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    塑料助剂的选择
    发布时间:2021.12.03    新闻来源:威海华恩橡塑新材料有限公司   浏览次数:
    高聚物树脂因结构不同表现出不同的加工特点,据此可分为热塑性和热固性树脂,结晶性和非结晶性聚合物。不同类树脂的加工方式不同,同一类树脂又因最终制品用途不同,加工成型方式也不同,如:吹塑、注塑、搪塑、滚塑、浇注、压延、挤出等。同类塑料制品因其应用行业不同,对功能要求也不同,需用的功能助剂也不同。

      根据不同的加工性和功能性选用助剂,往往是一个目标对应一种助剂。塑料制品的多性能需多种助剂,但多种助剂混合在一起,性能并不一定能够协同发挥,有时存在反协同作用,反而会劣化制品的物理一机械性能,因此助剂的选择应慎重。选用助剂,通常应遵循几个原则:

      (1)在既定的配方体系和加工工艺中,能够充分发挥自身功效;

      (2)不劣化或最小限度地影响树脂的基本物理一机械性能;

      (3)不劣化或最小限度地影响其他助剂功效的发挥,与其他助剂有协同效应更佳;

      (4)对加工设备、使用环境无不良影响。

      1.热稳定性

      塑料制品大多是热成型的,应保证助剂在加工过程中少损失、不变质、不分解(发泡剂除外),挥发产物对加工设备、操作人员和环境无害,即助剂应顺利通过加工关。同一类加工助剂或功能助剂有许多品种,并非每一个品种都适于各种塑料或多种塑料,有的助剂与基础树脂热行为不匹配。这种热行为的不匹配易造成塑料加工失败。如有些工程塑料加工中选用了通用塑料的加工助剂,最后在挤出机中因助剂分解发泡而难以成型,功能的发挥更无从谈起;热稳定性较低的抗静电剂用于BOPP薄膜生产,模头中产生大量刺激性蓝烟,危害操作环境、制品质量和性能。

      某些助剂自身的热稳定性过高,也有可能限制其功能的发挥。如发泡剂的分解温度高于发泡成型温度,阻燃剂在被阻燃基材受热分解时仍不能产生捕获自由基、阻断燃烧链反应的有效物质或活性自由基等。

      2.与基础树脂的相容性

      选用助剂除考虑其必备的功效外,还必须从基础树脂与助剂结构的相似性与差异性人手,判断二者的相容性。助剂与基础树脂相容性好,才不会恶化(有可能提高)基材的物理一机械性能,还可提高耐迁移性、耐抽提性。判断二者相容性的依据多遵循相似相容原理,结构相近、极性相近、相对分子质量相近等均有利于相容性的提高。对于那些与基础树脂相容性不佳,难以提高添加量的助剂,必须设法提高或改善其相容性,如采用相容剂或偶联剂表面活化处理,或是微胶囊化处理。

      (1)结构相近

      合成树脂的结构种类有限,而助剂的结掏繁杂.并非每种高聚物选择助剂都要挑选与其结构相近的品种,但是结构与基础树脂相近的助剂确实能提高助剂的功效和制品的综合性能。例如 具有酰胺结构的抗氧剂1098用于尼龙 稳定效果远优于抗氧剂1010,耐萃取性也明显好于后者.而抗氧剂1098用于聚烯烃或聚酯,则无任何优势。

      (2)极性相近

      极性的差异直接影响助剂与基础树脂的相容性 助剂与基体树脂极性不匹配,导致相容性不佳,表现为制品物理-机械性能下降、助剂析出、表面起霜、助剂功效的持久性缩短、制品变色、影响制品的再加工等。因此,非极性或弱极性高聚物应选择非极性助剂,而极性高聚物应选择极性助剂。例如,阳离子抗静电剂用于PVC,效果显著;而用于PE或PP,则达不到预期效果。又如,生产农用PVC棚膜,流滴剂添加量可达3%~4% ;生产EVA棚膜,流滴剂添加量15%~2.5%;而生产PE棚膜,流滴剂仅能添加1 2%~1 8%,否则棚膜表面很快便产生一层白色析出物。

      (3)相对分子质量相近

      高相对分子质量的聚合物与低相对分子质量的助剂在分散行为、熔融行为、结晶行为等很多方面难以同步,直接影响助剂在高聚物中的分散、迁移和耐抽提性,也直接影响助剂功能的发挥。助剂高相对分子质量化是缩短这种差距、提高相容性的有效措施之一。高相对分子质量助剂有聚合型和大分子型2种,如大分子型抗氧剂1010比低相对分子质量抗氧剂1076的耐水解能力、耐抽提性、与树脂的相容性、抗氧化功能的持久性均有明显提高。聚合型受阻胺光稳定剂944、622、3346、HA88、N30等与聚烯烃的相容性均优于低相对分子质量单分子型光稳定剂770、GW-540等,毒性也明显降低。

      (41)提高相容性

      为提高助剂与树脂的相容性,有时还必须采用其他措施.如采用偶联剂活化处理各类填充剂,采用相容剂提高不同结构树脂的相容性,调整工艺促使各组分相容等。

      3.助剂间的匹配性

      塑料制品在各行业得以深人应用的原因之一在于它的多功能化。多功能化的塑料制品是靠多品种的功能助剂支撑的,将各种功能助剂与聚合物树脂共混、共熔加工成型,要求各种助剂间不具备反应性,一种助剂的迁移不应导致其他助剂的流失以及性能能够互补。

      (1)化学反应导致匹配性丧失

      防老化助剂体系中,受阻胺是一类优良的光稳定剂,效果优于其他类型的光稳定剂,但是使用酸性阻燃剂的场合,一般不能使用受阻胺,而应使用紫外吸收剂。因为酸性阻燃剂会与碱性受阻胺光稳定剂发生盐化反应,导致受阻胺失效。同样,丙烯酸酯类外墙涂料中也存在酸性环境的问题,这种情况下,可采用低碱性HALS,使其不与酸性物质反应,从而发挥其优良的防老化性能。

      (2)迁移导致流失

      包装薄膜由于需要复合,粘台剂与爽滑剂的选配很关键,复台厂家往往发生爽滑剂与粘台剂选配不当,导致粘接强度衰减严重、爽滑性能降低明显的问题。因为粘台剂对爽滑剂有诱导作用,加速爽滑剂向复合界面迁移。北京市化工研究院通过对助剂与粘合剂相互关系的研究,开发出与酰胺类爽滑剂具有较好协凋性的聚氨酯粘台剂。

      (3)性能互补

      塑料制品的功能不应是各类助剂功效的简单叠加,而应是各种助剂功效的协同发挥。单一的助剂品种,有时功能并不单一。一些抗氧剂(1076、168等)兼具光稳定性;一些光稳定剂(如944)的热、氧稳定性不亚于某些受阻酚抗氧剂品种(如1010);阻燃协效剂具备抑烟性;填充剂又有阻燃性等等。有些品种配合使用,可达到协同效果。因此,确立塑料制品的生产配方,应充分考虑助剂性能的互补,才能提高制品的性能价格比。

      4.环境相容性

      (1)自身无毒低毒

      随着塑料应用领域的不断拓宽,特别是在食品、医药行业的深人应用,很多自身有毒的助剂被淘汰或限制使用,应用过程中发生意外(如燃烧)会产生有毒物质的助剂(如阻燃剂)也被限用或禁用,助剂无毒化是发展方向之一。

      (2)降低环境危害性

      在塑料加工过程中,助剂产生粉尘或受热产生有毒挥发物等均会危害操作者和操作环境。废弃塑料制品的易回收性和环境消纳性也应是助剂选择必须考虑的因素 例如,光稳定剂GW-540具有优秀的光、热稳定性,但其环境危害性(致敏)使用户不得不放弃选用。
     
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