改性塑料配方功效的技术优化

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收稿日期: 2009- 05- 11
过加工关和实现功能化。
通常, 塑料改性用各种 添加剂按照表 1 中的分类
予以区分。
表 1 塑料改性用添加剂分类
T ab. 1 T y pes o f the additiv es used fo r plastics modification
添加剂类别
具体品种
加工助剂
因此, 在塑料改性过程中, 到底引入的是良药还是 毒药, 需要分辨清楚; 或者因为引入良药, 由 其带来的 副作用又需要我们引入其他良药, 如此循环, 其后果是 配方越来越复杂, 成本越来越高, 产品品质越来越难以 控制; 或者引入的药良毒各半, 在副作用较小的情况下 利用其某些性能; 或者使用/ 一剂一能0 的专攻方法; 或 者使用/ 一剂多能0 的性价比解决方案; 亦或是原料标 准统一下的配方研制等诸多问题, 都需要我 们在实践 中一步一步地积累。
依据上述理念, 助剂研究者积极开展助 剂化合物 的构 效关系研究, 成功开发许多集多种功能于一身的 添加剂。但这类多功能助剂的应用效率不够高, 多重 功能中每一种功能都不能达到最佳效果。为了弥补单 一功效的不足, 又不得不在配方中引入专用 高效添加 剂。这些专用添加剂的引入又带来其他一些副作用, 此时, 再用另外一些添加剂来调配这些副作用的影响。 陷入/ 补药 ) 毒药 ) 补药0 的恶性循环, 导致塑 料改性 配方设计复杂化。为了体现专剂专能的高效性, 一些 技术人员又将单功能助剂进行复合, 以期取 得良好的 效果。这种复合技术在实践中取得了良好的效果, 形 成了许多性能优异的产品, 如抗氧剂 B215、科聚亚的无 尘助剂包等。这种复合多是不同类型助剂的复合, 仅 是从工艺上方便了下游客户的使用。
增塑剂、内外润 滑剂、抗氧剂、热稳定 剂、结晶 促进 剂、 偶联剂、冲击改性剂、脱模剂等
功能性添加剂
光稳定 剂、抗氧 剂、抗静 电剂、阻燃剂、成核剂、荧光 增 白剂、着色剂、抑菌防霉剂、流滴剂、消雾剂、发泡剂等
特殊功能助剂 引发剂、缚酸剂、交联剂、固化与固化促进剂、无机粉体等
技术人员在 进行目标 明确的 改性 塑料产 品开发 时, 经常采用性能目标倒推法。即根据产品需要达到 的目标性能, 选用对应的功能 性添加剂。如矿用塑料 管一般采用导电粉末来解决静电问题; 家用电器塑料 外壳采用耐黄变的添加剂来解决长期使用过程中出现 的黄变问题等。改性塑料功能化多以功能性添加剂的 合理选择和引入来实现。理论和实践经验丰富的技术 人员, 则可根据性能需求, 按照/ 结构决定性能、性能决 定 应用0 的原 则进 行添 加 剂具 体 结 构、类别 和 型 号 的选 择, 以达到最佳的应用效果。
Abstract: It w as sugg est ed in t his paper t hat the f ormulat ion fo r plast ics mo dificat ion sho uld be sim plif ied. Mor e att ent ions shoul d be paid on the resin it self and funct ional addit ives. T he employment of crystallizat ion mo difiers and f lame r et ardants w ere also discussed. Key words: modif icat ion; plast ics; f orm ula; eff ect ; addit iv e; resin; opt imizat ion
塑料改性技术研发的思路和原则与人们为了强身 健体而采用的服药模式还是有许多相通之处的。药物 进补是要获得其补身性能, 但可能为此付出 同时摄入 毒药的代价。更可怕的是对于这种代价的付出我们没 有任何察觉。而察觉时再予以新的补药除之, 则带来 了/ 补药 ) 毒药0 的恶性循环, 这更是我们所 不愿看到 的。
2009 年 9 月
中国塑料
#3#
因此, 尽量使树脂基本性能指标标准化, 尤其是对 树脂应用性能影响较大的指标标准化将有利于塑料改 性的配方设计, 提升配方设计效率。 2. 2 客观对待再生塑料的循环利用
为了提高石化资 源的利用率, 延长石化 产品的生 命周期、节约合成树脂、减少碳排放、降低成本, 塑料的 再生循环利用是必由之路。但是, 毋庸置疑 的是热塑 性合成树脂及其改性产品历经光、热、氧、机械力、环境 因素等环节后会产生程度不一的降解, 力学性能、安全 性能、电性能等都会降低。简单地将回收塑 料视为基 体树脂的替代物, 期望得到全新材料的综合 性能是不 现实的。甚至有企业处于良好的愿望, 提出 借助添加 剂的功效, 将结晶性、耐热性、熔体流动性等 性能迥异 的不同化学结构的回收塑料共混在一起, 得 到理想的 材料性能指标, 这也是不切实际的。
第 23 卷 第 9 期 2009 年 9 月


中国塑料
CHINA PLASTICS
改性塑料配方功效的技术优化
V ol. 23, N o. 9 Sept. , 2009
陈 宇1, 崔 正2, 王朝晖1 , 张 胜2
( 1. 广东华南精细化工研究院, 广东 新会 529141; 2. 北京化工大学材料科学与工程学院, 北京 100029)
/ 通用塑料工程化, 工程塑料功能化0是塑料改性 技术的目标。采用任何一种合金、共混、复合( ABC) 路 径, 都不应忽视基体树脂的品种与性能的优化。 2. 1 基体树脂的基本物性指标体系有待完善
目前市场上可供选择的专用树脂品种确实供不应 求, 但这并不是优化选择基体 树脂的最大障碍。障碍 来自基体树脂的选择标准不确定、不统一。通用塑料 ( 如聚乙烯、聚丙烯等) 由于使用历史长、用量大、应用 领域广、树脂 合成与应 用技术比 较成熟, 分别 有薄膜 级、注塑级、流延级、纤维级等不同用途和加工方式的 树脂牌号。技术人 员可以根 据应用环 境和性 能的不 同, 结合长期工作经验进行相 应选择。工程塑料基体 树脂的选择就变得复杂和困难了。很多工程塑料用基 体树脂的初始用途是纤维, 如聚酯( PBT 、PET 、PP T ) ; 聚酰胺( PA6、PA66) 、聚苯硫醚( PPS) 等。其基本出厂 指标多为特性黏度。很少有厂家主动提供其熔体流动 速率、熔点、结晶温度和玻璃化转变温度等。塑料改性 企业单单以一个特性黏度是不足以判定基材的适用性 的。而且不同厂家生产的特性黏 度相同的聚酯、聚酰 胺树脂的熔体流动速率、相对分子质量分布、基础力学 性能又有较大差异, 更不用说酸值、端基( 端羧基、端羟 基、端氨基等) 含量、催化剂残留量、相对分子质量及其 分布等微观性能指标。选择依据不同给塑料改性配方 的研制带来了很多困难, 使得改性塑料产品的预期性 能无法完全统一。因此, 改性塑料企业在选择工程塑 料基体树脂时应 根据目 标产品的 性能来选 择基体树 脂。
摘 要: 以 人们寄希望于药补治病的/ 服药模式0 为例, 指 出了改 性塑料 技术开发 存在的 误区, 提出应 简化塑 料改性 配方, 加强树脂原料和功能性添加剂的选择与配伍使用, 并结合结晶改性、阻燃技术等对此进行了阐述。 关 键 词: 改性; 塑料; 配方; 功效; 助剂; 树脂; 优化 中图分类号: T Q 320 文献标识码: A 文章编号: 1001- 9278( 2009) 09-0001- 06
回收塑料的再生产品自然有其合理的适用范围和 领域。只是以回收塑料的成本获取全新材料的性能与 应用不切实际。更不可取的是, 以全新材料的环境、卫 生、安全法规的符合性掩盖再生塑料的诸多缺陷, 这将 遗患无穷。
3 多功能改性塑料配方组分的简约化
起初, 添加剂 应用的目标明确又简单。一 种添加 剂主要解决一种问题。随着研究的深入和新产品的不 断推陈出新, 发现某些添加剂具有多重功效, 如科莱恩 公司的光热稳定剂 SEED 和汽巴公司的受阻胺光稳定 剂和阻燃剂 116。因此, 塑料添加剂的应用研发存在着 两种理念。一种是专剂专能, 一剂一效; 另一种是一剂 多效, 即一种助剂可提供多种功能性。
Technical Optimization on the Effect of Modified Plastic Formula
C H EN Yu1, CU I Zheng2, W AN G Zhao- hui1, ZH AN G Sheng2
( 1. Guang dong H uanan Fine Chemica l Research Inst itute, Xinhui 529141, China; 2. Co llege of M aterials Science and Engineering , Beijing U niver sity o f Chemical T echno log y, Beijing 100029, China)
调整配方 是实现 塑料改 性应用 目标的 捷径。但 是, 将塑料改性配方视为诊治塑料改性技术 缺陷的处 方, 往往误导塑料改性技术, 影响其发展与提高。本文 谨就多年从事塑料助剂的合成与应用研究的体会发表 几点拙见。
1 改性塑料配方研发的误区) ) ) 服药模式
改性塑料配方的关注焦点往往集中于加工助剂和 功能性添加剂的选择。为了改善基体树脂的性能, 满 足应用环境所必需的性能要求和加工需求, 通过加工 助剂和功能性添加剂的选择及配伍来帮助改性塑料通
2 基体树脂的正确选择是改性塑料功效 的保障
随着塑料加工业的蓬勃发展, 塑料产品在多个领 域成功地替代了金属、木材、甚至石材等天然材料。依 托合成树脂的可塑性, 各种功能通过配方调整技术引 入到改性塑料中, 各种功能对应的添加剂也在行业内 形成共识, 助剂的选 配几乎成 为标准化 的规范 行为。 为此产生了许多/ 万金油0式的加工助剂或功能性添加 剂。例如, 增塑剂的选择不超过 5 种, RoH S 对应的溴 系阻燃剂不超过 4 种, 抗氧剂的选择大都没超过 3 种。 但是, 有一个关键问题常常被忽视, 即塑料改性技术的 精力过多地放在功能性添加剂的选配, 过少的精力放 在基体树脂的选择与调配。这必将导致塑料改性技术 舍本逐末。因为塑料改性的目的是对基体树脂性能的 改善和功能的引入与提升, 不是基体树脂与各类助剂 的简单掺混与共挤。
# 2#
改性塑料配方功效的技术Leabharlann Baidu化
改性塑料配方引入功能性添加剂的方式好比人类 为了维护身 体健康, 纷纷通 过服药强 身来延 年益寿。 现阶段各种各样的健康书籍更是层出不穷。人们将延 年益寿的希望过多寄托在各种药物上, 为了 得到某种 功效而服用某种药物。在特定环境中, 得到 药物特定 功效的同时也要承受其他已知或未知的负面效果, / 是 药三分毒0。比如胃药/ 盐酸雷尼替丁0 就一直存在着 较大的副作用问题, 而牛黄解毒片是否无毒 也已存在 着争议。产生这种问题的原因又是多方面的。
/ 一效一剂0成为改性塑料配方设计的基本原则; / 一剂多效0成为 塑料助剂 开发的目 标。二 者并不矛 盾, 殊途同归, 都 是为 了提 高 改性 塑料 配方 的效 率。 为了实现期望中的塑料改性的理想效果, 各种添加剂 的使用越来越频繁。然而, 是否各种添加剂复合使用 就一定能达到我们 的理想 预期呢? 使 用者确 信改性 塑料的功能来自大量的各种类型的添加剂, 却忽视了 功能性添加剂之间是有相互影响的, 既可能有预期的 正向作用, 甚至 存在 各种 正 向作 用的 叠加 和协 同效 应, 也存在 副作用, 甚至相 互之间的 反协同效 果。人 们从复合抗氧剂 B215 的广泛应用体会到助剂正向作 用的协同效果; 另 外, 人 们也从酸 性配方组 分环境下 受阻胺耐候体系的 提前失 效品尝 了反 协同作 用。为 了赋予改性塑 料特定的 功能而引 入添加剂 可能在使 用过程中给操作者、环境、接触物 品带来多 种不同的 影响, 这尚未引起助剂生产与使用者足够的重视。近 年来, 以 RoH S、WEEE、REACH 等 为典 型 代表 的环 保法规给塑料 助剂及改 性塑料行 业带来的 压力和影 响足以说明问题。
塑料改性是基体树脂、加工助剂和/ 或功能性添加 剂、加工工艺等配方、加工、装备技术的集成。塑料改 性涵盖的技术领域广, 涉及的技术要点多。目前, 越来 越多的工程技术人员把关注焦点过多集中于组分的选 配, 逢塑料改性必谈配方。诚然, 配方是塑料改性的重 要环节之一, 但研发或者生产技术人员仅仅 关注配方 是远远不够的。
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