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  隨著高分子材料合成與加工技術(shù)的進(jìn)步，塑膠在各行各業(yè)行到廣泛、深入的應(yīng)用。各個(gè)行業(yè)對(duì)塑膠制品的材質(zhì)、性能等各方面的特性各有要求，所采用的塑膠產(chǎn)品也大有不同。塑料加工的三大基本要素是指：塑膠助劑、樹(shù)脂原料和塑料加工機(jī)械。

 

  東莞炅盛塑膠科技有限公司針對(duì)行業(yè)當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)，分析出高分子材料助劑當(dāng)前的市場(chǎng)發(fā)展及需求，我國(guó)助劑工業(yè)起步比較晚，發(fā)展遲緩，難以適應(yīng)當(dāng)前市場(chǎng)的發(fā)展趨勢(shì)及需求，必須借助塑膠行業(yè)發(fā)展，探索一條具有中國(guó)行色的助劑工業(yè)這路。在消化、吸收、仿制國(guó)外先進(jìn)品種和技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)不同行業(yè)的要求及特點(diǎn)，需開(kāi)發(fā)出高效多功能、低毒無(wú)污染的專用化助劑品種，提高規(guī)?；a(chǎn)和管理能力，改變當(dāng)前助劑行業(yè)的各種弊端。

 

  傳統(tǒng)助劑的改進(jìn)

  復(fù)合化

　復(fù)合化的目的是找到一種助劑使之具有多功能性,同時(shí)滿足多種功能的需求。新型的復(fù)合化技術(shù)是以經(jīng)典理論和應(yīng)用技術(shù)研究為基礎(chǔ), 將顯示協(xié)同效應(yīng)或不同功能的助劑組分配合在一起, 構(gòu)成一種復(fù)合品種或母料, 這無(wú)論對(duì)助劑開(kāi)發(fā)或應(yīng)用都具有事半功倍的效果, 也是復(fù)合化技術(shù)備受矚目的重要原因。

　　

　助劑的復(fù)合化包括混合型助劑和濃縮母料。前者系各種助劑的混合物, 后者則是將助劑和分散劑等以較高濃度附著在載體樹(shù)脂上, 加工時(shí)稀釋一定倍數(shù)。復(fù)合技術(shù)的共同特點(diǎn)是助劑的應(yīng)用簡(jiǎn)單方便。因此,復(fù)合化技術(shù)已滲透到了塑料助劑的各個(gè)領(lǐng)域。與早期簡(jiǎn)單的復(fù)合助劑相比,當(dāng)代助劑的復(fù)合化技術(shù)已有質(zhì)的飛躍, 協(xié)效組分的作用顯得十分關(guān)鍵和突出。其各種組分之間的協(xié)同機(jī)理的研究和協(xié)效組分的開(kāi)發(fā)將是未來(lái)助劑復(fù)合化技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。經(jīng)實(shí)驗(yàn)對(duì)比得出：高分子量受阻胺光穩(wěn)定劑和具有高效熱穩(wěn)定性、金屬離子螯合性的若干光、熱穩(wěn)定劑復(fù)合制成BW - 6911新型光穩(wěn)定劑, 并推出了6911/ B215 耐老化體系。6911 采用特殊的耦合技術(shù)將不同結(jié)構(gòu)的受阻胺穩(wěn)定劑容合在一起, 不僅降低了光穩(wěn)定劑在樹(shù)脂中的遷移速率, 而且發(fā)揮了不同結(jié)構(gòu)的受阻胺穩(wěn)定劑的協(xié)同效果,更增加了耐長(zhǎng)期高熱氧化降解的能力,有效地解決了高溫季節(jié)因“背板效應(yīng)”導(dǎo)致棚膜在棚室骨架處開(kāi)裂的問(wèn)題, 這是目前通用的622、944、GW540 等耐老化體系無(wú)力解決的問(wèn)題[1 ,2 ]。汽巴精化公司推出的新型復(fù)合抗氧劑和GX2225等就是在傳統(tǒng)的復(fù)合抗氧劑B215 和B225 中分別引入了苯并呋喃酮類化合物HP - 136復(fù)合而成。HP -136 可以捕獲高聚物降解直接產(chǎn)生的碳自由基, 阻斷降解鏈反應(yīng)。GX2215 可使聚烯烴等高分子材料在高溫加工過(guò)程中保持優(yōu)異的穩(wěn)定性。

　　

　高分子量化

　高分子量化可提高助劑自身的熱穩(wěn)定性、耐水解能力、提高助劑與基材樹(shù)脂的相容性, 進(jìn)而提高助劑在塑料制品中的耐遷移性、耐抽提性, 且不致過(guò)度惡化基材的基本物理機(jī)械性能。高分子量化也是降低助劑自身毒性的有效手段。高分子量的抗氧劑1010 比低分子量1076 的耐水解能力、耐遷移性、耐抽提性有明顯改善。聚合型抗靜電劑可實(shí)現(xiàn)永久抗靜電。齊聚溴代碳酸酯、齊聚磷酸酯等高分子量阻燃劑對(duì)除阻燃性之外的其他基本物理機(jī)械性能的惡化程度均明顯降低。受阻胺光穩(wěn)定劑(HAL S) 高分子量化不僅可提高熱穩(wěn)定性、與樹(shù)脂的相容性、耐遷移性、耐抽出性, 而且能降低毒性,延長(zhǎng)塑料制品的使用壽命,擴(kuò)大其使用范圍。

　　

　環(huán)境友好化

　各種合成高分子材料制品的深入廣泛應(yīng)用,給人類賴以生存的環(huán)境帶來(lái)諸多壓力。近年來(lái),全球衛(wèi)生、安全、環(huán)保等方面的法規(guī)日益嚴(yán)格, 要求塑料制品從選材、配方組分、加工工藝及其過(guò)程、使用,到廢棄處理、分類回收、再生循環(huán)、環(huán)境可消納性、燃燒產(chǎn)物及其毒性等環(huán)節(jié)或因素都必須考慮環(huán)境負(fù)荷。

　　

　“綠色”建筑塑料已成為21 世紀(jì)建材工業(yè)的發(fā)展方向,高效、多功能、無(wú)毒、無(wú)公害是塑料助劑發(fā)展的總趨勢(shì)。大量使用重金屬鉛鹽穩(wěn)定劑的歐盟國(guó)家(如法國(guó)) 已完成Ca/ Zn 熱穩(wěn)定體系的技術(shù)儲(chǔ)備, 并已向歐盟承諾, 到2010 年50 %取代重金屬,2015 年將全部取代重金屬。

　　

　尋找鉛、鎘替代品的工作日益緊迫。目前, 已出現(xiàn)了大量具有較高性價(jià)比的鋇/ 鋅、鈣/ 鋅類復(fù)合穩(wěn)定劑、稀土類熱穩(wěn)定劑和價(jià)格較高的有機(jī)錫類穩(wěn)定劑。

　　

　采用溴代聯(lián)苯醚類阻燃劑的阻燃高分子材料被懷疑燃燒時(shí)有可能釋放苯并二　英、苯并呋喃等致癌物質(zhì), 也使無(wú)鹵阻燃劑的開(kāi)發(fā)逐漸升溫。PVC 樹(shù)脂燃燒發(fā)煙量較高, 抑煙性成為提高PVC制品消防安全性能的關(guān)鍵因素。在開(kāi)發(fā)阻燃劑的同時(shí),抑煙劑的開(kāi)發(fā)也同樣具有重要意義。

　　

　酚類抗氧劑BHT 分子量低、易揮發(fā)和萃取,近年來(lái)更是出現(xiàn)了致癌性的報(bào)道。以維生素E 為基礎(chǔ)的系列產(chǎn)品大大緩解了BHT 所帶來(lái)的壓力。該系列產(chǎn)品是將維生素E 與亞磷酸酯、甘油、聚乙二醇、高孔率樹(shù)脂載體等組分配合而成的固體?；谌藗儗?duì)衛(wèi)生安全和生態(tài)保護(hù)意識(shí)的進(jìn)一步增強(qiáng),這類“綠色”助劑將具有廣闊的市場(chǎng)潛力和環(huán)保價(jià)值。

　　

　新型助劑

　在傳統(tǒng)助劑的基礎(chǔ)上, 研究者們根據(jù)功能性和經(jīng)濟(jì)性的需要, 以基礎(chǔ)理論為先導(dǎo), 結(jié)合最新研制的技術(shù)成果, 輔以各種加工工藝, 試制了各種各樣的新型助劑。這些助劑與傳統(tǒng)型助劑相比,或者技術(shù)含量大大提高, 性能有了質(zhì)的飛躍; 或者從無(wú)到有,成為一類新型的助劑品種。這一切使得助劑行業(yè)呈現(xiàn)出了“百花開(kāi)放、百家爭(zhēng)鳴”的態(tài)勢(shì)。

　　

　晶型改質(zhì)劑(成核劑)

　提到晶型改質(zhì)劑, 人們很容易就想到成核劑、透明劑,再想到聚丙烯成核透明劑。成核透明劑僅是晶型改質(zhì)劑的一種。晶型改質(zhì)也并非聚丙烯的專利。凡結(jié)晶性聚合物均可添加晶型改質(zhì)劑調(diào)節(jié)樹(shù)脂的結(jié)晶行為。

　　

　晶型改質(zhì)劑加入到聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯、聚醚等結(jié)晶性聚合物中, 改變樹(shù)脂的結(jié)晶行為, 加快結(jié)晶速度, 增加結(jié)晶密度和促使晶粒尺寸微細(xì)化, 縮短成型周期, 或全面或部分提高制品透明性、表面光澤、拉伸強(qiáng)度、剛性、熱變形溫度等物理機(jī)械性能　　

　　

　目前國(guó)內(nèi)外從事晶型改質(zhì)劑研究的單位不少, 很多文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)都涉及了聚丙烯β晶型成核劑,但更應(yīng)值得關(guān)注的是高比例β晶型穩(wěn)定存在的聚丙烯商品化的切入點(diǎn)在哪里。

　　

　聚丙烯的結(jié)晶改性成為研究熱點(diǎn)已是不爭(zhēng)的事實(shí), 但是工程塑料需用的晶型改質(zhì)劑在國(guó)內(nèi)幾乎是空白。國(guó)外很多改性工程塑料的說(shuō)明書(shū)明示已添加成核劑, 而國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)工程塑料樹(shù)脂仍沿用了纖維級(jí)樹(shù)脂的習(xí)慣。如PET 、PA6、PA66 等樹(shù)脂幾乎沒(méi)有添加成核劑的品種。工程塑料(聚酯、聚酰胺等) 的專用晶型改質(zhì)劑(成核劑) 的合成與應(yīng)用急待開(kāi)發(fā)。

　　

　聚丙烯用成核劑能否引入工程塑料, 值得深入研究。國(guó)外有相關(guān)專利文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo),國(guó)內(nèi)很少有人從事此類研究。

　　

　表面處理劑

　填充改性是塑料改性的重要手段之一, 剛性和韌性是塑料制品兩個(gè)重要性能指標(biāo), 如何保證塑料制品同時(shí)具有良好的剛性和韌性, 是長(zhǎng)期以來(lái)材料科學(xué)研究的重要課題之一。

　　

　提高填充改性效果的技術(shù)關(guān)鍵之一是無(wú)機(jī)粉體的表面處理技術(shù)。目前應(yīng)用最多的是偶聯(lián)劑活化技術(shù)。偶聯(lián)劑的工業(yè)品種眾多, 主要有硅烷類、鈦酸酯、鋁酸酯、鋁鈦復(fù)合酯、磷酸酯、硼酸酯等偶聯(lián)劑。偶聯(lián)劑通常都是兩親性物質(zhì),其中一些基團(tuán)與填料表面吸附或與表面的結(jié)合水或- OH 反應(yīng);另一些基團(tuán)(或長(zhǎng)鏈) 與高聚物基體纏繞, 提高無(wú)機(jī)填料與基材樹(shù)脂的相容性, 改善其在基體中的分散性和界面粘結(jié)力。但因有機(jī)偶聯(lián)劑的有機(jī)鏈段短, 與基體作用小, 對(duì)材料力學(xué)性能的提高有限, 滿足不了目前市場(chǎng)上迫切要求提高改善制品性能,進(jìn)一步降低成本的發(fā)展需要。人們希望能有一種新型結(jié)構(gòu)的偶聯(lián)劑除能保持傳統(tǒng)偶聯(lián)劑的雙親結(jié)構(gòu)外, 還能以更強(qiáng)的結(jié)合力與填料和基礎(chǔ)樹(shù)脂鍵合、締合或形成其他形式的物理作用。稀土元素的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)恰能滿足這種需求。　　

　　

  接枝高聚物、特種共聚物作相容劑

　高分子共混是進(jìn)行材料改性的最簡(jiǎn)單易行的手段。相容劑就是伴隨這種處理方式而產(chǎn)生的。所謂相容劑就是能使共混的兩種樹(shù)脂在加工熔融過(guò)程中,在其幫助下能形成熱力學(xué)相容狀態(tài),從而結(jié)合幾種共混材料的優(yōu)點(diǎn),實(shí)現(xiàn)高性能化和功能化。

　　

　相容劑一般為接枝高聚物或特種共聚物, 即將兩種性能差異較大的分子鏈段用化學(xué)方法結(jié)合在一起, 分子鏈段性能差異越大, 其相容效果就越好。如將極性的馬來(lái)酸酐接枝在聚烯烴大分子鏈上,對(duì)于PP/ PA 合金就有良好的相容作用。至今為止, 高分子相容劑是以界面活性劑的概念為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的, 主要目的是通過(guò)對(duì)兩種或兩種以上具有不同性質(zhì)的高分子共混體系的微觀相態(tài)結(jié)構(gòu)起到調(diào)整和控制作用, 以提高其材料的性能, 從機(jī)能特征角度可以將其概括為結(jié)構(gòu)型相容劑。目前這類相容劑在應(yīng)用中還存在著制備成本高、作用效率低、兼容性差等問(wèn)題, 而且對(duì)某些特殊高分子材料體系, 至今還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)作用效果好的相容劑種類。

　　

  今后的相容劑的發(fā)展必然要以全面迎合和促進(jìn)高分子材料日新月異的進(jìn)步為目標(biāo), 從結(jié)構(gòu)型相容劑向功能型相容劑、兼容型相容劑、高效型相容劑和特征相容劑等方向轉(zhuǎn)變。從廣義上講,高分子材料制備技術(shù)所能涉及的復(fù)合(分散) 相尺度已從微米時(shí)代進(jìn)入到納米時(shí)代,而且高分子分子設(shè)計(jì)、材料性能與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)等方面的理論與實(shí)踐的進(jìn)步,將使相容劑在發(fā)展方向上的轉(zhuǎn)變成為歷史之必然。

　　

  納米粉體/ 纖維粉體

　無(wú)機(jī)粉體的超細(xì)化技術(shù)派生出兩個(gè)分支, 一是無(wú)機(jī)粉體粒度的納米化, 二是無(wú)機(jī)粉體向增強(qiáng)纖維方向發(fā)展。

　各種納米技術(shù)使無(wú)機(jī)粉體納米化成為現(xiàn)實(shí),各種納米無(wú)機(jī)粉體/ 聚合物復(fù)合材料研究成果的問(wèn)世使納米無(wú)機(jī)粉體進(jìn)入了功能添加劑行列, 而不再僅僅是超細(xì)化的無(wú)機(jī)填充劑。

　　

　鎂鹽晶須、類纖維狀硅灰石的工業(yè)化生產(chǎn), 拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域,自身功能得到提升。

　中科院漆宗能教授以納米無(wú)機(jī)相材料蒙脫土為填充材料, 采用插層復(fù)合技術(shù)制備了具有高強(qiáng)度和耐熱性、高阻隔和自熄性的納米復(fù)合材料, 如尼龍6 納米塑料、PET 納米塑料、超高分子量聚乙烯粘土納米復(fù)合材料、納米無(wú)規(guī)共聚聚丙烯、納米聚乙烯高阻隔膜等, 經(jīng)測(cè)試, 性能均大大高于一般填充材料, 且某些性能極為突出。目前, 已有部分產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。

　

  稀土類助劑成為新的研發(fā)熱點(diǎn)

　　

　稀土元素由于其特殊的外電子層結(jié)構(gòu), 使得其化合物具有光、電、磁以及界面效應(yīng)、屏蔽作用和化學(xué)活潑性等多種特殊功能, 被成功用于制作光、電、磁性材料和催化劑等。稀土元素被引入到高分子材料助劑結(jié)構(gòu)以后, 助劑的功效發(fā)生了令人耳目一新的變化。

　　

　20 世紀(jì)90 年代, 我國(guó)率先將稀土化合物商品化地用于PVC 熱穩(wěn)定。由于它不僅具有熱穩(wěn)定劑的作用, 還表現(xiàn)出偶聯(lián)、加工改性、增亮增艷等功

　能,具有較高的性能價(jià)格比。

　　

　稀土化合物作為PP 的晶型改性劑, 作為L(zhǎng)LDPE 的流變改性劑和作為無(wú)機(jī)粒子的表面處理劑等方面都具有獨(dú)特的功能, 對(duì)聚烯烴的增韌增剛、提高熱變形溫度和改善加工性能都具有明顯作用。利用稀土化合物的熒光性質(zhì)也已制成發(fā)光塑料, 利用磁性稀土材料制成了磁性塑料, 利用稀土化合物的光轉(zhuǎn)換性質(zhì)制成了發(fā)光塑料等。將輕稀土化合物與傳統(tǒng)無(wú)鹵阻燃劑結(jié)合, 開(kāi)發(fā)無(wú)鹵稀土阻燃劑, 并應(yīng)用于聚烯烴, 可在滿足阻燃性能要求的同時(shí), 提升阻燃材料的綜合性能, 克服傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)非鹵阻燃劑劣化被阻燃基材物理-機(jī)械性能的弊端。

　此外, 稀土改性母料或?qū)Ｓ昧? 可應(yīng)用于各種特定目標(biāo)產(chǎn)品,如汽車、家電、管材等。

　　

　5、結(jié)論

　任何技術(shù)的發(fā)展都離不開(kāi)創(chuàng)新, 傳統(tǒng)助劑的技術(shù)改進(jìn)、研發(fā)思路的轉(zhuǎn)變以及新技術(shù)、新理論的不斷涌現(xiàn),都給我們的助劑產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了勃勃生機(jī),這大大增強(qiáng)了我國(guó)助劑企業(yè)的自信心, 趕超先進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家的水平也不再是一種奢望,新型助劑的出現(xiàn),必將使我國(guó)的助劑產(chǎn)業(yè)步入一個(gè)新的時(shí)代。