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塑料助剂的功能及分类

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  •    发布于2005-07-04 00:00:00
塑料助剂是指那些为改善它的加工特性和使用性能而分布于聚合物中,对聚合物分子结构又无明显影响的物质。因此合成聚合物时所用的那些助剂不包括在塑料助剂之内。

    影响塑料制品质量的三大要素是树脂、助剂、加工。可见助剂在塑料工业中占有重要地位。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。如果没有各类热稳定剂,聚氯乙烯就成为不可加工的树脂而失去实用价值,没有增塑剂就不存在软质聚氯乙烯制品,不加光稳定剂和抗氧剂则聚丙烯和聚乙烯在室外的使用寿命大为缩短;没有阻燃剂塑料就不能广泛地应用于房屋建筑、汽车、飞机、船舶等领域;没有玻璃纤维等增强剂就不存在玻璃钢等增强塑料;不加颜料或染料之类的着色剂就住所有的塑料制品只呈单调的本色。 由此可见,助剂在一定程度上决定了塑料应用的可能性及其使用范围。

    在为数众多的塑料助剂中如何恰当地选用,这要取决于理论指导和经验积累的结果。人们首先考虑的是这种助剂对改善性能所起的效果大小及其卫生性。助剂效果大小又与它同树脂
的相溶性和挥发性有关。如果助剂与树脂的相溶性好,助剂的分布就均匀,两种分子间可能存在一定的作用力,助剂分子就难以向塑料表面迁移,因此所起的作用就可持久。对液状助剂和
增塑剂则希望是高沸点的,这样才不会在该种塑料加工温度下大量挥发,容易保持增塑作用。塑料制品总要与人接触,特别是那些食品包装用材对人的健康更有密切关系,因此必须要符合
卫生要求。

    各类铅盐对聚氯乙烯是高效的热稳定剂,但是无论在加工操作时还是制成聚氯乙烯塑料制品后的缓慢迁出都对所接触的人体有害,所以逐渐为其它无毒或低毒的钡、锌盐类所代替。有时塑料中需加几种助剂,而助剂之间存在“协同”或“对抗”作用的现象应子注意。所谓“协同作用”是指两种助剂配合使用后比单独用时的效果大,而‘对抗作用”恰为相反。受阻酚类抗氧剂和亚磷酸酯类抗氧剂分别单独用时的抗氧效果不如它们并合用时的效果,这就是明显的协同作用。铜、锰、钴、铁、镍等变价的过渡金属离子对聚烯烃的自动氧化有强烈影响,这类金属离子起促进聚烯烃在氧化过程中生成之氢过氧化物加速分解生成自由基的作用,因此不仅不能抗氧化反而起助氧化效果,故在聚烯轻配方中不能添加含这类金属离子的颜料作为着色剂,否则与所加之抗氧剂形成对抗作用。助剂之间的协同和对抗作用往往是在实践中通过试验和应用被发现的,至今无完整的理论能予以全面的指导。

    塑料助剂的加入有助于某一性能,但也会存在有损于另一性能的情况。树脂中添加一些无机填料后能提高刚性和强度,但降低了它的电绝缘性能。炭黑是廉价有效的紫外线吸收剂和抗氧剂,同时还有抗静电作用,但是即使它的加入量极少也只能得到失去了透明性的黑色的塑料制品,因此必须根据应用要求,对比得失利弊以后正确的选用塑料助剂。

    如何把塑料助剂均匀地加入树脂中,也是一个重要的问题。在树脂合成时把塑料助剂加进聚合釜让它均匀地包含于树脂颗粒内,使最好的添加方法。但是更为普遍采用的是把粉粒状或液状的塑料助剂,用机械方法分散混合于树脂之中。这种方法与前法相比有均匀分布、树脂多受热、耗能大等缺点,但是也有配方容易变动的灵活性,因此对于大生产者可从前法。助剂与
树脂机械混和的办法有混合、捏和、密炼、辊炼、挤出等方法。粉状树脂中需加液状助剂时通常采用捏和机与密炼机将各组分多次的翻滚,互相渗透,使其分布均匀。树脂和助剂都是粉状物时常常将秤量后的各组分加入球磨机内,先初步混匀,再把它们加在二辊混炼机(大车)上反复混炼,然后拉片切粒或者通过挤出机(最好是双螺杆挤出机)的塑化造粒使均匀混和。

    塑料助剂按功能进行分类有较大的实用性,便于阐述也利于选择。本书将塑料助剂分为加工助剂、强度助剂、寿命助剂、表面助剂、光学助刑、致廉助剂、其它助剂七大类。所谓加工助剂是指那些有助于树脂成型加工的物质,例如热稳定剂、内外润滑剂、加工改性剂、脱模剂等,都是能够改变树脂加工特性使其加工顺利的助剂。强度助剂是能够左右塑料强度的物质,包括增塑剂、增韧剂、增强剂。寿命助剂是指能延长塑料制品使用寿命的物质,如抗氧剂、光稳定剂(紫外线吸收剂)、防生物剂(抗菌、防鼠)。表面助剂是能够改变塑料表面特性的物质,包括抗静电刑、偶联剂。 光学助剂是指能改变塑料色泽与透明性的物质,有着色剂(颜料、染料)、成核剂。致廉助剂的意思是这类助剂的加入能降低塑料的成本而便于大量推广应用,包括填充剂(有机、无机物)、稀释剂(配树脂溶液的溶剂)。其它功能助剂包括发泡剂、阻燃剂、固化剂、交联剂等。以上所述的二十种功能都有相应的助剂可选,特别是增塑、润滑、稳定、抗氧、阻燃、抗静电、发泡、增强、着色、致廉等功能对塑料的发展有更大的影响。

    助剂对塑料的关系甚为密切因此很有必要介绍一下每一类助剂的品种、性能、机理、应用、配方、实效等情况,让塑料加工者有的放矢地选用它们,进而收到扬长避短之效。

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