塑料添加劑應(yīng)用原理-一般

教材系列：技術(shù)功能/一般塑料添加劑應(yīng)用原理撰寫人：劉媛媛完成日期：2009-11-16版本號：第一版1目錄概述添加劑種類及其應(yīng)用常用添加劑介紹Q&A2一、概述為什么使用添加劑？

材料的性能并非十全十美，多數(shù)塑料會(huì)存在缺陷，而改變這些缺陷最常用的方法就是使用添加劑。添加劑的定義

1）能均勻分散到聚合物的基材中2）對材料的分子結(jié)構(gòu)沒有顯著影響

3）能改善聚合物某些性能或改善其成本3二、添加劑種類及其應(yīng)用2.1塑料添加劑的種類2.2選擇塑料添加劑的依據(jù)2.3添加劑對塑料加工性能的影響2.4添加劑對塑料理化性能的影響42.1塑料添加劑的種類按所起的作用分為：作用類別改善機(jī)械性能增塑劑、填料、發(fā)泡劑、固化劑、偶聯(lián)劑等改善表面性能抗靜電劑、潤滑劑、防粘劑、填料等改善耐老化性光穩(wěn)定劑、抗氧劑、氫化過氧化物分解劑等改善加工性能潤滑劑、熱穩(wěn)定劑、加工助劑、抗氧劑等改善光學(xué)性能著色劑、增白劑、防霧滴劑、交聯(lián)劑等降低成本填料、增充劑52.2選擇塑料添加劑的依據(jù)1.效果

1）能明顯改善塑料的某種性能；

2）這種效果是添加劑分子中某個(gè)特性基團(tuán)所產(chǎn)生的。例：抗靜電劑的抗靜電性能是由它的分子中的極性基團(tuán)帶來的。因此，可從分子結(jié)構(gòu)上粗略判斷出添加劑的效果。62.相容性

——均勻地分散在塑料中，以發(fā)揮出理想效果。

1）有機(jī)添加劑：與聚合物基體的結(jié)構(gòu)相近似；

2）無機(jī)添加劑：盡量減小其顆粒度。ABFAAFBBFAB(a)a)FAB≥FAA,FAB≥FBB混合物相容性好FAAFBBFAB(b)b)FAB＜FAA或FBB混合物相容性差73.穩(wěn)定性及惰性

1）穩(wěn)定性：添加劑自身對溶劑、藥品、光、熱、微生物等的穩(wěn)定性；

2）惰性：添加劑與塑料之間不起不希望發(fā)生的反應(yīng)。8例如：爽滑劑——芥酸酰胺

CPE膜一般在熱封層添加一定量的爽滑劑，使摩擦系數(shù)控制在0.08-0.2之間，以保證成品開口性。但養(yǎng)生室45℃達(dá)到爽滑劑閃點(diǎn)，以使爽滑劑揮發(fā)，摩擦系數(shù)升高。4.閃點(diǎn)及揮發(fā)性

對于液體添加劑，希望具有較高的閃點(diǎn)與較低的揮發(fā)性，以保證加工過程安全，并減少加工過程中的損失。9在一般情況下，添加劑的分子量大，并與塑料的基體的結(jié)構(gòu)相似，它們的耐水及有機(jī)溶劑抽提的性能較好。5.耐抽提醒與耐析出性

析出的主要表現(xiàn)為結(jié)霜(blooming)、積垢(plateout)。

結(jié)霜及淀析的產(chǎn)生與添加劑在塑料中的溶解度隨溫度的變化趨勢及加入量有關(guān)。當(dāng)室溫時(shí)的溶解度小于加工溫度的溶解度，而添加劑在塑料中的濃度又大于它們在室溫時(shí)的飽和度，這時(shí)就會(huì)產(chǎn)生結(jié)霜或積垢，即析出在制品的表面。10塑料添加劑的毒性常用半致死量LD50值表示，單位為mg/kg白鼠。LD50值愈大，表示毒性愈低。國際上對無毒添加劑常用FDA（美國國家食品檢驗(yàn)局認(rèn)可）表示。6.毒性

添加劑最好無毒或低毒，堅(jiān)決不能使用致癌物質(zhì)。凡與食品接觸或醫(yī)用塑料制品，必須采用無毒的添加劑。最新頒布的國標(biāo)GB9685，即對塑料添加劑的種類、含量進(jìn)行了規(guī)范。117.顏色

1）除著色劑外，添加劑最好是無色或淺色的；2）并且不會(huì)在加工或貯存時(shí)分解變色。8.配伍性

添加劑之間應(yīng)很好的配合，不會(huì)降低彼此的效果。129.價(jià)格

添加劑應(yīng)選擇價(jià)格較為低廉的。VS132.3添加劑對塑料加工性能的影響加入添加劑，常會(huì)對塑料的加工性能，如熔融時(shí)間、熔體粘度、熔體的收縮率等，產(chǎn)生一定影響。例：增塑劑會(huì)使塑料的熔融時(shí)間延長；潤滑劑及加工助劑會(huì)使塑料的熔融時(shí)間縮短。加入添加劑時(shí)應(yīng)考慮其對加工性能的影響，確定對加工設(shè)備是否合用。142.4添加劑對塑料理化性能的影響加入添加劑后會(huì)影響塑料的物理性能，如斷裂強(qiáng)度、耐沖擊強(qiáng)度、玻璃化溫度計(jì)絕緣性能等，用量較大時(shí)尤為明顯。例：在洗衣液袋用CPE膜中加入部分沖擊改性劑，可以很好地改善袋子的耐跌落、耐壓性能。注：改動(dòng)配方中添加劑量后，需重新對塑料的各種理化性能進(jìn)行測試。15三、常用添加劑介紹填料沖擊改性劑增塑劑16增塑劑173.1增塑劑1.增塑劑——凡能與塑料互溶，在加進(jìn)塑料后能使其玻璃化溫度（Tg）下降，并在使用溫度范圍內(nèi)保持柔軟性的添加物質(zhì)，稱為增塑劑。增塑劑加入量愈大，塑料的玻璃化溫度下降的幅度也愈大（參見圖1-1）。182.增塑劑與塑料的相容性由于增塑劑使塑料玻璃化溫度下降的幅度取決于它溶入塑料的數(shù)量，故相容性是增塑劑最重要的性質(zhì)。只有在相容性良好時(shí)，它才能起到很好的增塑作用。呈非極性結(jié)晶的聚合物，如聚乙烯等與增塑劑的相容性不好，在室溫時(shí)幾乎不相容；反之，具有極性基團(tuán)的聚合物如聚氯乙烯及尼龍66，則與增塑劑相容性好。判斷增塑劑與聚合物的相容性好壞的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)增塑劑與聚合物的溶解度參數(shù)（δ）的差，此值愈小，相容性愈好。當(dāng)聚合物與增塑劑的溶解度參數(shù)相差在2.045[J/cm3]1/2以內(nèi)時(shí)，即可認(rèn)為相容性很好。19填料增塑劑203.2填料改善塑料物理性能（如機(jī)械性能、表面性能、加工性能、熱及點(diǎn)絕緣性能），降低制品成本。在塑料加工中，它在添加劑中是用量最大的。213.2.1填料分類填料粉末填料纖維填料橡膠填料（增韌型）無機(jī)的有機(jī)的惰性填料增強(qiáng)填料不規(guī)則的（如晶須）長纖維添加型反應(yīng)型223.2.1.1粉末填料粉末填料常用一下物理性能來規(guī)定等級：（1）平均粒度及尺寸大小分布（2）顆粒大小及孔隙率（3）表面的化學(xué)性質(zhì)（4）結(jié)晶形態(tài)、定向性（5）雜質(zhì)（如砂礫、金屬離子）含量（6）色澤（7）吸油量其中，以（2）（3）兩項(xiàng)最為重要。顆粒愈小，比表面積愈大，從而有較大的結(jié)合力?，F(xiàn)用的填料多為細(xì)粉。23為了改善填料的表面性質(zhì)，可以將填料進(jìn)行預(yù)處理，使其具有能和聚合物以化學(xué)鍵相吸引的基團(tuán)。如，碳酸鈣經(jīng)硬脂酸處理后，由于增加了與聚合物的粘結(jié)力，制品的強(qiáng)度可以提高。24序號目的推薦的品種1改善強(qiáng)度硅膠、玻璃微球、炭黑、石棉、云母、輕質(zhì)碳酸鈣2降低線膨脹系數(shù)玻璃、石英3提高導(dǎo)電性銀、銅、炭黑、石墨4改善耐候性炭黑、二氧化鈦、氧化鋅5降低價(jià)格硅藻土、炭黑、硅膠、碳酸鈣、滑石粉6增加潤滑性二氧化鉬、聚四氟乙烯7增加粘度炭黑、煅燒硅膠、滑石粉、硅藻土表1-2粉末塑料的主要用途及推薦品種253.2.1.2.增強(qiáng)纖維（一）玻璃纖維是增強(qiáng)纖維中用量最大的一類，不但有很高的抗張強(qiáng)度（甚至可以超過高強(qiáng)度的鋼），而且價(jià)格低廉，資源充沛。（二）石棉纖維增強(qiáng)用的石棉纖維用三種形式：（1）短線；（2）石棉布或石棉紙；（3）與玻璃纖維的混紡織物。由于石棉是致癌物，現(xiàn)已很少使用。26（三）碳素纖維由排列規(guī)整的碳晶體組成，用有機(jī)纖維經(jīng)熱處理驅(qū)除非碳元素而制成。碳素纖維具有極高的拉伸強(qiáng)度（2800MPa），即使在高溫下，強(qiáng)度也不會(huì)改變。如果在表面涂布碳化硅，耐氧化性還會(huì)提高。（四）硼纖維較高的抗張強(qiáng)度，抗壓強(qiáng)度及熱膨脹系數(shù)比碳纖維更宜用作結(jié)構(gòu)材料。因受制法限制，直徑較粗（約100um），不能量產(chǎn)，使用范圍不廣。（五）合成纖維可以改善制品的耐沖擊強(qiáng)度，但耐水性及電氣性能較差。在合成纖維中，性能較突出的是芳綸，其彈性模數(shù)高，斷裂伸長率大，可與碳素纖維混合使用，提高耐沖擊性能。273.2.2.使用填料應(yīng)注意事項(xiàng)（一）填料的細(xì)度與塑料制品的強(qiáng)度有一定關(guān)系。一般說來，粉末狀填料的粒徑愈小，纖維狀填料的截面愈小，制品的強(qiáng)度愈大。（二）市面上的填料有經(jīng)過表面處理的偶聯(lián)型填料，這類產(chǎn)品可直接使用，減少了加工前用偶聯(lián)劑處理的麻煩。（三）使用填料時(shí)常有粉末逸至操作空間，故應(yīng)加強(qiáng)設(shè)備密閉及操作場所的通風(fēng)。28填料沖擊改性劑增塑劑293.3沖擊改性劑沖擊改性劑即填料中的第三類——橡膠填料（增韌劑）。由于近年來發(fā)展迅速，常作為獨(dú)立的一類塑料添加劑。沖擊改性劑的主要作用是改善熱塑性塑料的抗沖擊性能。一些在常溫時(shí)呈微晶或無定形的熱塑性塑料，如PVC、PS、PC、PET、PBT等，其沖擊強(qiáng)度（特別在低溫）較差，可以使用沖擊改性劑進(jìn)行改善30沖擊改性劑是一種高分子彈性體，它與被改性的樹脂經(jīng)混煉后，以網(wǎng)狀或微顆粒狀均勻分布在被改性的樹脂基材中，與其組成多相體系。當(dāng)受到外力（如沖擊、震動(dòng)）作用時(shí)，可以通過這些彈性體的顆?；蚓W(wǎng)狀物的阻尼作用，使之減弱，從而提高了制品的沖擊強(qiáng)度，增加塑料的韌性。31作為沖擊改性劑的高分子彈性體應(yīng)具備以下條件：（1）與被改性的樹脂有適當(dāng)?shù)南嗳菪韵嗳菪赃^大，會(huì)影響塑料的剛性；過小，則抗沖擊效果差（2）能使被改性的玻璃化溫度降低能改變其熔體的流變性能，并能改善樹脂在低溫時(shí)的沖擊強(qiáng)度（3）易于摻混到被改性的樹脂中32常用的沖擊改性劑主要有以下幾類：（1）ACR（丙烯酸酯類聚合物）（2）ABS（丙烯腈—丁二烯—苯乙烯三元共聚物）（3）CPE（氯化聚乙烯）（4）EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）（5）MBS（甲基丙烯酸甲酯—丁二烯—苯乙烯三元共聚物）33沒有一種添加劑在所有方面完全符合要求設(shè)計(jì)配方時(shí)，應(yīng)根據(jù)制品要求，作出選擇與匹配34Q&A35以上，謝謝！36聚合物名稱溶解度參數(shù)δ[