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史上最全的塑料品种、助剂、工艺详解!
 

   

史上最全的塑料品种、助剂、工艺详解!

 


塑料是以单体为原料,通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物,由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成。


一、塑料组成


塑料的主要成分是树脂。树脂这一名词最初是由动植物分泌出的脂质而得名,如松香、虫胶等,树脂是指尚未和各种添加剂混合的高分子化合物。树脂约占塑料总重量的40%~100%。塑料并不是一种纯物质,它是由许多材料配制而成的。

其中高分子聚合物(或称合成树脂)是塑料的主要成分,此外,为了改进塑料的性能,还要在高分子化合物中添加各种辅助材料,如填料、增塑剂、润滑剂、稳定剂、着色剂、抗静电剂等,才能成为性能良好的塑料。

常见的塑料品种,见表1。

表1  常见塑料品种信息
英文名称
简称
中文学名
俗称
用途
Polyethylene
PE
聚乙烯

食品包装袋、餐具
Polypropylene
PP
聚丙烯
百折胶,塑料
微波炉餐盒
High Density Polyethylene
HDPE
高密度聚乙烯
硬性软胶
清洁用品、沐浴产品
Low Density Polyethylene
LDPE
低密度聚乙烯

保鲜膜、塑料膜等
Linear Low Density Polyethylene
LLDPE
线性低密度聚乙烯


Polyvinyl Chloride
PVC
聚氯乙烯
搪胶
很少用于食品包装
General Purpose Polystyrene
GPPS
通用级聚苯乙烯
硬胶

Expansible Polystyrene
EPS
聚苯乙烯泡沫
发泡胶

High Impact Polystyrene
HIPS
耐冲击性聚苯乙烯
耐冲击硬胶

Styrene-Acrylonitrile Copolymers
AS,SAN
苯乙烯─丙烯腈共聚物
透明大力胶

Acrylonitrile-Butadiene-Styrene Copolymers
ABS
丙烯腈─丁二烯─苯乙烯共聚合物
超不碎胶

Polymethyl Methacrylate
PMMA
聚甲基丙烯酸酯
亚克力
有机玻璃

Ethylene-Vinyl AcetateCopolymers
EVA
乙烯─醋酸乙烯之共聚合物
橡皮胶

Polyethylene Terephthalate
PET
聚对苯二甲酸乙二醇酯
聚酯
矿泉水瓶、碳酸饮料瓶
Polybutylene Terephthalate
PBT
聚对苯二甲酸丁酯


Polyamide(Nylon 6.66)
PA
聚酰胺
尼龙

Polycarbonates
PC
聚碳酸树酯
防弹胶
水壶、水杯、奶瓶
Polyacetal
POM
聚甲醛树酯
赛钢、夺钢

Polyphenyleneoxide
PPO
聚苯醚
Noryl

Polyphenylenesulfide
PPS
聚亚苯基硫醚
聚苯硫醚

Polyurethanes
PU
聚氨基甲酸乙酯
聚氨酯

Polystyrene
PS
聚苯乙烯

碗装泡面盒、快餐盒


二、塑料添加剂


1、抗氧化剂

1)受阻酚抗氧剂。

是塑料材料的主抗氧剂,按分子结构分为单酚、双酚、多酚、氮杂环多酚等品种。分为单酚和双酚抗氧剂,如BHT、2246、双酚A 等产品,因分子量较低,挥发性和迁移性较大,易使塑料制品着色,近年来在塑料中的消费量大幅度降低。单酚和双酚抗氧剂,如BHT、2246、双酚A 等产品,因分子量较低,挥发性和迁移性较大,易使塑料制品着色,近年来在塑料中的消费量大幅度降低。多酚抗氧剂1010 和1076 是目前国内外塑料抗氧剂的主导产品,1010 则以分子量高、与塑料材料相容性好、抗氧化效果优异、消费量最大而成为塑料抗氧剂中最优秀的产品。

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2)亚磷酸酯抗氧剂。

和含硫抗氧剂同为辅助抗氧剂,可分解过氧化物、鳌合金属和路易斯酸,与其他抗氧剂有很好的协同效应,同时赋予塑料热稳定性和光稳定性,钝化有害金属,减缓聚合物的聚合。 亚磷酸酯抗氧剂主要为抗氧剂168[三(1,4 一二叔丁基苯基)亚磷酯],抗氧剂626 [双(2,4 一二叔丁基苯基)季戊四醇二磷酸酯]和抗氧剂618[双(十八烷基)季戊四醇二亚磷酸酯]。168 是国内生产、消费量仅次于1010 的抗氧剂品种,国内生产1010 和1076 的厂家大多数也生产168。626 和618 主要用于300 ℃左右高温加工的塑料材料或制品,作用是有效提高塑料材料的抗高温热氧化能力,同时保持塑料制品的良好外观。

3)含硫抗氧剂。

按分子结构可分为硫代酯抗氧剂、硫代双酚抗氧剂和硫醚型酚类抗氧剂3个品种。国产硫代酯抗氧剂有4 个产品DLTDP、DSTDP、DMTDP、DTDTP。硫代双酚抗氧剂分子中含受阻酚结构,在塑料材料中表现出抗氧性能高、耐热性能好的特点,通常将硫代双酚抗氧剂划分到受阻酚主抗氧剂类型之中。

4)复合抗氧化剂。

不同类型主、辅抗氧剂或同一类型不同分子结构的抗氧剂,功能和应用效果存在差异,各有所长复合抗氧剂由2 种(或2 种以上) 不同类型或同类型不同品种的抗氧剂复配而成,在塑料材料中可取长补短,以最小加入量、最低成本而达到最佳抗热氧老化效果。

2、助剂

塑料助剂的分类方式有多种,比较通行的方法是按照助剂的功能和作用进行分类。在功能相同的类别中,往往还要根据作用机理或者化学结构类型进一步细分。

1)着色剂(色料) 

主要有无机颜料、有机颜料和染料三类。色料一般有粒状、膏状、粉状之分。

2)热稳定剂。

如果不加说明,热稳定剂专指聚氯乙烯及氯乙烯共聚物加工所使用的稳定剂。聚氯乙烯及氯乙烯共聚物属热敏性树脂,它们在受热加工时极易释放氯化氢,进而引发热老化降解反应。

热稳定剂一般通过吸收氯化氢,取代活泼氯和双键加成等方式达到热稳定化的目的。热稳定剂品种大致包括盐基性铅盐类、金属皂类、有机锡类、有机锑类等主稳定剂和环氧化合物类、亚磷酸酯类、多元醇类、个二酮类等有机辅助稳定剂。 塑料异型材是热敏性塑料,因此在塑料异型材的生产加工中,热稳定剂必不可少。热稳定剂中的金属盐可吸收PVC分解出的HCL,塑料型材生产中最常用的为复合铅盐类。

3)加工改性剂
旨在改善塑化性能、提高树脂熔体黏弹性和促进树脂熔融流动的改性助剂,此类助剂以丙烯酸酯类共聚物(ACR)为主。

4)抗冲击改进剂
主要包括氯化聚乙烯(CPE)、丙烯酸酯共聚物(ACR)、甲基丙烯酸酯—丁二烯—苯乙烯共聚物(MBS)、乙烯—乙烯基醋酸酯共聚物(EVA)和丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物(ABS)等。
塑料型材生产中常用的抗冲击剂改性剂主要由以下三类:氯化聚乙烯、聚丙烯酸酯类、乙烯-醋酸乙烯共聚物。

5)阻燃剂
包括阻燃剂与抑烟剂。按照化学组成的不同,阻燃剂还可分为无机阻燃剂和有机阻燃剂。无机阻燃剂包括氢氧化铝、氢氧化镁、氧化锑、硼酸锌和赤磷等,有机阻燃剂多为卤代烃、有机溴化物、有机氯化物、磷酸酯、卤代磷酸酯、氮系阻燃剂和氮磷膨胀型阻燃剂等。抑烟剂的作用在于降低阻燃材料的发烟量和有毒有害气体的释放量,多为钼类化合物、锡类化合物和铁类化合物等。尽管氧化锑和硼酸锌亦有抑烟性,但常常作为阻燃协效剂使用,因此归为阻燃剂体系。

 6)光稳定剂
根据稳定机理的不同,光稳定剂可以分为光屏蔽剂、紫外线吸收剂、激发态猝灭剂和自由基捕获剂。光屏蔽剂多为炭黑、氧化锌和一些无机颜料或填料。紫外线吸收剂所涉及的化合物类型较多,主要包括二苯甲酮类化合物、苯并三唑类化合物、水杨酸酯类化合物、取代丙烯腈类化合物和三嗪类化合物等,激发态猝灭剂多为一些镍的络合物,自由基捕获剂以受阻胺为官能团。

7)填充增强体系助剂
包括碳酸钙、滑石粉、陶土、云母粉、二氧化硅、硫酸钙、粉煤灰、红泥以及木粉和纤维素等天然矿物、合成无机物和工业副产物。偶联剂大致包括长碳链脂肪酸、硅烷类化合物、有机铬化合物、钛酸酯类化合物、铝酸酯类化合物、锆酸酯类化合物以及酸酐接枝的聚烯烃等。 

8) 抗静电剂
包括季铵盐类阳离子表面活性剂,烷基磺酸盐类阴离子表面活性剂,烷醇胺、烷醇酰胺和多元醇脂肪酸酯等非离子表面活性剂等。

9)润滑剂和脱模剂
包括烃类(如聚乙烯蜡、石蜡等)、脂肪酸类、脂肪醇类、脂肪酸皂类、脂肪酸酯类和脂肪酰胺类等。硅油类物质是工业上应用最为广泛的脱模剂类型。 

10)分散剂
包括烃类(石蜡油、聚乙烯蜡、氧化聚乙烯蜡等)、脂肪酸皂类、脂肪散酯类和脂肪酰胺类等。 

11)交联剂
常见的类型如有机胺和有机酸酐类化合物。另外,紫外线辐射交联工艺中所使用的光敏化剂也可视作交联助剂看待。
 
12)防霉剂
常见的品种包括有机金属化合物(如有机汞、有机锡、有机铜、有机砷等)、含氮有机化合物、含硫有机化合物、含卤有机化合物和酚类衍生物等。

3、增塑剂

偏苯三酸酯类(TOTM)、对苯二甲酸二辛酯、一缩二乙二醇二苯酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二甲氧基乙酯、已二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、柠檬酸三丁酯、柠檬酸三辛酯、乙酰柠檬酸三丁酯、马来酸二丁酯、马来酸二辛酯、 

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