在复配助剂配方的研究过程中,一方面要根据塑料的性能及其制品品质的要求,另一方面也要考虑助剂的相互作用,以达到最优化。
当前,助剂的复配应用已经成为助剂行业的一个重要发展趋势。尽管还没有具体的统计数字,但从有关报道和国外产品介绍可以估计,国外助剂行业的复配使用已经占了很大比重,而我国的助剂复配研究和应用还处于起步阶段,但发展很快。
1.塑料助剂的复配应用介绍
最近几十年来,塑料的研究和应用得到了迅速的发展。当前,塑料在日用品以及工业、建筑等许多领域都取代或者部分替代了传统材料,尤其是最近几年,全世界塑料生产的总吨位每年都超过了一亿吨,按体积计算则已经超过了钢铁,为了拓宽塑料的应用领域,增强塑料的加工性能和应用性能,延长塑料的使用寿命,人们在塑料中加入各种添加剂,这些添加剂统称为塑料助剂。主要包括:抗氧剂,增塑剂,热稳定剂,光稳定剂,抗静电剂,填充剂,抗冲击改性剂,防霉剂,杀菌剂,着色剂(颜料),阻燃剂,发泡剂等几大。随着塑料工业的发展,助剂也成为一个快速发展的新兴行业。
一般情况下,一种塑料制品中需要加入多种助剂。人们在实验和生产中发现:许多单一的某种助剂总是存在着这样或者那样的缺陷,使助剂的使用效果不好;或者要达到好的使用效果,就必须加大助剂的使用量(这样可能会影响塑料的其它性能并增大生产成本);而有些助剂之间能够相互作用,相互削弱或者增强彼此的使用效果,因此就有人提出将塑料助剂复配使用,有选择地把几种能够相互增强彼此作用效果的助剂配合使用,以达到减少价格比较昂贵的助剂的使用量,降低生产成本,并且增强制品的品质或者加工性能的目的 。
所谓助剂的复配应用技术,就是把同一类助剂中的不同品种,或者不同种类的助剂,或者助剂与助剂增效剂复合优化,配合使用,使其性能互补,相互增强彼此的作用效果。助剂的复配应用可以有下列优点:
(1)减少价格比较昂贵的助剂的使用量,从而降低生产成本,并且尽量减少因为助剂的加入而对塑料其它性能的影响;
(2)增强助剂的使用效果,因而提高塑料的加工性能及其制品的品质;
(3)可以根据用户的要求将助剂复配成为助剂母料直接用于塑料,避免用户再次配料。
2 助剂复配应用原理
根据助剂作用原理的理论研究成果,综合现有的助剂复配经验,助剂复配应用的原理主要有以下几类:
(1)助剂作用的几种机理同时进行,如阻燃剂的阻燃机理有捕捉燃烧过程中产生的自由基,形成不可燃的保护层,吸收燃烧产生的热量,形成不可燃的重质气体或者物质隔离层,稀释氧气和可燃性气体等几类。若将具有这几种阻燃机理的阻燃剂复配合作,就能提高阻燃效果。
(2)助剂之间或者助剂与助剂增效剂之间发生反应,如阻燃剂Sb2O3与卤系阻燃剂的复配使用,在塑料燃烧过程中会产生SbX3重质不燃性气体覆盖于材料表面,从而隔绝氧气与塑料的接触,起到阻燃增效的作用,抗氧剂增效剂SBOT与酚类抗氧剂,胺类抗氧剂的复配应用原理也属于这一类。
(3)助剂作用的条件互补,如无机阻燃剂ATH(三水合铝)与(MgOH)2的复配使用,ATH的分解温度是220℃,而Mg(OH)2的分解温度是430℃,二者复配使用,就可以弥补因ATH的热分解温度比较低而使材料的高温阻燃性能差的缺陷,也能弥补因Mg(OH)2的热分解温度比较高而使塑料的低温阻燃性能差的缺陷,使塑料在高温和低温条件下都具有良好的阻燃性能。
(4)一种助剂或者助剂增效剂保护另一种助剂,使其在与塑料的相容性,耐抽提性等方面有更大的提高,从而增强其作用效果。
(5)不同助剂之间具有协同效应,彼此之间的性能互补。例如,环氧大豆油是一种新兴的无毒增塑剂,但它也可以兼用作热稳定剂使用。因为环氧大豆油能与有机锡热稳定剂发生协同效应,长期发挥热稳定性和光稳定性作用,可以减少价格昂贵的有机金属盐稳定剂的用量,所以将增塑剂环氧大豆油与热稳定剂有机锡复配使用可以取得比较好的经济效益。再例如,亚磷酸盐是一种优良的阻燃增塑剂,但它还能增强受阻酚类抗氧剂的使用效果,增强制品的光稳定性。
3 助剂复配应用技术
当前,助剂的复配应用技术主要有以下几种类型:
(1)相同种类助剂中不同品种的复配使用。这类复配技术的原理基本上都是使助剂作用的几种机理同时进行。当前已经实现应用的多种PVC加工用润滑剂的配合使用,阻燃剂的复配使用,多种热稳定剂的复配使用,抗静电剂HALS系列品种的复配使用等。
(2)不同种类助剂的复配使用。
(3)助剂与助剂增效剂的复配使用。助剂增效剂本身并没有助剂的作用,但它能增强助剂的作用效果,减少助剂的使用量。