【工業(yè)味精】塑料助劑是什么？

　　塑料助劑，也稱為塑料添加劑，是一些******添加以改善聚合物(合成樹脂)加工性能或改善樹脂本身性能的化合物。比如添加增塑劑，降低PVC樹脂的成型溫度，使產(chǎn)品變軟;再比如為了制備輕質(zhì)、抗振、隔熱、隔音的泡沫塑料而加入發(fā)泡劑;有些塑料的熱分解溫度非常接近成型溫度，不加熱穩(wěn)定劑就無法成型。因此，塑料助劑在塑料成型中起著特別重要的作用。塑料成型產(chǎn)品中使用的一大類塑料助劑包括增塑劑、熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑、光穩(wěn)定劑、阻燃劑、發(fā)泡劑、抗靜電劑、防霉劑、著色劑和增白劑(見顏料)、填料、偶聯(lián)劑、潤滑劑、脫模劑等。其中，著色劑、光亮劑、填充劑不是塑料專用化學(xué)品，而是一般的復(fù)合材料。

　　塑料助劑的分類方法有很多種，常用的方法是根據(jù)塑料助劑的功能和作用進行分類。在功能相同的范疇中，往往根據(jù)作用機制或化學(xué)結(jié)構(gòu)類型進一步細分。

功能類別功能類別

　　改善加工性能:潤滑劑、脫模劑、穩(wěn)定劑、加工助劑、觸變劑、增塑劑、聚氯乙烯穩(wěn)定劑

　　提高機械性能:增塑劑、增強填料、增韌劑和電阻改性劑

　　改善光學(xué)性能:顏料、染料、成核劑、熒光增白劑

　　改善老化性能:抗氧化劑、聚氯乙烯穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、殺菌劑、防霉劑

　　改善表面性能:抗靜電劑、滑爽劑、防磨劑、防堵劑、防霧劑

　　降低成本:稀釋劑、增溶劑和填充劑

　　改善其他性能:發(fā)泡劑、助燃劑、化學(xué)交聯(lián)劑、偶聯(lián)劑和防咬劑

塑料助劑要求

　　(1)它應(yīng)與加入的合成樹脂具有良好的相容性，并能長時間穩(wěn)定均勻地分散在樹脂中。

　　(2)協(xié)同效應(yīng)。盡量使用可以互相促進功能的塑料助劑。

　　(3)耐久性好。不透析，不脫毛，不被水和液體物質(zhì)遷移或提取。

　　(4)適合產(chǎn)品的使用要求。

　　(5)對加工條件的適應(yīng)性好。

　　(6)分散性好，在加工成型過程中容易均勻分散。這六點可以滿足大多數(shù)產(chǎn)品對塑料助劑的要求。當(dāng)然，很多PVC產(chǎn)品對PVC穩(wěn)定劑有特殊要求，這些要求在PVC穩(wěn)定劑的開發(fā)中已經(jīng)得到解決。

　　增塑劑

　　增塑劑是一種增加聚合物樹脂塑性，賦予產(chǎn)品柔軟性的塑料助劑，也是迄今產(chǎn)量和消費量較大的塑料助劑。增塑劑主要用于PVC軟制品，也廣泛用于纖維素等較性塑料。增塑劑涉及的化合物一般包括鄰苯二甲酸酯、脂肪族二羧酸酯、偏苯三酸酯、聚酯、環(huán)氧酯、苯基烷基磺酸鹽、磷酸鹽和氯化石蠟，其中鄰苯二甲酸酯較為重要。

　　熱穩(wěn)定劑

　　除非另有說明，熱穩(wěn)定劑是指用于加工聚氯乙烯和氯乙烯共聚物的穩(wěn)定劑。聚氯乙烯(PVC)及其共聚物是熱敏性樹脂，在熱處理過程中容易釋放出氯化氫，進而引發(fā)熱老化降解反應(yīng)。熱穩(wěn)定劑一般是通過吸收氯化氫、取代活性氯、添加雙鍵來達到熱穩(wěn)定的目的。工業(yè)上廣泛使用的熱穩(wěn)定劑一般包括堿性鉛鹽、金屬皂、有機錫、有機銻等主穩(wěn)定劑和環(huán)氧化合物、亞磷酸酯、多元醇和二酮等有機輔助穩(wěn)定劑。復(fù)合穩(wěn)定劑由主穩(wěn)定劑、輔助穩(wěn)定劑和其他塑料助劑組成，在熱穩(wěn)定劑市場上發(fā)揮著重要作用。

　　加工改性劑

　　在傳統(tǒng)意義上，加工改性劑幾乎是指硬質(zhì)PVC加工中使用的改性塑料助劑，其目的是提高塑化性能，改善樹脂熔體的粘彈性，促進樹脂的熔體流動。丙烯酸酯共聚物(ACR)是主要的添加劑，在硬質(zhì)聚氯乙烯產(chǎn)品的加工中發(fā)揮著突出的作用?，F(xiàn)代意義上加工改性劑的概念已經(jīng)擴展到聚烯烴(如線性低密度聚乙烯LLDPE)、工程熱塑性樹脂等領(lǐng)域。預(yù)計未來幾年茂金屬樹脂投入使用后，將出現(xiàn)更新、更廣泛的加工改性劑。

　　抗沖改性劑

　　廣義上講，所有能提高硬質(zhì)聚合物產(chǎn)品抗沖擊性能的塑料助劑統(tǒng)稱為抗沖改性劑。傳統(tǒng)的抗沖改性劑基本上都是基于彈性增韌理論，相關(guān)化合物幾乎無一例外都屬于各種共聚物和其他具有彈性增韌作用的聚合物。以硬質(zhì)PVC產(chǎn)品為例，當(dāng)今應(yīng)用市場廣泛使用的品種主要有氯化聚乙烯(CPE)、丙烯酸酯共聚物(ACR)、甲基丙烯酸酯-丁二烯-苯乙烯共聚物(MBS)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)等。用于聚丙烯增韌改性的三元乙丙橡膠也屬于橡膠增韌的范圍。20世紀80年代后，無機剛性粒子增韌聚合物的理論應(yīng)運而生，隨著納米技術(shù)的飛速發(fā)展，塑料增韌改性和沖擊改性劑被賦予了新的含義。在這方面，國內(nèi)外已有大量的專著和文獻報道。

　　阻燃劑

　　大多數(shù)塑料制品是易燃的，這給其產(chǎn)品的應(yīng)用帶來了許多隱患。準確的說，阻燃劑更適合作為阻燃劑，因為“阻燃劑”有阻燃和抑煙兩種含義，比阻燃劑更廣泛。但是長期以來，人們已經(jīng)習(xí)慣于使用阻燃劑的概念，所以文獻中的阻燃劑實際上是阻燃劑和抑煙助劑的總稱。阻燃劑按使用方法可分為添加型阻燃劑和反應(yīng)型阻燃劑。添加型阻燃劑通常添加到基礎(chǔ)樹脂中，僅與樹脂物理混合;反應(yīng)型阻燃劑一般是分子中含有阻燃元素和反應(yīng)性基團的單體，如鹵代酸酐、鹵代雙酚和含磷多元醇等。由于它們的反應(yīng)性，它們可以化學(xué)鍵合到樹脂的分子鏈上，成為塑料樹脂的一部分。大多數(shù)活性阻燃劑也是合成塑料助劑阻燃劑的單體。根據(jù)化學(xué)成分的不同，阻燃劑也可以分為無機阻燃劑和有機阻燃劑。無機阻燃劑包括氫氧化鋁、氫氧化鎂、氧化銻、硼酸鋅和紅磷，而有機阻燃劑主要是鹵代烴、有機溴化物、有機氯化物、磷酸鹽、鹵化磷酸鹽、氮基阻燃劑和氮磷膨脹型阻燃劑。抑煙劑的作用是減少阻燃材料的煙霧排放和有毒有害氣體的釋放，主要是鉬化合物、錫化合物和鐵化合物。雖然氧化銻和硼酸鋅也具有抑煙性能，但它們經(jīng)常被用作阻燃增效劑，因此被歸類為阻燃體系。

　　阻氧化劑

　　塑料助劑的主要功能是抑制聚合物樹脂的熱氧化降解，屬于抗氧化劑的范疇?？寡趸瘎┦禽^重要的塑料穩(wěn)定塑料助劑，幾乎所有的聚合物樹脂都涉及抗氧化劑的應(yīng)用。根據(jù)作用機理，傳統(tǒng)抗氧化劑體系一般包括主抗氧化劑、輔助抗氧化劑和重金屬離子鈍化劑。主抗氧劑主要作用是捕獲聚合物過氧自由基，又稱為“過氧自由基清除劑”和“鏈端抗氧劑”，涉及芳香胺和受阻酚兩大系列產(chǎn)品。輔助抗氧化劑具有分解聚合物過氧化物化合物的功能，也稱為“過氧化物分解劑”，包括硫代二羧酸鹽和亞磷酸酯化合物，通常與主抗氧化劑一起使用。重金屬離子鈍化劑，通常被稱為“抗銅劑”，可以絡(luò)合過渡金屬離子，以防止它們催化聚合物樹脂的氧化降解反應(yīng)，具有典型的結(jié)構(gòu)，如酰肼化合物。近年來，隨著聚合物抗氧化理論研究的深入，抗氧化劑的分類也發(fā)生了一定的變化。較突出的特點是引入了“碳自由基清除劑”的概念。這種自由基清除劑不同于傳統(tǒng)意義上的主抗氧化劑，它能捕捉聚合物烷基自由基，相當(dāng)于在傳統(tǒng)的抗氧化體系中增加一道防線。目前報道的穩(wěn)定添加劑主要有芳基苯并呋喃酮化合物、雙酚單丙烯酸酯化合物、受阻胺化合物和羥胺化合物等。由它們、主抗氧劑和輔助抗氧劑組成的三元抗氧劑體系能******提高塑料制品的抗氧化穩(wěn)定性。需要指出的是，胺類抗氧劑有著色污染，多用于橡膠制品，而酚類抗氧劑及其由輔助抗氧劑和碳自由基清除劑組成的復(fù)合抗氧劑體系主要用于塑料和彩色橡膠制品。

　　抗光劑

　　光穩(wěn)定劑又稱紫外線穩(wěn)定劑，是一種用于抑制聚合物樹脂光氧化降解、提高塑料制品耐候性的穩(wěn)定劑。根據(jù)穩(wěn)定機理的不同，光穩(wěn)定劑可分為遮光劑、紫外線吸收劑、激發(fā)態(tài)猝滅劑和自由基清除劑。遮光劑大多是碳黑、氧化鋅和一些無機顏料或填料，它們的作用是通過屏蔽紫外線來實現(xiàn)的。紫外線吸收劑對紫外線有很強的吸收作用，通過分子內(nèi)能量轉(zhuǎn)移將有害的光能轉(zhuǎn)化為無害的熱能，從而避免了聚合物樹脂吸收紫外線能量而誘發(fā)的光氧化反應(yīng)。紫外線吸收劑涉及多種類型的化合物，包括二苯甲酮化合物、苯并三唑化合物、水楊酸酯化合物、取代丙烯腈化合物和三嗪化合物。激發(fā)態(tài)猝滅劑是為了猝滅受激聚合物分子上的能量，使其回到基態(tài)，以防止其進一步導(dǎo)致聚合物鏈斷裂。激發(fā)態(tài)猝滅劑大多是鎳絡(luò)合物。自由基清除劑以受阻胺為官能團，其對應(yīng)的氮氧自由基是捕集聚合物自由基的根源。由于這種氮氧自由基在穩(wěn)定化過程中具有再生性，光穩(wěn)定化效果非常突出，至今已發(fā)展成為品種較多、產(chǎn)量和消耗量較大的光穩(wěn)定劑類別。當(dāng)然，受阻胺光穩(wěn)定劑的作用不限于捕捉自由基。研究表明，受阻胺光穩(wěn)定劑可以分解氫過氧化物，同時淬滅單線態(tài)氧。

　　填充增強體系的助劑

　　填充補強是提高塑料制品物理力學(xué)性能、降低配套成本的重要途徑。塑料行業(yè)涉及的增強材料一般包括玻璃纖維、碳纖維、金屬晶須等纖維材料。填料是一種復(fù)合成本低的增量材料，包括碳酸鈣、滑石粉、粘土、云母粉、二氧化硅、硫酸鈣、粉煤灰、赤泥、木粉、纖維素等天然礦物、合成無機物和工業(yè)副產(chǎn)品。事實上，很難區(qū)分增強劑和填料，因為幾乎所有的填料都有增強作用。由于塑料中含有大量的填料和增強劑，其中一些已經(jīng)成為它們自己的工業(yè)體系，它們不在加工助劑的范疇內(nèi)討論。需要注意的是，納米填充增強材料對塑料的改性效果已經(jīng)遠遠超出了填充和增強的意義，其應(yīng)用將為塑料行業(yè)帶來新的革命。偶聯(lián)劑是無機和天然填充增強材料的表面改性劑。由于塑料工業(yè)中的增強和補強材料大多是大量共混的無機材料，直接與有機樹脂共混往往會降低塑料復(fù)合體的加工和應(yīng)用性能。偶聯(lián)劑作為表面改性劑，可以通過化學(xué)或物理作用使無機材料表面有機化，進而增加混合量，提高配合物的加工和應(yīng)用性能。報道的偶聯(lián)劑通常包括長碳鏈脂肪酸、硅烷化合物、有機鉻化合物、鈦酸鹽化合物、鋁酸鹽化合物、鋯酸鹽化合物和酸酐接枝聚烯烴。

　　抗靜電劑

　　抗靜電劑的作用是降低聚合物產(chǎn)品的表面電阻，消除靜電積累帶來的靜電危害。根據(jù)使用方式的不同，抗靜電劑可分為兩種類型:內(nèi)添加劑型和涂層型。將內(nèi)部抗靜電劑加入或共混到塑料配方中，成型后從產(chǎn)品內(nèi)部遷移到表面或形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，從而達到降低表面電阻和放電電荷的目的。涂層抗靜電劑通過涂覆或潤濕的方式附著在塑料制品表面，從而吸收環(huán)境中的水分，形成能釋放電荷的電解質(zhì)層。就化學(xué)組成而言，傳統(tǒng)抗靜電劑幾乎都屬于表面活性劑類化合物，包括季銨鹽類陽離子表面活性劑、烷基磺酸鹽類陰離子表面活性劑、烷醇胺、烷醇酰胺、多元醇脂肪酸酯等非離子表面活性劑。然而，新的“高分子量永久性抗靜電劑”打破了這一慣例。它們通常是親水性嵌段共聚物，以摻金的方式與堿性樹脂配合，通過形成導(dǎo)電通道來傳導(dǎo)電荷。與表面活性劑抗靜電劑相比，這種高分子量永久性抗靜電劑不會因遷移、揮發(fā)和萃取而損失，因此其抗靜電性能持久穩(wěn)定，很少受到環(huán)境濕度的影響。

　　潤滑劑和脫模劑

　　潤滑劑是一種與高分子樹脂配合使用的加工改性助劑，旨在減少樹脂顆粒、樹脂熔體與加工設(shè)備之間的摩擦以及樹脂熔體中的分子間摩擦，提高成型時的流動性和脫模性。潤滑劑多用于熱塑性塑料的加工成型過程，包括烴類(如聚乙烯蠟、石蠟等)。)，脂肪酸，脂肪醇，脂肪酸皂，脂肪酸酯，脂肪酰胺等。脫模劑可以涂覆在模具或加工機械的表面，也可以添加到基礎(chǔ)樹脂中，使模具產(chǎn)品易于脫模，提高其表面光潔度。前者稱為涂層脫模劑，是脫模劑的主體，后者為內(nèi)脫模劑，具有易操作的特點。硅油是工業(yè)上使用較廣泛的脫模劑。

　　分散劑

　　我們知道，塑料制品實際上是基礎(chǔ)樹脂和各種顏填料塑料助劑的混合物。顏料、填料和塑料助劑在樹脂中的分散程度對塑料制品的性能至關(guān)重要。分散劑是一種促進各種輔料在樹脂中均勻分散的添加劑，主要用于母料、有色產(chǎn)品和高填充產(chǎn)品。包括烴類(石蠟油、聚乙烯蠟、氧化聚乙烯蠟等。)，脂肪酸皂，脂肪酯，脂肪酰胺等。

　　交聯(lián)劑

　　塑料的交聯(lián)和橡膠的硫化本質(zhì)上沒有太大區(qū)別，但交聯(lián)助劑的使用并不完全相同。樹脂的交聯(lián)方法主要有輻射交聯(lián)和化學(xué)交聯(lián)，工業(yè)上應(yīng)用較廣泛的交聯(lián)劑是有機過氧化物。有時，為了提高交聯(lián)度和交聯(lián)速度，往往需要使用一些輔助交聯(lián)劑和交聯(lián)促進劑。共交聯(lián)劑用于抑制有機過氧化物交聯(lián)劑在交聯(lián)過程中對聚合物樹脂主鏈的自由基斷裂反應(yīng)，提高交聯(lián)效果，改善交聯(lián)產(chǎn)物的性能，其作用是穩(wěn)定聚合物自由基。交聯(lián)促進劑的主要作用是加快交聯(lián)速度，縮短交聯(lián)時間。熱固性塑料的固化劑，如不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂等，也屬于交聯(lián)劑的范疇，如有機胺、有機酸酐等。此外，紫外輻射交聯(lián)過程中使用的光敏劑也可視為交聯(lián)助劑。

　　發(fā)泡劑

　　聚合物復(fù)合體系中使用的助劑，旨在通過釋放氣體獲得具有微孔結(jié)構(gòu)的聚合物產(chǎn)品，達到降低產(chǎn)品表觀密度的目的，稱為發(fā)泡劑。發(fā)泡劑根據(jù)發(fā)泡過程中產(chǎn)生氣體的方式不同，可分為物理發(fā)泡劑和化學(xué)發(fā)泡劑兩大類。物理發(fā)泡劑一般根據(jù)其物理狀態(tài)的變化釋放氣體，多為揮發(fā)性液體物質(zhì)，以含氯氟烴(如氟利昂)、低碳烷烴(如戊烷)、壓縮氣體為代表?；瘜W(xué)發(fā)泡劑是以化學(xué)分解釋放的氣體為基礎(chǔ)，根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同分為無機化學(xué)發(fā)泡劑和有機化學(xué)發(fā)泡劑。無機發(fā)泡劑主要是熱敏碳酸鹽(如碳酸鈉、碳酸氫銨等)。)，亞硝酸鹽，硼氫化物等。，其特征在于吸熱發(fā)泡劑。有機發(fā)泡劑在塑料發(fā)泡劑市場上占有非常突出的地位，代表品種有偶氮類化合物、N-亞硝基化合物和磺酰肼類化合物。有機發(fā)泡劑的發(fā)泡過程大多伴隨放熱反應(yīng)，也稱放熱發(fā)泡劑。此外，發(fā)泡劑中還包括一些能調(diào)節(jié)發(fā)泡劑分解溫度的塑料助劑，即發(fā)泡塑料助劑。

　　殺真菌劑

　　抗菌劑，也稱為微生物抑制劑，是抑制微生物(如霉菌)生長并防止聚合物樹脂被微生物侵蝕和降解的穩(wěn)定塑料助劑。絕大多數(shù)高分子材料對霉菌不敏感，但由于添加了增塑劑、潤滑劑、脂肪酸皂等在加工過程中會滋生霉菌的物質(zhì)，所以具有霉菌敏感性。塑料用防霉劑含有多種化學(xué)物質(zhì)，常見品種有有機金屬化合物(如有機汞、有機錫、有機銅、有機砷等)。)，含氮有機化合物，含硫有機化合物，含鹵素有機化合物，酚類衍生物等。

　　防啃劑

　　防咬劑，又稱防咬劑，能使嚙齒類動物的口腔粘膜和味覺神經(jīng)因強烈刺激而排斥、咀嚼和破壞，對防止嚙齒類動物、野生動物、鳥類、貓狗等寵物咬咬有明顯效果。特別適用于農(nóng)用薄膜和管材，可替代不銹鋼鎧裝外殼，大大降低生產(chǎn)成本。