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文件名称:助剂选择的系统性思维.docx
文件大小:2.17 MB
总页数:11 页
更新时间:2025-05-15
总字数:约2.91千字
文档摘要

(一)

塑料助剂又叫塑料添加剂,是聚合物(合成树脂)进行成型加工时为改善其加工性能或为改善树脂本身性能所不足而必须添加的一些化合物。例如,为了降低聚氯乙烯树脂的成型温度,使制品柔软而添加的增塑剂;又如为了制备质量轻、抗振、隔热、隔音的泡沫塑料而要添加发泡剂;有些塑料的热分解温度与成型加工温度非常接近,不加入热稳定剂就无法成型。因而,塑料助剂在塑料成型加工中占有特别重要的地位。用于塑料成型加工品的一大类助剂,包括增塑剂、热稳定剂、抗氧剂、光稳定剂、阻燃剂、发泡剂、抗静电剂、防霉剂、着色剂和增白剂(见颜料)、填充剂、偶联剂、润滑剂、脱模剂等。其中着色剂、增白剂和填充剂不是塑料专用化学品,而是泛用的配合材料。?

如何选择助剂??

塑料配方设计表面看起来很简单,但其实包含了很多内在的联系,为了设计出高性能、易加工、低价格的配方,选择助剂时需要考虑的因素很多,按要达到的目的选择合适的助剂品种,所加入助剂应能充分发挥其预计功效,并达到规定指标。助剂的具体选择范围如下:

◆增韧——选弹性体、热塑性弹性体和刚性增韧材料;

◆增强——选玻璃纤维、碳纤维、晶须和有机纤维;

◆阻燃——溴类(普通溴系和环保溴系)、磷类、氮类、氮/磷复合类膨胀型阻燃剂、三氧化二锑、水合金属氢氧化物;

▲抗静电——各类抗静电剂;

▲导电——碳类(炭黑、石墨、碳纤维、碳纳米管)、金属纤维和金属粉、金属氧化物;

▲磁性——铁氧体磁粉、稀土磁粉包括钐钴类(SmCo5或Sm2Co17)、钕铁硼类(NdFeB)、钐铁氮类(SmFeN)、铝镍;

★导热——金属纤维和金属粉末、金属氧化物、氮化物和碳化物;碳类材料如炭黑、碳纤维、石墨和碳纳米管;半导体材料如硅、硼;?

★耐热——玻璃纤维、无机填料、耐热剂如取代马来酰亚胺类和β晶型成核剂;

★透明——成核剂,对PP而言α晶型成核剂的山梨醇系列效果最好;

●耐磨——石墨、二硫化钼、铜粉等钴类磁粉三大类

●绝缘——煅烧高岭土;

●阻隔——云母、蒙脱土、石英等。

?助剂与塑料匹配

☆红磷阻燃剂对PA、PBT、PET有效;

☆氮系阻燃剂对含氧类有效,如PA、PBT、PET等;

☆成核剂对共聚聚丙烯效果好;

☆玻璃纤维耐热改性对结晶性塑料效果好,对非晶型塑料效果差;

☆炭黑填充导电塑料,在结晶性树脂中效果好

同一种成分的助剂,其形态不同,对改性作用的发挥影响很大。

(1)助剂的形状

○纤维状助剂的增强效果好(助剂的纤维化程度可用长径比表示,L/D越大、增强效果越好,这就是为什么我们加玻璃纤维要从排气孔加入);

○熔融状态比粉末状有利于保持长径比,减小断纤几率;

○圆球状助剂的增韧效果好、光亮度高。

硫酸钡为典型的圆球状助剂,因此高光泽PP的填充选用硫酸钡,小幅度刚性增韧

(2)助剂的粒度

①助剂粒度对力学性能的影响:

粒度越小,对填充材料的拉伸强度和冲击强度越有益;

②助剂粒度对阻燃性能的影响:

阻燃剂的粒度越小,阻燃效果就越好。例如水合金属氧化物和三氧化二锑的粒度越小,达到同等阻燃效果的加入量就越少;

③助剂粒度对配色的影响:

着色剂的粒度越小,着色力越高、遮盖力越强、色泽越均匀;

④助剂粒度对导电性能的影响:

以炭黑为例,其粒度越小,越易形成网状导电通路,达到同样的导电效果加入炭黑的量降低。但同着色剂一样,粒度也有一个极限值,粒度太小易于聚集而难于分散,效果反倒不好。

(3)助剂的表面处理

所有无机类添加剂的表面经过处理后,改性效果都会提高。尤其以填料最为明显,其它还有玻璃纤维、无机阻燃剂等。

表面处理以偶联剂和相容剂为主,偶联剂具体如硅烷类、钛酸酯类和铝酸酯类,相容剂为树脂对应的马来酸酐接枝聚合物。

(二)

我们的配方设计其实也是一样,在设计配方的时候必须要有系统性的思维方式,以消泡剂的选取来谈谈系统性思维的重要性。

谈到消泡就不得不提到著名的斯托克斯公式

气泡的上升速度与气泡的半径的平方成正比,与体系的粘度成反比。

那么我们在解决整个体系消泡的时候“粘度”就是贯穿整个体系的系统性思维的主线。

那么我们来看看

体系中都有哪些助剂对粘度有影响。

分散剂

如果您的体系是有颜填料的话,分散剂的选取的不同会对整个体系的流变特性产生重大的影响,这种影响在一般的体系中的影响权重可能占比不大,或者说我们感觉不到。

但其实仍然对我们的消泡,流平会产生重大影响。这种影响在高固体份或无溶剂体系所占的权重就大到不得不认真考虑了。让我们来直观地看一下在无溶剂或高固体份体系中分散剂对体系的整体流变性能的影响。

未加分散剂选择有问题

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可以看出在无溶剂或高固份环氧体系中无论是有机颜料还是无机颜料适合体系的解絮凝型的分散剂可以把体系的流变类型做到牛顿型(照片右边样品),可见体系在这种流变特性的情况下无论体系粘度有多高,体系中的气泡还是能够