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价值3W的助剂速查手册,改性塑料研发工程师必备!

世界上没有任何一件事情是完美的,在改性塑料行业,这样的例子就更加常见了。因为,不管是热塑性还是热固性,尽管已经精心挑选材料,但在加工成型或使用过程中,总是会有一些塑料不能令人满意。为此,为了满足加工成型或使用过程中的要求,就必须对塑料进行改性。

因为,有的材料韧性很好,但阻燃性能很差;有的材料导电性很好,耐热性很差;有的材料综合性能很好,耐老化耐黄变性能却不行。这个时候,改性塑料人最有效的救兵就是——塑料助剂。助剂在塑料中:小身板,大能量

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。

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一、助剂能做什么呢?


助剂能做什么?我想做塑料改性的人都非常清楚。比如说:改善加工性能、改善力学性能、改善光学性能、改善老化性能、改善表面性能、降低成本及改善其它的一些性能。下面先从一个表格,整体感受一下。

表 塑料添加剂的功能及类别


改善加工性能

润滑剂、脱模剂、稳定剂、加工助剂、触变剂、增塑剂、PVC稳定剂

改善力学性能

增塑剂、增强填充剂、增韧剂、抗击改性剂

改善光学性能

颜料、染料、成核剂、荧光增白剂

改善老化性能

抗氧剂、PVC稳定剂、紫外光吸收剂、杀菌剂、防霉剂

改善表面性能

抗静电剂、滑爽剂、耐磨剂、防粘连剂、防雾剂

降低成本

稀释剂、增溶剂、填料

改善其他性能

发泡剂、助燃剂、化学交联剂、偶联剂

虽然说助剂可以改善塑料的一些性能,但并不是每一种塑料都能加入不同的助剂。这个主要是有些助剂会与塑料本身发生一些反应,不仅达不到改善塑料自身缺点的问题,还让材料性能变得更差,并且对人的健康、环境等造成不可估量的影响。因此,今天我们就一起从整体的出来,逐一了解各种塑料的助剂,从而提高对塑料性能的认识。


二、助剂介绍


1.阻燃剂

阻燃剂,赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂,主要是针对高分子材料的阻燃设计的;阻燃剂有多种类型,按使用方法分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂。

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随着国家对环保的日益重视,阻燃剂的发展趋势将是无毒、无卤、低烟、对环境冲击最小而具有最佳阻燃性能的新型阻燃剂体系。

具体阻燃剂的知识,可以点击以下链接:







2.抗氧剂/光稳定剂

抗氧剂是一类化学物质,当其在聚合物体系中仅少量存在时,就可延缓或抑制聚合物氧化过程的进行,从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命,又被称为“防老剂”。图片

不同类型主、辅抗氧剂,或同一类型不同分子结构的抗氧剂,作用功能和应用效果存在差异,常用的塑料抗氧剂按分子结构和作用机理一般分为五类:受阻酚类、亚磷酸酯类、硫代类、复合类以及受阻胺(HALS)类。

具体抗氧剂的知识,可以点击以下链接:



3.爽滑剂

聚合物会在生产、加工中因具有摩擦性而引发表面粘接、脱模困难等问题。高摩擦在薄膜的收放卷、塑料袋生产和包装生产过程中制造困难。因此在聚合物生产过程中需要添加一些爽滑助剂,减少摩擦力或粘接。


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图 爽滑原理图——聚合物滑爽性的变化过程(来源和氏璧化工)

国内常见的爽滑剂品种有酰胺类(油酸酰胺和芥酸酰胺等)、皂类(硬脂酸钙等)和有机硅类(硅酮)。

更多润滑剂的介绍,可以点击以下链接:

4.相容剂

相容剂又称增容剂,是指借助于分子间的键合力,促使不相容的两种聚合物结合在一体,进而得到稳定的共混物的助剂。

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以ABS为例,直接将两种材料共混得到“ABS”一定不是你想要的,因为它的性能一塌糊涂。为什么会有这样的差别呢?这就涉及到了高分子合金的关键技术——相容化技术。就ABS而言,大家可能知道他的生产方式是首先聚合得到的PB胶粉,然后以它为种子,另加丙烯腈和苯乙烯单体,接枝在PB胶粉上。这样在PB胶粉的表面其实是PB-g-AS这种聚合物。而这种聚合物将两种原本不相容的聚合物结合在一起,改善了原来体系的性能。

更多的相关知识,可以点击蓝色链接:


5.增韧剂

凡能减低脆性,增加韧性,而又不影响胶黏剂其他主要性能的物质即为增韧剂,可分为橡胶类增韧剂和热塑性弹性体类增韧剂。增韧剂一般都含有活性基团,能与树脂发生化学反应,固化后不完全相容,有时还要分相,会获得较理想的增韧效果,使热变形温度不变或下降甚微,而抗冲击性能又明显改善。

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图 热塑性弹性体

更多增韧剂的知识,可以点击蓝色链接:

6.抗菌剂

抗菌剂(anti-bacterial agents)指能够在一定时间内,使某些微生物(细菌、真菌、酵母菌、藻类及病毒等)的生长或繁殖保持在必要水平以下的化学物质。抗菌剂是具有抑菌和杀菌性能的物质或产品。图片

图 银离子抗菌机理

抗菌剂的抗菌作用一般分为杀菌和抑菌作用。抗菌剂的浓度和作用时间对抗菌作用有很大的影响。银、铜、汞等金属离子、强氧化剂主要起杀菌作用,有机抗菌剂则主要表现为抑菌作用。同一抗菌剂,低浓度常表现抑菌,高浓度则为杀菌。

更多关于抗菌剂的知识,可以点击蓝色链接:


7.着色剂

能使塑料上一定颜色的物质。着色剂使塑料改变固有的吸收及反射光波的特性。它可以是有机或无机的,可以是天然的或合成的。

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颜料是不能溶于普通溶剂的着色剂,故要获得理想的着色性能,需要用机械方法将颜料均匀分散于塑料中。无机颜料热稳定性、光稳定性优良,价格低,但着色力相对差,相对密度大;有机颜料着色力高、色泽鲜艳、色谱齐全、相对密度小,缺点为耐热性、耐候性和遮盖力方面不如无机颜料。

更多关于着色剂及颜色这块的知识,可以点击蓝色链接:


8.偶联剂

是一类具有两性结构的物质,它们分子中的一部分基团可与无机表面的化学基团反应,形成化学键合;另一部分基团则有亲有机物的性质,可与有机分子发生化学反应或产生较强的分子间作用,从而将两种性质截然不同的材料牢固地结合起来,改善无机填料在聚合物基体中的分散状态,提高填充聚合物材料的力学性能和使用性能。

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图 钛酸偶联剂

更多关于偶联剂的知识,可以点击蓝色链接:


9.成核剂

成核剂是适用于聚乙烯、聚丙烯等不完全结晶塑料,通过改变树脂的结晶行为,加快结晶速率、增加结晶密度和促使晶粒尺寸微细化,达到缩短成型周期、提高制品透明性、表面光泽、抗拉强度、刚性、热变形温度、抗冲击性、抗蠕变性等物理机械性能的功能助剂。

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图:山梨醇类成核剂

更多成核剂相关的知识,可以点击蓝色链接:


10.发泡剂

所谓发泡剂就是使对象物质成孔的物质,它可分为化学发泡剂和物理发泡剂和表面活性剂三大类。化学发泡剂是那些经加热分解后能释放出二氧化碳和氮气等气体,并在聚合物组成中形成细孔的化合物;物理发泡剂就是泡沫细孔是通过某一种物质的物理形态的变化,即通过压缩气体的膨胀、液体的挥发或固体的溶解而形成的;发泡剂均具有较高的表面活性,能有效降低液体的表面张力,并在液膜表面双电子层排列而包围空气,形成气泡,再由单个气泡组成泡沫。

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图 经过发泡的TPU材料

更多与发泡剂相关的知识,可以点击蓝色连接:


11.抗静电剂

任何物体都带有本身的静电荷,这种电荷可以是负电荷也可以是正电荷,静电荷的聚集使到生活或者工业生产受到影响甚至危害,将聚集的有害电荷导引/消除使其不对生产/生活造成不便或危害的化学品称为抗静电剂。

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抗静电剂一般都具有表面活性剂的特征,结构上极性基团和非极性基团兼而有之。常用的极性基团(即亲水基)有:羧酸、磺酸、硫酸、磷酸的阴离子,胺盐、季铵盐的阳离子,以及-OH、-O-等基团,常用的非极性基团(即亲油基或疏水基)有:烷基、烷芳基等,从而形成了纤维工业常用的五种基本类型的ASA,即胺的衍生物,季铵盐,硫酸酯、磷酸酯以及聚乙二醇的衍生物。

更多抗静电剂的知识,可以点击蓝色链接:


12.热稳定剂

塑料在加工成型过程中,会因加热、摩擦或剪切等产生热量,或因塑料制品在使用过程中受热而发生性能变坏。为了防止塑料受热发生降解老化,需要添加一种使塑料在受热时不会引起分解和变化的物质,这种物质就叫做热稳定剂。


图 硬脂酸盐的作用

更多热稳定剂的知识,可以点击蓝色链接:


13.增强材料

增强材料的作用主要是增加塑料制品的强度。一般而言,它是纤维类材料,如玻璃纤维、金属纤维、天然或合成纤维等。

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图 玻璃纤维

由于纤维类材料有高的拉伸强度,故填充在热固性或热塑性树脂中可以大大提高制品的拉伸强度,提高刚性、耐磨性、尺寸稳定性、流变性、阻燃性、减小渗透性,使制品表面光泽性提高。


14.填料

是为了降低成本或改善性能等在塑料中所加入的惰性物质。常见的填料有:碳酸钙、滑石粉、硅灰石、云母、炭黑、玻璃微珠、陶瓷等等。

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图 云母SEM图

更多填料的知识,可以点击蓝色链接:


15.荧光增白剂

是一种荧光染料,或称为白色染料,也是一种复杂的有机化合物。它的特性是能激发入射光线产生荧光,使所染物质获得类似荧石的闪闪发光的效应,使肉眼看到的物质很白,达到增白的效果。

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图 荧光粉‍

更多关于荧光增白剂的知识,可以点击蓝色链接:


16.粘合剂

粘合剂(Bonding agent)是最重要的辅助材料之一,在包装作业中应用极为广泛。粘合剂是具有粘性的物质,借助其粘性能将两种分离的材料连接在一起,粘合剂的种类很多。

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更多关于粘结剂的知识,可以点击蓝色链接:


17.润滑剂

塑料在加热熔融成型的过程中,会受到机械力的推动和剪切力的搅动,塑料与塑料、塑料与机械会产生各种摩擦,摩擦就会产生热量,而过大的摩擦会产生摩擦热,使塑料心层温度不能导出而发生烧焦、气泡现象;在塑料加工过程中一般需要加入润滑剂,来降低高聚物分子间的吸引力,从而提高其流动性,并降低制品表面的粘附性以及塑料互相粘连的作用。润滑剂除了改善流动性外,还可以起熔融促进剂、防粘连剂和防静电剂、爽滑剂等作用。


图 硬脂酸钙    

更多润滑剂的知识,可以点击蓝色链接:


18.增塑剂

凡是能降低树脂的熔融温度,提高树脂在熔融状态下的流动性和制品柔软性的材料都叫增塑剂。增塑剂加入高分子材料时,可在不改变其基本化学特性的情况下,降低其熔体黏度、玻璃化转变温度和弹性摸量,从而可改进其加工性,并提高制品的柔软性和拉伸性能的物质。

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更多增塑剂的相关知识,可以点击蓝色链接:

【视频】一文读懂杜邦不含邻苯类PVC增塑剂!

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