量的增塑剂。这些小分子量的油状的增塑剂与高聚物有良好的相溶性,它们分布在高分子链之间,降低了它们分子间的作用力,从而在一定温度和压力下容易使分子链运动,达到加工成型的目的。因此,增塑剂有降低塑料玻璃化温度及最低成型温度的作用。通常玻璃化温度的降低值与平塑剂的体积分量成正比。
     增塑剂可分为主增塑剂和副增塑剂两大类:主增塑剂的特点是与树脂的相溶性好、塑化效率高、耐迁移、低挥发性、低的油(水)抽出性、低温柔性。副增塑剂的相溶性较差,主要是与主增塑剂一道使用以降低成本,所以也称增量剂。
     增塑剂总量中的7580%应用于聚氯乙烯塑料,主要是碳原子数6-11的脂肪醇与邻苯二甲酸类合成的酯类,其中最为主要的是邻苯二甲酸二辛酯(DOP),是标准增塑剂。此外,还有环氧类、磷酸酯类和癸二酸酯类增塑剂及氯化石腊类增量剂等。
   2、防老化剂
      塑料制品在热加工和使用过程中,高分子链由于受到外能的作用而断裂,分子量逐渐下降以致失去强度或破碎的现象就是老化现象,为了阻缓这种老化现象就须添加不同的防老化剂,它包括:抗氧剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、变价金属离子抑制剂、光屏蔽剂等。
   1)抗氧剂
      能抑制或延缓高聚物氧化过程的助剂称为抗氧剂。高聚物的氧化过程是一种自催化的连锁反应,是导致老化的重要因素?寡跫恋淖饔镁驮谟谒芟匣从χ猩傻墓趸卫牖、还原烷氧基游离基等,从而使氧化的连锁反应终止,达到防止高聚物氧化老化的目的。
      抗氧剂有取代酚类、芳香族胺类、亚磷酸酯类、含硫酯类等几种化合物。
   2)热稳定剂
      主要用于聚氯乙烯及其共聚物,聚氯乙烯在热加工过程中,在达到熔融流动之前就有少量的分子链断裂而放出氯化氢,而氯化氢是一种加速分子链断裂连锁反应的催化剂,所以不及时排除刚分解出来的氯化氢就会高分子链一直裂解成为低分子化合物,以致使聚氯乙烯这类塑料不能成型加工,如果在聚氯乙烯中加入适当的碱性物质则就能马上中和分解出来的氯化氢,达到上述目的,这就是热稳定剂的作用原理。
  热稳定剂分以下几类:
      金属盐类和皂类:主要是铅的盐类和皂类,如盐基性硫酸铅和硬脂酸铅;其次是钙、镉、锌、钡、铝、锂、锶的盐类和皂类。它们是主稳定剂。 
      有机锡:它是透明聚氯乙烯制品必须用的主稳定剂,还有良好的光稳定性。
      有机稳定剂:主要指环氧化油和酯类,它是辅助稳定剂也是增塑剂。
      螯合剂:几乎全是亚磷酸的烷基或芳基的酯类,能与金属盐类形成络合物。螯合剂单独使用并不见效,需与主稳定剂并用,才能显示其稳定作用。有代表性的主要螯合剂是亚磷酸三苯酯。
   3)紫外线吸收剂
      高聚物受紫外线照射会发生光降解。紫外线吸收剂是一类能吸收紫外线或减少紫外线透射作用的化学物质,它能进行能量转换,即将高能量的紫外光转换成以热的形式或无破坏性的较长光波的形式把能量释放出来,从而保护高聚物免遭紫外线破坏。紫外线吸收剂按化学结构可分为多羟基苯酮类、水杨酸苯酯类、本并三唑类、三嗪类、磷酰胺类等。
   4)变价金属离子抑制剂
      不少高聚物会因变价金属离子的存在而加速老化的过程,变价金属离子如铜、锰、铁离子的这种催化氧化作用对聚烯烃(特别是聚丙烯)影响很大。抑制变价金属离子的催化氧化活性,在于把这些离子联结到一些化合物中去,在这些化合物中价键是不能转移或很难转移的。变价金属离子抑制剂就是一类能与金属离子的活性盐联结为络合物,从而消除这些金属离子的催化氧化活性的化学物质,它们主要是铜抑制剂和铁抑制剂。变价金属离子抑制剂有醛和二胺缩合物、草酰胺类、酰肼类、三唑和四唑类化合物等。
   5)光屏蔽剂
      光屏蔽剂是一类能将有害于高聚物的光波吸收,然后将光能转换成热能散射出去或将光波反射掉,从而对高聚物起到屏蔽作用的物质。光屏蔽剂主要有炭黑、氧化锌、钛白粉、锌钡白等黑色或白色之能吸收或反射光波的物质。 
  3、增强剂、填料
     为了提高塑料制品的强度和刚性,可以加入各种纤维材料作增强剂。最常用的增强剂是玻璃纤维,它有连续长丝、玻璃带、玻璃纱、玻璃布、短切纤维等几种。另外还有石棉纤维、碳纤维、石墨纤维和硼纤维等。填料,虽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缩率。主要的填料种类有:硅石(砂、石英)、硅酸盐(云母、滑石、陶土、石棉)、碳酸钙、金属氧化物、炭黑、玻璃珠和粉等。一种增强剂或填料对塑料的增强效果,取决于它们和树脂界面处的分子间相互作用的状况,如果它们的表面用某些化合物处理一下(如有机硅烷)则与树脂的分子链容易通过化学键偶联起来,达到增强的目的。
  4、抗静电剂
     在塑料配方中加入抗静电剂,可减少或消除成品表面静电荷的形成,大多数抗静电剂是吸水的化合物(电解质),由于它们与聚合物的相溶性有限,它们会渗出到部分表面,形成水溶性导电层,可让表面电荷分散开来?咕驳缂烈话闶怯谢铮0、胺类及季胺化合物)或具有聚醚结构的化合物?咕驳缂恋难≡袢【鲇诰酆衔锏谋拘,以及抗静电剂本身的使用特性、有效性、无毒性等。
   5、阻燃剂
      减缓塑料燃烧性能的助剂称阻燃剂,根据阻燃机理的不同可分为四种类型:
      与塑料的分解产物相结合而产生一种可闷熄火焰的气体,如三氧化锑与PVC分解时释放出来的氯化氢反应,即生成有熄火作用的三氯氧化锑。
      吸收燃烧时产生的热量来冷却塑料,以减缓燃烧速率如氢氧化铝,氢氧化铝是阻燃剂中用的最普遍的一种:它呆起填料、灭烟剂、阻燃剂的作用,同时价格低廉、对聚合物性能影响又小,所以它获得应用的增长速率引人注目。
      提供一种与氧气隔绝的涂层,如磷酸酯类--主要产品有磷酸三甲苯酯等,它们实际上也是一种有阻燃性能的增塑剂。 
      能产生阻止燃烧反应的游离基,这些游离基可与塑料反应生成燃烧性能较差的产物。
    6、发泡剂
      发泡剂是一类受热时会分解放出气体的有机化合物,这些气体留在塑料基材中便成为有许多细微泡沫结构的泡沫塑料。
      作为一种良好的发泡剂应具备下列条件:短时间内放出气体,放气速度可以调节,分解放出的气体应是CO2、N2之类的惰性气体,在塑料中容易分散和分解,分解温度适当,分解时发热量不大,分解反应是不可逆的,发泡剂无毒等。发泡剂中应用最广的是偶氮二甲酰胺(AC)。
    7、润滑剂
      高聚物在热加工过程中,往往要加入少量的润滑剂才能加工,达到脱模方便的目的。润滑剂可以分为内外两种:外润滑剂与内润滑剂。外润滑剂主要作用是使聚合物熔融体能顺利地离开加工设备的热金属表面而有利于它的流动,外润滑剂与聚合物的相溶性较差,只是在聚合物与金属的界面处形成薄薄的润滑剂

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