塑料添加剂应用原理-一般

教材系列：技术功能/一般塑料添加剂应用原理撰写人：刘媛媛完成日期：2009-11-16版本号：第一版1目录概述添加剂种类及其应用常用添加剂介绍Q&A2一、概述为什么使用添加剂？

材料的性能并非十全十美，多数塑料会存在缺陷，而改变这些缺陷最常用的方法就是使用添加剂。添加剂的定义

1）能均匀分散到聚合物的基材中2）对材料的分子结构没有显著影响

3）能改善聚合物某些性能或改善其成本3二、添加剂种类及其应用2.1塑料添加剂的种类2.2选择塑料添加剂的依据2.3添加剂对塑料加工性能的影响2.4添加剂对塑料理化性能的影响42.1塑料添加剂的种类按所起的作用分为：作用类别改善机械性能增塑剂、填料、发泡剂、固化剂、偶联剂等改善表面性能抗静电剂、润滑剂、防粘剂、填料等改善耐老化性光稳定剂、抗氧剂、氢化过氧化物分解剂等改善加工性能润滑剂、热稳定剂、加工助剂、抗氧剂等改善光学性能着色剂、增白剂、防雾滴剂、交联剂等降低成本填料、增充剂52.2选择塑料添加剂的依据1.效果

1）能明显改善塑料的某种性能；

2）这种效果是添加剂分子中某个特性基团所产生的。例：抗静电剂的抗静电性能是由它的分子中的极性基团带来的。因此，可从分子结构上粗略判断出添加剂的效果。62.相容性

——均匀地分散在塑料中，以发挥出理想效果。

1）有机添加剂：与聚合物基体的结构相近似；

2）无机添加剂：尽量减小其颗粒度。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.稳定性及惰性

1）稳定性：添加剂自身对溶剂、药品、光、热、微生物等的稳定性；

2）惰性：添加剂与塑料之间不起不希望发生的反应。8例如：爽滑剂——芥酸酰胺

CPE膜一般在热封层添加一定量的爽滑剂，使摩擦系数控制在0.08-0.2之间，以保证成品开口性。但养生室45℃达到爽滑剂闪点，以使爽滑剂挥发，摩擦系数升高。4.闪点及挥发性

对于液体添加剂，希望具有较高的闪点与较低的挥发性，以保证加工过程安全，并减少加工过程中的损失。9在一般情况下，添加剂的分子量大，并与塑料的基体的结构相似，它们的耐水及有机溶剂抽提的性能较好。5.耐抽提醒与耐析出性

析出的主要表现为结霜(blooming)、积垢(plateout)。

结霜及淀析的产生与添加剂在塑料中的溶解度随温度的变化趋势及加入量有关。当室温时的溶解度小于加工温度的溶解度，而添加剂在塑料中的浓度又大于它们在室温时的饱和度，这时就会产生结霜或积垢，即析出在制品的表面。10塑料添加剂的毒性常用半致死量LD50值表示，单位为mg/kg白鼠。LD50值愈大，表示毒性愈低。国际上对无毒添加剂常用FDA（美国国家食品检验局认可）表示。6.毒性

添加剂最好无毒或低毒，坚决不能使用致癌物质。凡与食品接触或医用塑料制品，必须采用无毒的添加剂。最新颁布的国标GB9685，即对塑料添加剂的种类、含量进行了规范。117.颜色

1）除着色剂外，添加剂最好是无色或浅色的；2）并且不会在加工或贮存时分解变色。8.配伍性

添加剂之间应很好的配合，不会降低彼此的效果。129.价格

添加剂应选择价格较为低廉的。VS132.3添加剂对塑料加工性能的影响加入添加剂，常会对塑料的加工性能，如熔融时间、熔体粘度、熔体的收缩率等，产生一定影响。例：增塑剂会使塑料的熔融时间延长；润滑剂及加工助剂会使塑料的熔融时间缩短。加入添加剂时应考虑其对加工性能的影响，确定对加工设备是否合用。142.4添加剂对塑料理化性能的影响加入添加剂后会影响塑料的物理性能，如断裂强度、耐冲击强度、玻璃化温度计绝缘性能等，用量较大时尤为明显。例：在洗衣液袋用CPE膜中加入部分冲击改性剂，可以很好地改善袋子的耐跌落、耐压性能。注：改动配方中添加剂量后，需重新对塑料的各种理化性能进行测试。15三、常用添加剂介绍填料冲击改性剂增塑剂16增塑剂173.1增塑剂1.增塑剂——凡能与塑料互溶，在加进塑料后能使其玻璃化温度（Tg）下降，并在使用温度范围内保持柔软性的添加物质，称为增塑剂。增塑剂加入量愈大，塑料的玻璃化温度下降的幅度也愈大（参见图1-1）。182.增塑剂与塑料的相容性由于增塑剂使塑料玻璃化温度下降的幅度取决于它溶入塑料的数量，故相容性是增塑剂最重要的性质。只有在相容性良好时，它才能起到很好的增塑作用。呈非极性结晶的聚合物，如聚乙烯等与增塑剂的相容性不好，在室温时几乎不相容；反之，具有极性基团的聚合物如聚氯乙烯及尼龙66，则与增塑剂相容性好。判断增塑剂与聚合物的相容性好坏的一个标准时增塑剂与聚合物的溶解度参数（δ）的差，此值愈小，相容性愈好。当聚合物与增塑剂的溶解度参数相差在2.045[J/cm3]1/2以内时，即可认为相容性很好。19填料增塑剂203.2填料改善塑料物理性能（如机械性能、表面性能、加工性能、热及点绝缘性能），降低制品成本。在塑料加工中，它在添加剂中是用量最大的。213.2.1填料分类填料粉末填料纤维填料橡胶填料（增韧型）无机的有机的惰性填料增强填料不规则的（如晶须）长纤维添加型反应型223.2.1.1粉末填料粉末填料常用一下物理性能来规定等级：（1）平均粒度及尺寸大小分布（2）颗粒大小及孔隙率（3）表面的化学性质（4）结晶形态、定向性（5）杂质（如砂砾、金属离子）含量（6）色泽（7）吸油量其中，以（2）（3）两项最为重要。颗粒愈小，比表面积愈大，从而有较大的结合力。现用的填料多为细粉。23为了改善填料的表面性质，可以将填料进行预处理，使其具有能和聚合物以化学键相吸引的基团。如，碳酸钙经硬脂酸处理后，由于增加了与聚合物的粘结力，制品的强度可以提高。24序号目的推荐的品种1改善强度硅胶、玻璃微球、炭黑、石棉、云母、轻质碳酸钙2降低线膨胀系数玻璃、石英3提高导电性银、铜、炭黑、石墨4改善耐候性炭黑、二氧化钛、氧化锌5降低价格硅藻土、炭黑、硅胶、碳酸钙、滑石粉6增加润滑性二氧化钼、聚四氟乙烯7增加粘度炭黑、煅烧硅胶、滑石粉、硅藻土表1-2粉末塑料的主要用途及推荐品种253.2.1.2.增强纤维（一）玻璃纤维是增强纤维中用量最大的一类，不但有很高的抗张强度（甚至可以超过高强度的钢），而且价格低廉，资源充沛。（二）石棉纤维增强用的石棉纤维用三种形式：（1）短线；（2）石棉布或石棉纸；（3）与玻璃纤维的混纺织物。由于石棉是致癌物，现已很少使用。26（三）碳素纤维由排列规整的碳晶体组成，用有机纤维经热处理驱除非碳元素而制成。碳素纤维具有极高的拉伸强度（2800MPa），即使在高温下，强度也不会改变。如果在表面涂布碳化硅，耐氧化性还会提高。（四）硼纤维较高的抗张强度，抗压强度及热膨胀系数比碳纤维更宜用作结构材料。因受制法限制，直径较粗（约100um），不能量产，使用范围不广。（五）合成纤维可以改善制品的耐冲击强度，但耐水性及电气性能较差。在合成纤维中，性能较突出的是芳纶，其弹性模数高，断裂伸长率大，可与碳素纤维混合使用，提高耐冲击性能。273.2.2.使用填料应注意事项（一）填料的细度与塑料制品的强度有一定关系。一般说来，粉末状填料的粒径愈小，纤维状填料的截面愈小，制品的强度愈大。（二）市面上的填料有经过表面处理的偶联型填料，这类产品可直接使用，减少了加工前用偶联剂处理的麻烦。（三）使用填料时常有粉末逸至操作空间，故应加强设备密闭及操作场所的通风。28填料冲击改性剂增塑剂293.3冲击改性剂冲击改性剂即填料中的第三类——橡胶填料（增韧剂）。由于近年来发展迅速，常作为独立的一类塑料添加剂。冲击改性剂的主要作用是改善热塑性塑料的抗冲击性能。一些在常温时呈微晶或无定形的热塑性塑料，如PVC、PS、PC、PET、PBT等，其冲击强度（特别在低温）较差，可以使用冲击改性剂进行改善30冲击改性剂是一种高分子弹性体，它与被改性的树脂经混炼后，以网状或微颗粒状均匀分布在被改性的树脂基材中，与其组成多相体系。当受到外力（如冲击、震动）作用时，可以通过这些弹性体的颗粒或网状物的阻尼作用，使之减弱，从而提高了制品的冲击强度，增加塑料的韧性。31作为冲击改性剂的高分子弹性体应具备以下条件：（1）与被改性的树脂有适当的相容性相容性过大，会影响塑料的刚性；过小，则抗冲击效果差（2）能使被改性的玻璃化温度降低能改变其熔体的流变性能，并能改善树脂在低温时的冲击强度（3）易于掺混到被改性的树脂中32常用的冲击改性剂主要有以下几类：（1）ACR（丙烯酸酯类聚合物）（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没有一种添加剂在所有方面完全符合要求设计配方时，应根据制品要求，作出选择与匹配34Q&A35以上，谢谢！36聚合物名称溶解度参数δ[