塑料加工用助剂的分类和应用
来源: | 作者:余冬 | 发布时间: 2021-07-24 | 570 次浏览 | 分享到:

     塑料助剂是塑料的重要组成部分,事实上,塑料制品都是由树脂和各种助剂组成的。在树脂中加入不同的助剂,可以改善制品的性能,拓展应用围。塑料助剂大多属物理性分散,加入不改变聚合物的分子结构。

    塑料助剂的种类和使用条。




种类


    塑料助剂的种类很多,按功能基本上可分为如下类:

    能够改善塑料加工性能的有:增塑剂、热稳定剂、加工改性剂、抗氧剂、润滑剂及脱模剂等;能够改善塑料物理性能的有:热及光稳定剂、增塑剂、击改性剂、填充剂;能够改善塑料光学性能的有:色剂、成核剂;

     能够增加塑料新功能的有:抗静电剂、阻燃剂、香味剂、防霉剂、抗菌剂等。





 使用条件


    塑料助剂的使用需符合一定的条件,盲目使用有时适得其反。

    在使用时首先要注意助剂与树脂、助剂与助剂的相容性和耐久性,应能长期稳定、均匀地存在塑料制品中,在应用过程中的损失如挥发、抽提、迁移等要比较小。

    其次还应注意加入塑料中的各类助剂应具有协同作用,能避免相互对抗作用。

    当然功能性也是必须考虑的,助剂应能满足容器的使用要求,如光泽度、透光率、热灌装性、食品卫生性等。性能价格比也是要考虑的因素。




增塑剂


    增塑剂主要是有机酯类化合物,一般是高沸点、难挥发、低分子量的液体或低熔点的固体,作用是使聚合物软化,增加材料的挠曲性。它们不与聚合物发生化学反应,而在较高温度下起溶胀作用。

    80%的增塑剂都是用聚氯乙烯的加工,结晶性聚合物很难增塑。塑料容器一般使用硬质材料,增塑剂的使用量很小。能够使用增塑剂改善材料物理性能的聚合物还有聚胺、维素塑料、聚乙烯醇、丙烯酸类聚合物等。

    适用PVC的常用增塑剂主要有:邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二异辛酯(DIOP)、环油大豆油(EPO)和环氧硬脂酸辛酯(OES)。





稳定剂


    塑料在成型加工、储运、使用过程中,受到光、氧、臭氧、热、辐射、应力、溶剂、霉菌等作用,会导致聚合物高分子结构变化,性能变差,外观变坏,逐渐失去使用价值。这一现象被称为塑料的老化。为了阻止、减少塑料的老化,需要在塑料中添加有效的稳定剂。

    常用的稳定剂为热稳定剂、抗氧剂和光稳定剂等,因为热、光和氧对塑料的影响最大。




热稳定剂


    热稳定剂主要用聚氯乙烯和其他含氯聚合物。

    适合聚氯乙烯使用的热稳定剂很多,主要有盐基性铅盐、金属皂、有机锡、复合稳定剂等。

    在选择和使用热稳定剂时要考虑分散性、毒性、污染性、色泽和透明性、气味、润滑性等。

    一般来说,含硫有机锡的稳定性及透明度高,加工适应性和印刷性好,但有硫化物的臭味;不含硫的有机锡热稳定效果差,但光稳定性好、润滑性强、凝胶化快;金属皂类稳定剂的透明性比有机锡差,而硬脂酸铅或镉类稳定剂不宜用接触食品的容器生产。相对而言,液体复合稳定剂由用各种稳定剂组合而成,与树脂、增塑剂的相容性好,透明性也好,不易析出,因此,近年来使用量不断增加。






抗氧剂


    在配方中加入抗氧剂(常与光稳定剂用),可提高塑料耐老化性能。能够与聚合物生成的自由基反应,中断分子链锁反应的,称为主抗氧剂;能将氢过氧化物分解成不活泼产物,抑制其自动催化作用的称为助抗氧剂。

在加工中经常用到抗氧剂的聚合物很多,包括聚丙烯(包括丙烯共聚物)、聚乙烯、ABS、聚苯乙烯(包括高抗聚苯乙烯、苯乙烯共聚物)等。


    抗氧剂分为两大类:受阻酚和胺类等,是主抗氧剂;亚磷酸酯类、硫代二丙酸酯类及其他含硫化合物是增效剂,也称助抗氧剂。

    在聚乙烯中加入抗氧化剂,可提高其成型稳定性,防止变色和熔融粘度改变。LDPE常用受阻酚抗氧剂,LLDPE的添加量较高,为提高抗氧效能,可与亚磷酸酯等硫酯类抗氧剂用;聚丙烯常使用受阻酚与亚磷酸酯组合抗氧剂,总用量约为0.08%-1.0%;ABS常用有机亚磷酸酯和低挥发性阻亚受基双酚等抗氧剂,添加量约为0.1%-2.5%;聚苯乙烯及其共聚物,常用受阻酚抗氧体系,与紫外线吸收剂组合使用。





光稳定剂


    光稳定剂有很多种,按作用机理分为:紫外线吸收剂、紫外线猝灭剂、自由基捕获剂和光屏蔽剂。

    水杨酸类是较早使用的紫外线吸收剂,价格低廉,与树脂的相容性好,但会吸收可见光而使制品发黄。苯三唑类紫外线剂与聚烯烃相容性好,消光系数高,添加量少;二苯甲酮类是使用最广的紫外线吸收剂,而2-羟其-4-甲氧基二苯甲酮可用接触食品的场合。

    紫外线猝灭剂是含镍的盐类和镍、钴等金属有机物。它对防止聚合物的热氧化及粘度变化特别有效,常与紫外线吸收剂用,主要用聚烯烃塑料制品。

    受阻胺类光稳定剂具有较高的光稳定和热稳定性,还可做为抗氧剂使用,其应用面正在不断扩大。

    光屏蔽剂是一些无机颜料、有机颜料、炭黑、氧化锌及一些填充剂。它们能屏蔽紫外线,减少紫外线的透射,起到光稳定的作用。






润滑剂


    润滑剂可以减少成型加工时的摩擦力,改进制品的表面特性。润滑剂又根据作用方式分为内润滑剂和外润滑剂。喷涂模具表面,使制品容易从模具中脱出的称为脱模剂。

不同的润滑剂具有不同的功能,不同塑料所适用的润滑剂也不同。在塑料成型加工时,常将两种或多种润滑剂合使用。






脱模剂


    常用的脱模剂包括脂肪酸皂、脂肪酸、石蜡、硅油(二甲基硅油、甲基苯基硅油)等。外部使用的脱模剂,以喷雾剂型硅氧烷脱模剂使用较为普遍。不过由喷雾剂型脱模剂使用有机溶剂,特别是氯代烃溶剂,容易造成环境污染。





填充剂

    填充剂常指那些能够改善塑料性能、赋予某些特殊功能、降低塑料成本的固体材料。填充剂按化学组成可分为:无机填料、有机填料、金属填料等。按其表面形状分类有:粉状、片状、中空微球等。常用的填充剂包括碳酸钙类、灰黑类、硅酸盐类、二氧化硅类、金属氧化物类、金属粉末等。

    加入填充剂,除能降低制品的成本外,还能改善塑料制品的某些性能。如提高缺口击强度和刚性,降低断裂伸长率,提高耐蠕变性;提高制品的尺寸稳定性,使吹塑制品表面的图文更清晰;增强制品的质量,使薄壁容器易直立;减少环境污染,实现塑料制品的减量化。但是,塑料中加入填充料也会使制品的某些性能变差。比如成型设备的磨损量会增大,容器的强度会降低,成型加工困难,表面光泽变差,透明度下降等。填充剂的加入也会降低型坯的熔接缝强度和拉伸强度。为减少因添加填充剂而引起的物理力学性能损失,填充剂应进行表面处理,以降低其表面自由能,减少其自身凝聚的趋势,使其表面由亲水性改为疏水性,以利树脂对其浸润和包覆,增加树脂与填充剂的界面亲和力。





色剂


    色剂是能改变塑料颜色的添加剂。色剂的品种很多,包括无机颜料、有机颜料及染料、金属颜料、磷光及荧光颜料、珠光颜料等。

    有机颜料品种繁多,可分为偶氮类、类、杂环类颜料等。它们难溶水和溶剂,色力强,但耐热性和耐候性低无机颜料;无机颜料遮盖力强、分散性好,对热和光的稳定性好,相对价格比较低廉,但多数无机颜料为半透明或不透明,色力差,色调不够鲜艳;金属颜料是某些金属或合金的微细粉末,具有金属的色相和光泽,金属颜料和透明颜料配合,可配制出逼真的仿金属色相;发光颜料能使塑料容器折射出珠光色泽,主要品种有性碳酸铅、二氧化钛涂层母粉等。发光颜料必须在透明塑料中使用,才能展现珠光效果;还有一类荧光颜料,如某些稀土类荧光粉,加入到塑料中制品在日光下显现本色,但在强紫外线激发下,可发射出红色、黄色、蓝色光,可为塑料容器起防伪作用。