塑料助劑是當下塑料生產和應用過程中必不可少的一環，助劑也是為塑料進一步賦能和拓展應用領域的重要手段。

 

        如何打造優質高效的助劑配方？今天我們梳理盤點了業內普遍存在的 10 個塑料助劑配方的要點——

 

        01、不同需求下的不同助劑

 

 

 

        隨著技術進步，助劑的種類和功能越來越多。與此同時隨之而來的則是市場高速變化的需求，助劑務必需要“對癥下藥”，根據不同需求使用不同助劑，以上是我們梳理的選擇參考。

 

        02、表面處理

 

        助劑的表面處理是比較容易疏忽的環節，助劑是否能與樹脂有著良好的相容性，決定了助劑能否在材料中達到需要的效果，保證設計指標完成，并在使用壽命其內效果持久且良好，包括耐抽提、耐遷移、耐析出等。

 

        例如，大部分配方要求助劑與樹脂均勻分散，而一些阻隔性配方則希望助劑在樹脂中能夠以層狀分布。

 

        除了表面活性劑等少數助劑外，與樹脂良好的相容性是發揮其功效和提高添加量的關鍵。

 

        因此，必須設法提高或改善其相容性，如采用相容劑或偶聯劑進行表面活化處理等，偶聯劑如硅烷類、鈦酸酯類和鋁酸酯類是目前市場較為主流的選擇；而相容劑現在采用較多的是馬來酸酐接枝聚合物。

 

        所有無機類添加劑的表面經過處理后，改性效果都會提高。尤其以填料最為明顯，其它還有玻璃纖維、無機阻燃劑等。

 

        03、助劑用量

 

        助劑用量也是關鍵之一。這不僅關乎材料的成本控制，更重要的是許多助劑有添加閾值，超過一定量可能會取得反效果。

 

        比如導電助劑，只需添加到形成電通路后即可，再繼續添加也不會有更好的導電效果，抗靜電劑也是如此，只需在表面形成泄電荷層即可；

 

        但對于其他的許多助劑來說，添加量過多會影響產品的性能，所以目前，相同效果下添加量更少的助劑產品會更受到市場的歡迎。

 

        04、助劑與其他組分的關系

 

        A、協同作用

 

        協同作用指的是塑料配方中，兩種或兩種以上的添加劑同時加入時，其效果要高于單獨加入的平均值，即“1+1＞2”。

 

        比如在抗老化配方中，兩種羥基鄰位取代基位阻不同的酚類抗氧劑并用有協同效果。

 

        協同效果最明顯的場景就是在阻燃材料中有所體現，比如目前常用的磷氮符合阻燃體系，或者是鹵銻復合阻燃體系中，鹵系阻燃劑就可以和 Sb₂O₃ 反應生成 SbX₃，可以進一步達成隔離氧氣、增大阻燃效果的目標。

 

        B、對抗作用

 

        對抗作用相對于協同作用，指兩種或以上添加劑加入時，效果還不如單獨加入的平均值，即“1+1＜2”。

 

        同樣以抗老化和阻燃為例。抗老化配方中，當 HALS 類光穩定劑與硫醚類輔抗氧劑同用時，硫醚類會滋生酸性成分，將大大抑制 HALS 的光穩定作用；

 

        阻燃配方中也同樣如此：當鹵系阻燃劑，亦或是紅磷和有機硅類阻燃劑并用時，阻燃效果會有明顯的降低。

 

        05、混合問題

 

        A、分次加入

 

        對于助劑量較大的配方來說，填料或助劑在生產過程中需分次加入。比如 150 份氫氧化鋁的無鹵阻燃 PE 料，就需要在加料斗和側加料口進行兩次加料，否則造粒過程會出現問題；

 

        此外比如偶聯劑等助劑，一般工藝會采用三次噴入，以獲得更均勻分散的偶聯效果。

 

        B、加料順序

 

        對于復合助劑的配方，比如 PVC 或填充母料配方等，加料順序也是值得注意的關鍵點。一般來說在 PVC 中需先加入填料，在混合、升溫后可以有效去除添加填料產生的水份，有利于后續偶聯劑的處理，此外，外潤滑劑也要最后再加，否則會影響其他物料的混合均勻度。

 

        06、配方負面影響

 

        所有塑料助劑配方的設計中，最小化或不對原料樹脂的基本機械性能產生負面影響是最基本的設計思路。但實際生產過程中我們會發現，提高某一性能時，很有可能會降低其他性能。

 

        比如高填充配方對于復合材料的力學性能影響很大，制品的沖擊性能和拉伸強度都會大幅度下降，此外還可能影響其流動性，加工性能也會相應變差。

 

        目前常見的做法是，如果制品對復合材料的力學性能有具體的要求，則需要在配方中做相應的補償，比如在配方中加入定量的彈性體，來彌補沖擊性能，或是添加潤滑劑，提升流動性。

 

        07、常受影響的性能

 

        A、沖擊性能

 

        目前大部分無機材料和部分有機材料助劑都會在一定程度上降低配方的沖擊性能，為了補償這一缺陷，一般會如我們上文所說，添加彈性體來解決這一問題。

 

        比如在填充體系的 PP/滑石粉/POE 配方，或者阻燃體系的 ABS/十溴/Sb₂O₃/增韌劑 配方中，會添加相應的彈性體來提升沖擊強度。

 

        B、透明性

 

        絕大多數無機材料都會影響樹脂的透明性，選擇折光系數和樹脂本體相近的無機材料會減小對透明性的影響。近年來由于 HDPE 塑料袋的盛行，推動透明填充母料的發展，加入特殊品種的滑石粉會減少透明性的影響。此外，在阻燃材料中，膠體五氧化二銻也不會影響透明性。

 

        此外，部分有機材料也會影響透明度，以 PVC 增韌配方為例，除了甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、苯乙烯三元共聚物（MBS）之外，CPE、EVA 和 ACR 都會影響 PVC 的透明性，所以 MBS 成為了 PVC 增韌/抗沖擊改性配方中的熱門選擇。

 

        C、顏色性

 

        在配方設計時，要注意助劑本身的顏色及其給樹脂帶來的變色性。有些助劑本身顏色很深，這會影響制品的顏色，難以加工淺色制品。如炭黑為黑色，只能加工深色制品。

 

        此外和炭黑相似的石墨，以及紅磷、二硫化鉬等都自帶顏色，作為配方時均會改變成品的顏色。此外，諸如硅灰石這種本身為白色，但在經過高溫反應后則會變為灰色的助劑也要注意。

 

        D、導熱性能

 

        提高塑料的導熱性一般會加入金屬填料或者碳基導熱劑，但這類助劑再添加后也會提高樹脂的導電性能，如果制品要求材料具有絕緣性質的話，此時就要注意。

 

        諸如線路板、接插件、封裝材料等等，這些都會同時要求絕緣和導熱性能，所以此時就要選擇陶瓷類金屬氧化物以滿足需求。

 

        08、配方的額外性能

 

        A、流動性

 

        大部分無機填料都影響加工性，如加入量大，需要相應加入加工改性劑以補償損失的流動性，如加入潤滑劑等。一般的改性配方都需加入適量的潤滑劑，保證適當的可加工性能，以保證制品的成型，并對加工設備和使用環境無不良影響。

 

        有機助劑一般都促進加工性，如十溴二苯醚、四溴雙酚 A 阻燃劑都可促進加工流動性，尤其四溴雙酚 A 的效果更明顯。

 

        B、耐熱性

 

        助劑需滿足在加工過程中不分解、蒸發的要求，但除了發泡劑、引發劑和交聯劑等因功能需要必須要分解的除外。

 

        C、其他功能

 

        除了上文所說，助劑需要對原材料的加工性能、機械性能負面影響降到最低的同時，還要盡可能保證對設備的磨損和腐蝕較小，且加工時不釋放有毒氣體，以滿足各項法律法規以及成本方面的要求。

 

        09、助劑價格&來源

 

        在滿足配方的上述要求基礎上，配方的價格越低越好。在具體選用助劑時，對同類助劑一定要選低價格的種類，具體有以下五點：

 

        盡可能選擇低價格原料——降低產品成本；

 

        盡可能選庫存原料——不用購買，保證流動資金

 

        盡可能選當地產原料——運輸費低，可減少庫存量，節省流動資金；

 

        盡可能選國產原料——進口原料受外匯、貿易政策、運輸時間等因素影響大；

 

        盡可能選通用原料——新原料經銷單位少，不易買到，而且性能不穩定。

 

        10、注意事項

 

        這里將列出部分具體材料在加工生產過程中需要重點注意的事項，可供參考：

 

        氫氧化鋁分解溫度較低，目前無法適用于 PP 材料，只能用于 PE；四溴雙酚 A 同上，不適用于 ABS 阻燃體系；

 

        大部分有機染料不適合耐高溫、需高溫加工的工程塑料；

 

        大部分香料的分解溫度都低于 150 ℃，故只能用于 EVA 等需要低溫加工的樹脂為載體；

 

        改性塑料配方因加工過程中剪切作用強烈，故推薦加入抗氧劑，防止熱分解發生，材料產生黃變問題。

 

        轉自——鏈塑網公眾號

 

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