聚烯烃薄膜加工常用添加剂

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薄膜生产中所使用的抗静电剂一般也是含有一定浓度抗静电剂成分的母料,因此,薄膜 中的抗静电剂浓度计算也是用所加入的比例×母料浓度×106得出。 3、注意事项
1)抗静电剂依靠吸附空气中的水分来达到抗静电的目的,因此,它的抗静电效果受到环 境湿度的影响,在高湿度下表现好,而在低湿度下表现较差。
2)抗静电剂在塑料中的迁移速度受材料结晶度的影响,结晶度越高,迁移越慢,因此, 加入抗静电剂的薄膜要充分时效处理,使抗静电剂析出以达到要求的抗静电效果。
抗静电剂 1、简介 抗静电剂是一种能够减少或消除塑料产生静电的一类添加剂。一般通用塑料的表面电阻高达 1016Ω~1020Ω,加入抗静电剂后,可使塑料的表面电阻值降至 1010Ω以下,从而可大大减少塑料 在加工和使用过程中产生的静电现象。 抗静电剂的结构通式为R-Y-X,其中R为亲油基团,X为亲水基团,Y为连接基。分子中非极 性部分的亲油基和极性部分的亲水基之间应具有适当的平衡,与高分子材料要有一定的相容 性,C12 以上的烷基是典型的亲油基团。羟基、羧基、磺酸基和醚键是典型的亲水基。抗静电 剂主要是表面活性剂,按使用方法分为外处理型和内添加型两种。 外部抗静电剂都涂敷在材料的表面,以水、醇或其他有机溶剂作为溶剂或分散剂。当抗静电 剂加到水中的时候,分子的亲油基就会伸向空气一水界面的空气一面;而亲水基则向着水, 随着浓度的增加,亲油基相互平行最后达到最稠密的排列。这样,处理物表面的亲水基就会 比较容易吸附环境的微量水分,形成一个导电层,加速了表面电荷的泄漏。 内部抗静电剂也是一种表面活性剂,只是在塑料加工中添加到树脂中一起塑化成型。其中抗 静电分子是借助聚合物的链段运动而移向表面,吸收空气中的水分,形成均匀的导电层。当 树脂处于熔融状态时,离子型抗静电剂在树脂-空气或树脂-金属(加工机械或模具)的界面 形成最稠密的排列。制品成型后,抗静电剂的极性基(亲水基)都向着空气一侧排列,形成单
加工后含氟聚合物不会停留在挤出物表面,不会在薄膜表面产生喷霜现象,不影响薄膜 表面印刷性能及薄膜表面其他性能(热粘性,热封性,表面张力,静态、动态摩擦系数)。
大量的普通产品中应用。
表 1 列出了用作抗粘剂的典型无机类材料。
类型
表 1. 无机抗粘剂类型 化学名称
天然硅石
二氧化硅
滑石
硅酸镁
合成硅石
人造氧化硅
碳酸钙
天然碳酸钙
陶瓷微珠
人造硅酸铝陶瓷
高岭土
天然硅酸铝
云母
天然硅酸铝钾
表 2 是无机抗粘剂的尺寸和形状的概括。要记住处理抗粘剂颗粒时粒径分布是很重要的。
例如,典型的抗粘剂“DE”(硅藻土或天然硅石)可能具有最高达 44 微米的粒径,普通的 CPP
分子导电层,抗静电剂的表面活性越强,抗静电性能越好,内部抗静电效果持久。 以往的内添加型化学抗静电剂多为低分子化合物,耐久性不理想,目前国内外开发了永久性 高分子抗静电剂。另一种耐久性抗静电方法是向疏水性母体树脂中适当加入亲水树脂,从而 形成一种微相分离结构。亲水性聚合物组分在塑料表面聚集并形成连续的层状分布以构成泄 电通路,即可达到抗静电效果,亲水性聚合物树脂目前以聚氧化乙烯(PEO)的共聚物为主。
擦系数薄膜会导致收卷困难和膜卷喇叭口现象。滑爽剂的慢速析出也使薄膜更容易被电晕处
理,过多的滑爽剂会使电晕处理特别困难,以及薄膜表面润湿张力的快速衰减。
2、浓度的计算
与抗粘剂一样滑爽剂通常状态下也是粉状,为便于使用,一般是将其按照一定的比例加
入到载体树脂中,通过双螺杆挤出机分散并制作成母料。因此,薄膜中的滑爽剂浓度按如下
低分子量物质(如低聚物)向薄膜表面迁移。
解决这一问题的最有效方法是添加抗粘剂,抗粘剂会在薄膜表面微微凸起,造成薄膜表
面凹凸不平使膜与膜之间的接触面最小,增加层间的距离,从而使粘连最小化。
层间粘连会导致摩擦力增加,抗粘剂的加入通常有助于膜与膜之间摩擦系数的降低。摩
擦系数是一个表面在相邻表面上滑动的相对难度的量度,滑动阻力越大摩擦系数值越高。
酰胺用在特定的加工过程中(如:高温挤出涂布或用户定制的混合物来调配临界滑爽和抗粘
性能)。
滑爽剂的效果通常由它所达到的摩擦系数来决定,摩擦系数是用 ASTM D-1894“塑料薄
膜摩擦系数的标准检测方法”检测。摩擦系数是一层薄膜在另一层膜上滑动时所需的力与外
加重力的比值。薄膜粗略地可定义为低滑爽、中滑爽或高滑爽:
所有的传统内部化学抗静电剂都是迁移性添加剂,可进一步分为:阴离子、阳离子和非 离子型。离子型抗静电剂适合在极性树脂如 PVC 中使用。由于其低的热稳定性,离子型抗静 电剂不适合在聚乙烯中使用。非离子型抗静电剂是同时含有亲水基和憎水基的有机化合物。 这些化合物迁移到材料表面,通过氢键结合大气中的水份,形成一个微薄的水层。因此,化 学抗静电剂是依靠大气中的湿气来达到它们消除静电的目的。
3)抗静电剂的效果同时会受到材料中所添加的其它添加剂、填充剂的影响,在配方设计 时要考虑,以免达不到要求的性能。
加工助剂 1、简介
加工助剂又称含氟聚合物加工助剂(PPA),各个公司产品组分不同,总的来说是一个或 多个氟代烯烃的共聚物或氟代烯烃与其他烯烃的共聚物。如偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯 的二元共聚物或三元共聚物,偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯与乙烯或丙烯的共聚物。还有 的是与其他聚合物如聚氧化乙烯、无机物等复配,形成组分更为多样的聚合物的复配物。
聚烯烃薄膜加工常用添加剂
抗粘剂
1、简介
粘连是两层相邻薄膜之间的黏附,这一问题与大多数聚乙烯和聚丙烯薄膜(吹塑或流延)
以及少数的挤出涂布或复合产品相关。
相邻膜层之间发生粘连被认为是因为聚合物无定形区域存在范德华力,它随两层之间的
距离减小而增大,因此当两层薄膜被压在一起时粘连会增加。粘连发生的另一个可能原因是
薄膜通常只有 25 微米,这就不难想象单个的 DE 微粒就可穿过薄膜的两个表面。
类型 天然硅石 滑石 合成硅石 碳酸钙 陶瓷微珠 高岭土 云母
表 2. 无机抗粘剂颗粒的形状及尺寸
平均粒径(μ)
颗粒形状
4-8
不规则
2-5
扁平状
4-5
不规则的球体
2-3
球形
4-7
球形
2-4
扁平状
>10
扁平状
颜色 黄白色到灰色 白到黄色 白色 白到黄白色 白到灰色 白色 黄白到黑色
含氟聚合物加工助剂是利用含氟高分子化合物低表面能的特性,在加工过程中含氟聚合 物有向熔体表面移动,并附着在螺杆和机筒金属表面,形成一层“润滑”的涂层。聚合物“润 滑”涂层是动态平衡的,涂层的形成并达到稳定状态需要有一定时间,约一小时左右,能明 显地显示挤出机的背压,扭矩和熔体表观粘度下降等塑料加工参数的变化。聚合物加工助剂 使用量为200—1000ppm。如果在加工初期用较高浓度的助剂量,能更快地使加工状态趋于稳 定。
R 为树脂中加入的母料比例
C 为母料中抗粘剂有效成分的含量比例
例如:在树脂中加入 3%的有效成分含量为 5%的抗粘剂母料,其抗粘剂浓度为:
3%*5%*1000000=1500ppm。
3、注意事项
1)无机抗粘剂是非迁移性的,因此,在共挤薄膜生产时只需添加在表层树脂中。
2)由于无机抗粘剂的加入会造成薄膜透明度和光泽度的下降,因此,在要求高透明、高
光泽的薄膜中,抗粘剂的添加量要严格控制。同时,要选择粒径小和分布均匀的品种。
3)抗粘剂在载体树脂中的分散是非常重要的,分散不良会导致薄膜表面产生密集细小的
晶点。因此,在选择某一抗粘剂母料时,要先进行小样试验,观察膜面质量状况是否有密集
细小的晶点。
4)在薄膜加工过程中抗粘剂的无机颗粒容易在模口处结集,造成模口污染,导致膜面条 纹。因此,在生产过程中要注意观察膜面状况并及时清理模口。
滑爽剂的效果是因为挤出后能够在薄膜表面析出,不同的滑爽剂具有不同的表面析出和摩擦
系数下降速度。因此,单一的滑爽剂不能够提供给用户所需要的全部应用要求。
通常,链长较短的酰胺具有迅速地表面析出和较低的热稳定性。虽然,最初似乎快速析
出类具有优势,但大多数薄膜加工者更喜欢慢速析出类。这对膜卷储存是有利的,过低的摩
完全分开,或分离距离达到 1.905cm 为止。
抗粘剂可分为无机和有机两类,有机抗粘剂实际上就是滑爽剂。
无机抗粘连剂是非迁移性的,这些非迁移性添加剂适合高温应用,因为它们的融化温度
较典型的聚烯烃挤出温度高得多。抗粘剂的颗粒尺寸和形状以及分散质量是决定其抗粘效果
的关键因素,抗粘剂的正确选择也要根据薄膜的厚度。无机类抗粘剂相对较便宜,最适合在
显而易见,无机颗粒的形状越不规则,其抗粘性能越好。因此,天然硅石和云母因为它
们的不规则形状表现出最适合的抗粘性。而相反的观点则是球形的颗粒具有最小的薄膜表面
机械损伤。
有机抗粘剂会自然迁移到薄膜表面,在两层薄膜之间形成阻隔层(滑爽层)。有机抗粘剂
主要应用在高透明薄膜和脱模剂中。有时,有机抗粘剂和脱模剂这两个术语可以相互替代。
一般情况下,有机添加剂应用在价值高和高附加值的产品中。
2、浓度的计算
由于抗粘剂通常状态下为粉状,为便于使用,一般是将其按照一定的比例加入到载体树
脂中,通过双螺杆挤出机进行分散并制作成母料。因此,薄膜中的抗粘剂浓度按如下方法进
行计算:
P=R*C*106
其中 P 为薄膜中的浓度,单位是 ppm(百万分之一)
定义
摩擦系数
wenku.baidu.com
滑爽剂含量
低滑爽
0.40 - 0.80
200 - 400 ppm
中滑爽
0.20 - 0.40
500 - 600 ppm
高滑爽
0.05 - 0.20
700 - 1000 ppm
对于较粘的树脂如:EVA、共聚物、低密度聚烯烃如茂金属、超低密度聚乙烯和极低密度聚乙
烯等需要更多的加入量。
用在聚烯烃中的最常见的滑爽剂是长链脂肪族酰胺,从油酸酰胺到芥酸酰胺都可应用。
方法进行计算:
P=R*C*106 其中 P 为薄膜中的浓度,单位是 ppm(百万分之一)
R 为树脂中加入的母料比例 C 为母料中滑爽剂有效成分的含量比例 例如:在树脂中加入 3%的有效成分含量为 5%的抗粘剂母料,其抗粘剂浓度为: 3%*5%*100000=1500ppm。 3、注意事项 1)滑爽剂的析出和最终摩擦系数的获得要在挤出后 7-10 天(根据所用的酰胺),绝大 部分的摩擦系数下降发生在挤出后的 24-48 小时内。 2)滑爽剂的添加必须由加工者根据加工方法以及需要的性能决定,有些情况下需要油酸 酰胺的快速表面析出,有些情况下需要慢速析出酰胺。 3)高含量的滑爽剂能够导致薄膜的表面处理问题,以及不利于印刷、复合和热封。 4)滑爽剂的添加量需随薄膜厚度的增加而减少以维持同样的摩擦系数。 5)少量的滑爽剂不仅可以提高手感而且有助加工。
滑爽剂
1、简介
滑爽剂被广泛应用于聚烯烃薄膜加工中,以提高和改善操作性能。由于在自然状态下,
大多数聚烯烃都表现出一定程度的粘性,因此在没有滑爽剂存在下不容易分开和滑动而加工
成包装薄膜。
滑爽剂的作用是减小薄膜之间或薄膜与加工设备之间的滑动阻力。商业上的滑爽剂是化
学品家族中的酰胺类,典型的有“快速析出”的油酸酰胺和“慢速析出”的芥酸酰胺。其它
塑料薄膜之间粘性的标准检测方法是 ASTM 3354-89。通过这一方法,聚乙烯薄膜之间的
粘附力可以用分开两层薄膜所需要的负载表示(单位是 g),测试的最大载荷限定为 200g。它
是通过一个类似分析天平的平衡臂系统来测试,粘连试样的一片膜固定到悬在天平臂端的铝
块上,另一片膜固定在天平基座的固定块上,按 90+10g/min 往天平另一端加砝码直到两片膜
聚乙烯和聚丙烯中常用的抗静电剂有三类:甘油单甘酯、乙氧基脂肪酸胺、乙醇氨基化 合物。
薄膜生产中所使用的抗静电剂一般都是浓缩母料,它通常是一定量的抗静电剂与滑爽剂 的复配体系,因此,在设计薄膜配方时加入有抗静电剂的树脂一般不需要另外添加滑爽剂, 否则,会造成滑爽剂含量过多,导致封口和表面处理困难。 2、浓度计算
含氟聚合物加工助剂是利用氟化合物具有极低的表面能,在塑料加工中能减少加工树脂 分子间的内摩擦,增加熔融速率和熔体的变形性,降低熔体表观粘度,改善总体塑化效果。 同时它在加工树脂中溶解度较低、不相容,在加工过程中从熔体中渗出到熔体表面,在金属 表面形成一个隔离层,降低熔体与流道、模口金属表面的粘着力,减少熔体在运动过程中与 流道壁产生的摩擦,改善加工过程中熔体运动不均匀状态。因此,含氟聚合物加工助剂是指 一类用于改善树脂加工性能,提高产品质量的含有氟代烯烃共聚物的复配物。
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