【工業(yè)味精】塑料助劑是什么？

　　塑料助劑，也稱(chēng)為塑料添加劑，是一些******添加以改善聚合物(合成樹(shù)脂)加工性能或改善樹(shù)脂本身性能的化合物。比如添加增塑劑，降低PVC樹(shù)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(wú)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(lèi)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(jiàn)顏料)、填料、偶聯(lián)劑、潤(rùn)滑劑、脫模劑等。其中，著色劑、光亮劑、填充劑不是塑料專(zhuān)用化學(xué)品，而是一般的復(fù)合材料。

　　塑料助劑的分類(lèi)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(jìn)行分類(lèi)。在功能相同的范疇中，往往根據(jù)作用機(jī)制或化學(xué)結(jié)構(gòu)類(lèi)型進(jìn)一步細(xì)分。

功能類(lèi)別功能類(lèi)別

　　改善加工性能:潤(rùn)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(jī)械性能:增塑劑、增強(qiáng)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(xiàn)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(shù)脂具有良好的相容性，并能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定均勻地分散在樹(shù)脂中。

　　(2)協(xié)同效應(yīng)。盡量使用可以互相促進(jìn)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(duì)加工條件的適應(yīng)性好。

　　(6)分散性好，在加工成型過(guò)程中容易均勻分散。這六點(diǎn)可以滿(mǎn)足大多數(shù)產(chǎn)品對(duì)塑料助劑的要求。當(dāng)然，很多PVC產(chǎn)品對(duì)PVC穩(wěn)定劑有特殊要求，這些要求在PVC穩(wěn)定劑的開(kāi)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(shù)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(fèi)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(shuō)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(shù)脂，在熱處理過(guò)程中容易釋放出氯化氫，進(jìn)而引發(fā)熱老化降解反應(yīng)。熱穩(wěn)定劑一般是通過(guò)吸收氯化氫、取代活性氯、添加雙鍵來(lái)達(dá)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(jī)錫、有機(jī)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(jī)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(chǎng)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(shù)脂熔體的粘彈性，促進(jìn)樹(shù)脂的熔體流動(dòng)。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(kuò)展到聚烯烴(如線(xiàn)性低密度聚乙烯LLDPE)、工程熱塑性樹(shù)脂等領(lǐng)域。預(yù)計(jì)未來(lái)幾年茂金屬樹(shù)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(chēng)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(wú)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(chǎng)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(jì)80年代后，無(wú)機(jī)剛性粒子增韌聚合物的理論應(yīng)運(yùn)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(guó)內(nèi)外已有大量的專(zhuān)著和文獻(xiàn)報(bào)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(lái)了許多隱患。準(zhǔn)確的說(shuō)，阻燃劑更適合作為阻燃劑，因?yàn)椤白枞紕庇凶枞己鸵譄焹煞N含義，比阻燃劑更廣泛。但是長(zhǎng)期以來(lái)，人們已經(jīng)習(xí)慣于使用阻燃劑的概念，所以文獻(xiàn)中的阻燃劑實(shí)際上是阻燃劑和抑煙助劑的總稱(chēng)。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(shù)脂中，僅與樹(shù)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(tuán)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(shù)脂的分子鏈上，成為塑料樹(shù)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(wú)機(jī)阻燃劑和有機(jī)阻燃劑。無(wú)機(jī)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(jī)阻燃劑主要是鹵代烴、有機(jī)溴化物、有機(jī)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(lèi)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(shù)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(shù)脂都涉及抗氧化劑的應(yīng)用。根據(jù)作用機(jī)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(guò)氧自由基，又稱(chēng)為“過(guò)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(guò)氧化物化合物的功能，也稱(chēng)為“過(guò)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(chēng)為“抗銅劑”，可以絡(luò)合過(guò)渡金屬離子，以防止它們催化聚合物樹(shù)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(lái)，隨著聚合物抗氧化理論研究的深入，抗氧化劑的分類(lèi)也發(fā)生了一定的變化。較突出的特點(diǎn)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(xiàn)。目前報(bào)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(lèi)抗氧劑有著色污染，多用于橡膠制品，而酚類(lèi)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(chēng)紫外線(xiàn)穩(wěn)定劑，是一種用于抑制聚合物樹(shù)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(jī)理的不同，光穩(wěn)定劑可分為遮光劑、紫外線(xiàn)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(wú)機(jī)顏料或填料，它們的作用是通過(guò)屏蔽紫外線(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。紫外線(xiàn)吸收劑對(duì)紫外線(xiàn)有很強(qiáng)的吸收作用，通過(guò)分子內(nèi)能量轉(zhuǎn)移將有害的光能轉(zhuǎn)化為無(wú)害的熱能，從而避免了聚合物樹(shù)脂吸收紫外線(xiàn)能量而誘發(fā)的光氧化反應(yīng)。紫外線(xiàn)吸收劑涉及多種類(lèi)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(jìn)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(tuán)，其對(duì)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(guò)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(lèi)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(guò)氧化物，同時(shí)淬滅單線(xiàn)態(tài)氧。

　　填充增強(qiáng)體系的助劑

　　填充補(bǔ)強(qiáng)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(qiáng)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(wú)機(jī)物和工業(yè)副產(chǎn)品。事實(shí)上，很難區(qū)分增強(qiáng)劑和填料，因?yàn)閹缀跛械奶盍隙加性鰪?qiáng)作用。由于塑料中含有大量的填料和增強(qiáng)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(qiáng)材料對(duì)塑料的改性效果已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了填充和增強(qiáng)的意義，其應(yīng)用將為塑料行業(yè)帶來(lái)新的革命。偶聯(lián)劑是無(wú)機(jī)和天然填充增強(qiáng)材料的表面改性劑。由于塑料工業(yè)中的增強(qiáng)和補(bǔ)強(qiáng)材料大多是大量共混的無(wú)機(jī)材料，直接與有機(jī)樹(shù)脂共混往往會(huì)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(guò)化學(xué)或物理作用使無(wú)機(jī)材料表面有機(jī)化，進(jìn)而增加混合量，提高配合物的加工和應(yīng)用性能。報(bào)道的偶聯(lián)劑通常包括長(zhǎng)碳鏈脂肪酸、硅烷化合物、有機(jī)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(lái)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(lèi)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(dá)到降低表面電阻和放電電荷的目的。涂層抗靜電劑通過(guò)涂覆或潤(rùn)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(lèi)化合物，包括季銨鹽類(lèi)陽(yáng)離子表面活性劑、烷基磺酸鹽類(lèi)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(shù)脂配合，通過(guò)形成導(dǎo)電通道來(lái)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(huì)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(rùn)滑劑和脫模劑

　　潤(rùn)滑劑是一種與高分子樹(shù)脂配合使用的加工改性助劑，旨在減少樹(shù)脂顆粒、樹(shù)脂熔體與加工設(shè)備之間的摩擦以及樹(shù)脂熔體中的分子間摩擦，提高成型時(shí)的流動(dòng)性和脫模性。潤(rùn)滑劑多用于熱塑性塑料的加工成型過(guò)程，包括烴類(lèi)(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(jī)械的表面，也可以添加到基礎(chǔ)樹(shù)脂中，使模具產(chǎn)品易于脫模，提高其表面光潔度。前者稱(chēng)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(diǎn)。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(shí)際上是基礎(chǔ)樹(shù)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(shù)脂中的分散程度對(duì)塑料制品的性能至關(guān)重要。分散劑是一種促進(jìn)各種輔料在樹(shù)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(lèi)(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(méi)有太大區(qū)別，但交聯(lián)助劑的使用并不完全相同。樹(shù)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(jī)過(guò)氧化物。有時(shí)，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(jìn)劑。共交聯(lián)劑用于抑制有機(jī)過(guò)氧化物交聯(lián)劑在交聯(lián)過(guò)程中對(duì)聚合物樹(shù)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(jìn)劑的主要作用是加快交聯(lián)速度，縮短交聯(lián)時(shí)間。熱固性塑料的固化劑，如不飽和聚酯、環(huán)氧樹(shù)脂等，也屬于交聯(lián)劑的范疇，如有機(jī)胺、有機(jī)酸酐等。此外，紫外輻射交聯(lián)過(guò)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(guò)釋放氣體獲得具有微孔結(jié)構(gòu)的聚合物產(chǎn)品，達(dá)到降低產(chǎn)品表觀密度的目的，稱(chēng)為發(fā)泡劑。發(fā)泡劑根據(jù)發(fā)泡過(guò)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(lèi)。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。化學(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(wú)機(jī)化學(xué)發(fā)泡劑和有機(jī)化學(xué)發(fā)泡劑。無(wú)機(jī)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(jī)發(fā)泡劑在塑料發(fā)泡劑市場(chǎng)上占有非常突出的地位，代表品種有偶氮類(lèi)化合物、N-亞硝基化合物和磺酰肼類(lèi)化合物。有機(jī)發(fā)泡劑的發(fā)泡過(guò)程大多伴隨放熱反應(yīng)，也稱(chēng)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(chēng)為微生物抑制劑，是抑制微生物(如霉菌)生長(zhǎng)并防止聚合物樹(shù)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(duì)霉菌不敏感，但由于添加了增塑劑、潤(rùn)滑劑、脂肪酸皂等在加工過(guò)程中會(huì)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(jiàn)品種有有機(jī)金屬化合物(如有機(jī)汞、有機(jī)錫、有機(jī)銅、有機(jī)砷等)。)，含氮有機(jī)化合物，含硫有機(jī)化合物，含鹵素有機(jī)化合物，酚類(lèi)衍生物等。

　　防啃劑

　　防咬劑，又稱(chēng)防咬劑，能使嚙齒類(lèi)動(dòng)物的口腔粘膜和味覺(jué)神經(jīng)因強(qiáng)烈刺激而排斥、咀嚼和破壞，對(duì)防止嚙齒類(lèi)動(dòng)物、野生動(dòng)物、鳥(niǎo)類(lèi)、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。