第二節(jié)　塑料助劑的種類

塑料助劑是塑料工業(yè)中為使聚合物配料能順利成型加工及獲得所需應(yīng)用性能而添加到塑料基體樹脂中的化學品，又稱為“塑料添加劑”。塑料助劑能彌補塑料材料本身的不足，提高加工性能和改善某些應(yīng)用性能，賦予塑料各種新的寶貴性能。

塑料助劑在聚合物中的添加方式包括：①在聚合物聚合過程中或在聚合物后處理過程中加入；②在樹脂成型加工前配料時摻混；③在塑料制品表面進行涂敷、浸漬等處理。

塑料助劑有的僅改變聚合物的物理性能，聚合物的結(jié)構(gòu)不會發(fā)生變化，如增塑劑、填充劑、潤滑劑、高分子抗沖擊劑、著色劑、增強纖維、阻燃劑等；而有的則能使聚合物結(jié)構(gòu)發(fā)生或多或少的變化，如交聯(lián)劑、固化劑（專用于熱固性樹脂）、偶聯(lián)劑等。

塑料助劑很大程度上彌補了高聚物材料本身的不足，并賦予其產(chǎn)品各種寶貴的性能。塑料助劑的種類和品種繁多，而且新助劑不斷涌現(xiàn)，很難全面一一概括。一般按助劑的功能進行分類，包括穩(wěn)定化助劑、改善力學性能助劑、提高加工性能助劑、柔軟化與輕質(zhì)化助劑、改變表面性能助劑、改變色光助劑、阻燃抑煙助劑及其他。各大類中又包含若干小類。

一、穩(wěn)定化助劑

該類助劑能使塑料對熱、光、氧、霉菌等的作用產(chǎn)生穩(wěn)定作用。它們可以阻止或延緩聚合物在儲存、加工及使用過程中的老化（或劣化），或提高聚合物在成型加工中的熱穩(wěn)定性。

（1）抗氧劑　大多數(shù)聚合物都能與氧反應(yīng)，尤其是在熱加工和受日光照射時，氧化反應(yīng)速率更快，致使制品的使用壽命縮短。按其作用機理，抗氧劑具有抑制自由基連鎖反應(yīng)和分解氫過氧化物兩種作用。自由基抑制劑稱為主抗氧劑，它包含胺類和酚類兩大系列；氫過氧化物分解劑又稱為輔助抗氧劑，主要包括硫代酯和亞磷酸酯兩類，它通常與主抗氧劑并用。

（2）光穩(wěn)定劑　紫外線輻射作用是高聚物戶外老化極重要的原因，光穩(wěn)定劑即紫外線防護劑能延緩光氧化作用，延長其戶外使用壽命。按其作用機理又分為光屏蔽劑（如炭黑、鈦白粉、氧化鋅等）、紫外線吸收劑（如二苯甲酮、水楊酸酯、苯并三唑、三嗪、取代丙烯腈等）、光猝滅劑（主要是能猝熄光激發(fā)態(tài)高分子的有機鎳絡(luò)合物）。

（3）熱穩(wěn)定劑　主要用于聚氯乙烯、氯乙烯共聚物、聚偏二氯乙烯以及其他含氯樹脂和含鹵素助劑。結(jié)構(gòu)缺陷導致PVC等含氯樹脂在加工受熱過程中很容易發(fā)生降解脫HCl，產(chǎn)生嚴重危害。因此，熱穩(wěn)定劑對PVC產(chǎn)品具有十分重要的意義。它包括堿性鉛鹽類、金屬皂類、有機錫類等主穩(wěn)定劑和環(huán)氧化合物、亞磷酸酯、多元醇等輔助熱穩(wěn)定劑。

（4）防霉劑　一些塑料制品易受霉菌等微生物的侵蝕而發(fā)霉，導致表面質(zhì)量下降，發(fā)生微生物降解和老化。如冰箱密封條和內(nèi)層添加抗菌劑能有效阻止細菌滋生。

（5）金屬鈍化劑　某些具有變價的過渡金屬離子如鈷離子、銅離子、鐵離子，尤其是電線電纜中的銅離子能加速高聚物的氧化反應(yīng)。金屬鈍化劑能減緩金屬離子的催化氧化作用而使聚合物穩(wěn)定，又稱為鈍化劑或抑制劑，實際上是一些能與金屬離子螯合的有機螯合物。

此外，還有具有特殊功用的塑料穩(wěn)定化助劑，包括抗臭氧劑、防輻射劑。

二、改善力學性能的助劑

該類助劑可使塑料制品的力學性能如沖擊強度、拉伸強度、模量、耐蠕變性能等得到改善。

（1）交聯(lián)劑和助交聯(lián)劑　凡能使高分子發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的物質(zhì)都稱為交聯(lián)劑，為提高交聯(lián)效率而使用的助劑稱為助交聯(lián)劑。交聯(lián)使高分子鏈之間形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而增強材料的力學性能。有機過氧化物是使用最廣的交聯(lián)劑。

（2）固化劑　主要用于液態(tài)熱固性樹脂的固化，實質(zhì)上也是交聯(lián)劑。環(huán)氧樹脂的常用固化劑有胺類、酸酐、低分子聚酰胺等；其他熱固性樹脂如酚醛樹脂、不飽和聚酯、醇酸樹脂、脲醛樹脂也都有相應(yīng)的固化劑。橡膠的交聯(lián)過程則稱為硫化，其交聯(lián)劑為硫黃及硫化物。

（3）抗沖擊劑（增韌劑）　許多塑料（如聚苯乙烯、聚丙烯）沖擊強度較低，不能滿足實際使用要求。橡膠類物質(zhì)如ABS、MBS、CPE、EVA等能改善其沖擊性能。凡能提高塑料沖擊強度的助劑均為增韌劑。

（4）增強劑　是指通過纖維類材料或其他增強材料使塑料的拉伸強度和撓曲強度比原塑料顯著提高的助劑。廣義地說，增強改性屬于填充改性的范疇。增強與填充的區(qū)別是，增強材料能大大提高塑料的拉伸強度和撓曲強度，而填充材料則可能提高不明顯，甚至降低材料的這些性能。

增強劑主要為具有一定長徑比的纖維類材料，如玻璃纖維、碳纖維、有機高分子纖維、晶須等，除此之外，片狀材料也同樣可以起到增強的作用，如云母、氧化鋁、硼化鋁和碳化硅等六角形片晶；玻璃、金屬和陶瓷也可人工做成薄片狀填料使用，同樣具有增強效果。

（5）相容劑與偶聯(lián)劑　相容劑主要是一些接枝或嵌段聚合物以及通過化學改性的樹脂。它借助于分子間的鍵合力，促使不相容的兩種聚合物結(jié)合成一體，進而得到穩(wěn)定共混物。相容劑分子中具有分別能與兩種聚合物進行物理或化學結(jié)合的基團，改善界面結(jié)合情況，使兩種聚合物之間的粘接力增大，促進了共混、填充以及增強聚合物中分散相和連續(xù)相的均勻性。為了增強某些聚合物與玻璃纖維、無機填料等的結(jié)合牢度，提高其力學性能，還可以使用偶聯(lián)劑。偶聯(lián)劑分子中含有化學性質(zhì)不同的兩個基團，用以改善無機物與有機物之間的界面作用，常用于填充塑料以及纖維增強塑料。主要品種有硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑等。

三、提高加工性能的助劑

這類助劑能改善塑料在成型加工中的流動性，防止聚合物與聚合物之間、聚合物與加工機械表面之間的黏附，利于制品從模具中脫出，從而使生產(chǎn)順利進行。

（1）潤滑劑　主要用于熱塑性樹脂特別是PVC的加工，以改善樹脂成型時的流動性。潤滑劑依其潤滑作用類型分為外潤滑劑（如石蠟烴類、低分子聚乙烯）和內(nèi)潤滑劑（如酰胺類、酯蠟、脂肪醇、脂肪酸酯等）。

（2）脫模劑　主要用于注塑制品，有利于塑料制品從模具中取出。一般噴涂于模具表面。

（3）軟化劑（增塑劑）　主要用于促進PVC樹脂的塑化加工。主要是指增塑劑等改善聚合物塑化性能的助劑。除了增塑劑之外，一些其他功能的助劑也可能同時具有改善加工性能的特點，如增韌劑ACR、熱穩(wěn)定劑硬脂酸鹽等。

（4）防粘閉劑　為了防止塑料薄膜或片材層間粘連，使其易于揭開，可以加入防粘閉劑（亦稱“開口劑”）。此類助劑一般為石蠟狀物或極細粉末，由于它與樹脂的不相容性而在制品表面，從而防止層間的粘連。它與潤滑劑的區(qū)別是不需要減小制品表面的摩擦系數(shù)。一般外潤滑劑有一定的防粘閉作用。

四、特殊功能化的助劑

這類助劑賦予塑料制品特殊的功能，如表面帶電性、防霧性、手感以及其他一些特殊性能。

（1）抗靜電劑　能降低塑料表面的靜電聚集、避免因靜電造成的種種弊害，也有利于塑料的加工操作過程。有時抗靜電劑是一種表面活性劑，應(yīng)用最廣的是非離子型抗靜電劑，其次為陽離子型抗靜電劑。

（2）防霧（滴）劑　主要用于農(nóng)業(yè)薄膜和食品包裝袋等。當膜內(nèi)溫度降到環(huán)境露點以下時，水汽會在其內(nèi)面形成濃密的霧滴而影響陽光的透射率，對農(nóng)作物生長不利，對包裝物外觀有不良影響。防霧劑不僅可以增加作物的產(chǎn)量，而且可以提高包裝商品的價值。它也是表面活性劑的一類，主要是多元醇脂肪酸酯類。

（3）表面改性劑　表面改性劑主要用于人造革和合成皮革的表面處理，并可改善其表面層的韌性、手感及耐污染性。它的主要成分是樹脂，包括均聚物和共聚物，如氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（VC/VAC）、丙烯酸樹脂、聚酯、聚氨酯等。

（4）填充劑　主要采用無機粉末或有機粉末填充至塑料材料中，能夠降低塑料材料的成本。有些填料還能賦予塑料一些新的優(yōu)異性能，如導電性、耐熱性、導熱性、絕熱性、阻燃性等。這些賦予塑料新性能的填料又可分別稱為導電劑、耐熱劑、阻燃劑等。

（5）增塑劑　主要用于PVC中，主要作用是使制品柔化，提高其耐低溫性同時易于加工。通常增塑劑為高沸點液體有機化合物，少數(shù)為低熔點固體和橡膠型聚合物。增塑劑絕大多數(shù)為鄰苯二甲酸酯類，其他有磷酸酯類、二元酸脂肪酸酯類、氯代烴等。

（6）發(fā)泡劑　主要用于泡沫塑料的制造，包括物理發(fā)泡劑和化學發(fā)泡劑兩大類，其中以化學發(fā)泡劑尤其是有機發(fā)泡劑的應(yīng)用最廣。其在塑料成型的同時受熱分解放出如N₂、CO₂等氣體，以降低塑料密度。某些化學物質(zhì)能促進或抑制發(fā)泡劑的分解，改變發(fā)泡劑的分解溫度，分別稱其為發(fā)泡促進劑和發(fā)泡抑制劑。

除此之外還有一些用于特殊目的的助劑，包括成核劑、驅(qū)避劑、分散劑、增香劑以及制造降解塑料而新出現(xiàn)的光降解劑和生物降解劑等。

五、改變色光的助劑

這一類助劑使塑料著色或賦予塑料特殊的色光，或消光，使塑料制品美觀，便于識別，同時也提高商品的價值。

（1）著色劑　包含染料和顏料，后者在塑料著色中應(yīng)用最多，顏料包括無機顏料和有機顏料。無機顏料通常是一些天然礦物和合成的金屬鹽類及氧化物類，由于其粒徑較大，分散性差，雖遮蓋力大，耐熱性高，但著色力低，不夠鮮艷。而有機顏料顏色鮮艷豐富，分散性好，著色力強，雖遮蓋力、耐熱性不如無機顏料，但在塑料著色劑中仍占主導地位。

（2）熒光增白劑　是一些能發(fā)射藍色熒光的物質(zhì)，可以使發(fā)黃、白度差的制品增白，從而提高制品的白度。

（3）消光劑　某些制品表面能強烈反光，有時這是不需要的，為了消除反光，就要使其表面粗糙化，這時可添加消光劑。消光劑通常是一些具有一定粒徑的無機物，如沉降硫酸鋇、含水石膏粉、滑石粉、鈦白粉等。

（4）珠光劑　是具有珍珠光澤的特殊顏料，有的具有多面晶體的結(jié)構(gòu)，是制造珠光有機玻璃及其他珠光制品的重要助劑，主要包括堿式碳酸鉛、氧氯化鉍、云母鈦（白）等。

此外，閃光劑、熒光劑、夜光劑可用于某些塑料。

六、阻燃與抑煙助劑

（1）阻燃劑　合成樹脂大都具有可燃性，但在電子電氣、交通工具、建筑材料等應(yīng)用領(lǐng)域，要求塑料能達到自熄和難燃的程度。目前應(yīng)用的阻燃劑主要是一些含鹵素阻燃劑、磷系阻燃劑、硅系阻燃劑、膨脹阻燃劑、無機金屬氫氧化物以及三氧化二銻和硼酸鋅等協(xié)效劑。

（2）抑煙劑　塑料燃燒過程中放出的大量煙塵危害極大，可以加入煙霧抑制劑（即抑煙劑），它能通過使炭粒焦化而大大減少煙霧。主要是一些無機金屬氧化物，如氧化鉬、氧化鐵等。

目前，塑料助劑的發(fā)展正向高效、長效、無毒、大分子量化、多功能化、復配型、微細化、微膠囊化和低成本化方向發(fā)展，那些有毒、低效、有污染、價格昂貴的品種將逐漸被市場淘汰。