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????????助劑的選擇在塑料改性配方設計中至關(guān)重要，助劑猶如烹飪時(shí)的各種調料，只有將調料(助劑)的種類(lèi)、用量、搭配方式等要素與主菜(基體樹(shù)脂)有機結合起來(lái)，才能做出美味的佳肴，用于塑料改性中，其道理也是一樣的，但要想設計出一個(gè)高性能、易加工、低成本的配方也并非易事，需要考慮的因素很多。以下分享設計塑料改性配方時(shí)助劑選用的十個(gè)要點(diǎn)，供參考。

????????一、針對不同功能助劑的選擇

????????增韌——選彈性體、熱塑性彈性體和剛性增韌材料;

????????增強——選玻璃纖維、碳纖維、晶須和有機纖維;

????????阻燃——溴類(lèi)(普通溴系和環(huán)保溴系)、磷類(lèi)、氮類(lèi)、氮/磷復合類(lèi)膨脹型阻燃劑、三氧化二銻、水合金屬氫氧化物;

????????抗靜電——各類(lèi)抗靜電劑;

????????導電——碳類(lèi)(炭黑、石墨、碳纖維、碳納米管)、金屬纖維和金屬粉、金屬氧化物;

????????磁性——鐵氧體磁粉、稀土磁粉包括釤鈷類(lèi)(SmCo5或Sm2Co17)、釹鐵硼類(lèi)(NdFeB)、釤鐵氮類(lèi)(SmFeN)以及鋁鎳鈷類(lèi)磁粉三大類(lèi);

????????導熱——金屬纖維和金屬粉末、金屬氧化物、氮化物和碳化物;

????????耐熱——玻璃纖維、無(wú)機填料、耐熱劑如取代馬來(lái)酰亞胺類(lèi)和β晶型成核劑;

????????透明——成核劑;

????????耐磨——石墨、二硫化鉬、銅粉等;

????????絕緣——煅燒高嶺土;

????????阻隔——云母、蒙脫土、石英等。

????????二、助劑的粒度

????????（1）助劑粒度對力學(xué)性能的影響

????????粒度越小，對填充材料的拉伸強度和沖擊強度越有益。例如，就沖擊強度而言, 三氧化二銻的粒徑每減少1μm，沖擊強度就會(huì )增加1倍。

????????（2）助劑粒度對阻燃性能的影響

????????阻燃劑的粒度越小，阻燃效果就越好。例如，水合金屬氧化物和三氧化二銻的粒度越小，達到同等阻燃效果的加入量就越少;ABS中加入4%粒度為45μm的三氧化二銻與加入1%粒度為0.03μm的三氧化二銻阻燃效果相同。

????????（3）助劑粒度對配色的影響

????????著(zhù)色劑的粒度越小，著(zhù)色力越高、遮蓋力越強、色澤越均勻。但著(zhù)色劑的粒度不是越小越好，存在一個(gè)極限值，而且對不同性能的極限值不同。對著(zhù)色力而言，偶氮類(lèi)著(zhù)色劑的極限粒度為0.1μm，酞箐類(lèi)著(zhù)色劑的極限粒度為0.05μm。對遮蓋力而言，著(zhù)色劑的極限粒度為0.05μm左右。

????????（4）助劑粒度對導電性能的影響

????????以炭黑為例，其粒度越小，越易形成網(wǎng)狀導電通路，達到同樣的導電效果加入炭黑的量降低。但同著(zhù)色劑一樣，粒度也有一個(gè)極限值，粒度太小易于聚集而難于分散，效果反倒不好。

????????三、助劑的表面處理

????????助劑與樹(shù)脂的相容性要好，這樣才能保證助劑與樹(shù)脂按預想的結構進(jìn)行分散，保證設計指標的完成，保證在使用壽命內其效果持久發(fā)揮，耐抽提、耐遷移、耐析出。大部分配方要求助劑與樹(shù)脂均勻分散，對阻隔性配方則希望助劑在樹(shù)脂中層狀分布。

????????除表面活性劑等少數助劑外，與樹(shù)脂良好的相容性是發(fā)揮其功效和提高添加量的關(guān)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(lián)劑進(jìn)行表面活化處理等。

????????絕大部分無(wú)機類(lèi)添加劑的表面經(jīng)過(guò)處理后，改性效果都會(huì )提高。尤其以填料最為明顯，其它還有玻璃纖維、無(wú)機阻燃劑等。

????????表面處理以偶聯(lián)劑和相容劑為主，偶聯(lián)劑具體如硅烷類(lèi)、鈦酸酯類(lèi)和鋁酸酯類(lèi)，相容劑為樹(shù)脂對應的馬來(lái)酸酐等極性基團接枝聚合物。

????????四、助劑的合理加入量

????????有的助劑加入量越多越好：如阻燃劑、增韌劑、磁粉、阻隔劑等。

????????有的助劑加入量有最佳值：如導電助劑，形成到電通路后即可，再加入無(wú)效果;偶聯(lián)劑，表面包覆即可，再加無(wú)用;抗靜電劑，在制品表面形成泄電荷層即可。

????????五、助劑間的相互作用

????????配方中所選用的助劑在發(fā)揮自身作用的同時(shí)，應最小限定地影響其他助劑功效的發(fā)揮，最好與其他助劑有協(xié)同作用。在一個(gè)具體配方中，為達到不同的目的，可能加入很多種類(lèi)的助劑，這些助劑之間的相互關(guān)系很復雜。有的助劑之間有協(xié)同作用，而有的助劑之間有對抗作用。

????????(1)協(xié)同作用

????????協(xié)同作用是指塑料配方中兩種或兩種以上的助劑一起加入時(shí)的效果高于其單獨加入的平均值。

????????在抗老化的配方中，具體協(xié)同作用有：

????????兩種羥基鄰位取代基位阻不同的酚類(lèi)抗氧劑并用有協(xié)同效果;

????????兩種結構和活性不同的胺類(lèi)抗氧劑并用有協(xié)同效果;

????????抗氧化性不同的胺類(lèi)和酚類(lèi)抗氧劑復合使用有協(xié)同效果;

????????全受阻酚類(lèi)和亞磷酸酯類(lèi)抗氧劑有協(xié)同作用;

????????半受阻酚類(lèi)與硫酯類(lèi)抗氧劑有協(xié)同作用，主要用于戶(hù)內制品中;

????????受阻酚類(lèi)抗氧劑和受阻胺類(lèi)光穩定劑;受阻胺類(lèi)光穩定劑與磷類(lèi)抗氧劑;

????????受阻胺類(lèi)光穩定劑與紫外光吸收劑。

????????在阻燃配方中，協(xié)同作用的例子也很多，主要有：

????????在鹵素/銻系復合阻燃體系中，鹵系阻燃劑可于Sb2O3發(fā)生反應而生成SbX3，SbX3可以隔離氧氣從而達到增大阻燃效果的目的;

????????在鹵素/磷系復合阻燃體系中，兩類(lèi)阻燃劑也可以發(fā)生反應而生成PX3、PX2、POX3等高密度氣體，這些氣體可以起到隔離氧氣的作用。另外，兩類(lèi)阻燃劑還可分別在氣相、液相中相互促進(jìn)，從而提高阻燃效果。

????????(2)對抗作用

????????對抗作用是指塑料配方中兩種或兩種以上的添加劑一起加入時(shí)的效果低于其單獨加入的平均值。

????????在防老化塑料配方中，對抗作用的例子很多，主要有：

????????HALS類(lèi)光穩定劑不與硫醚類(lèi)輔抗氧劑并用，原因是硫醚類(lèi)滋生的酸性成分抑制了HALS的光穩定作用。

????????芳胺類(lèi)和受阻酚類(lèi)抗氧劑一般不與炭黑類(lèi)紫外光屏蔽劑并用，因為炭黑對胺類(lèi)或酚類(lèi)的直接氧化有催化作用抑制抗氧效果的發(fā)揮。

????????常用的抗氧劑與某些含硫化物，特別是多硫化物之間，存在對抗作用。其原因也是多硫化物有助氧化作用。

????????如HALS不能與酸性助劑共用，酸性助劑會(huì )與堿性的HALS發(fā)生鹽化反應，導致HALS失效;在酸性助劑存在時(shí)，一般只能選用紫外光吸收劑。

????????在阻燃塑料配方中，也有對抗作用的例子，主要有：

????????鹵系阻燃劑與有機硅類(lèi)阻燃劑并用，會(huì )降低阻燃效果;

????????紅磷阻燃劑與有機硅類(lèi)阻燃劑并用，也存在對抗作用。

????????其它對抗作用的例子有：

????????鉛鹽類(lèi)助劑不能與含硫化合物的助劑一起使用，否則引起鉛污染。因此在PVC加工配方中，硬脂酸鉛潤滑劑和硫醇類(lèi)有機錫千萬(wàn)不要一起加入;硫醇錫類(lèi)穩定劑不能用于銅電纜的絕緣層中，否則引起銅污染;又如在含有大量吸油性填料的填充配方中，油性助劑如DOP、潤滑劑的加入量要相應增大，以彌補被吸收部分。

????????六、助劑的混合

????????有些組分要分次加入。對于填料加入量太大的配方，填料最好分兩次加入。第一次在加料斗，第二次在中間側加料口。如PE加入150份氫氧化鋁的無(wú)鹵阻燃配方，就要分兩次加入，否則不能造粒。對于填料的偶聯(lián)劑處理，一般要分三次噴入方可分散均勻，偶聯(lián)效果好。

????????合理排布加料順序。在PVC或填充母料的配方中，各種料的加料順序很主要。填充母料配方中，要先加填料，混合升溫后可除去其中的水份，有利于后續的偶聯(lián)處理。在PVC配方中，外潤滑劑要后加，以免影響其它物料的均勻混合。

????????七、助劑對其它性能的負面影響

????????所設計的配方應該不劣化或最小限定地影響樹(shù)脂的基本物理機械性能，最起碼要保留原有的性能，最好能順便提高原樹(shù)脂的某些性能。如高填充配方對復合材料的力學(xué)性能和加工性能影響很大，沖擊強度和拉伸強度都大幅度下降，加工流動(dòng)性變差。如果制品對復合材料的力學(xué)性能有具體要求，在配方中要做具體補償，如加入彈性體材料彌補沖擊性能，加入潤滑劑改善加工性能。

????????下面舉幾個(gè)經(jīng)常受影響的性能：

????????(1)沖擊性。大部分無(wú)機材料和部分有機材料都降低配方的沖擊性能。為了補償沖擊強度，在設計配方時(shí)需要加入彈性體。如在填充體系的PP/滑石粉/POE配方，在阻燃體系ABS/十溴/三氧化二銻/增韌劑配方。

????????(2)透明性。大多數無(wú)機材料對透明性都有影響，選擇折光指數與樹(shù)脂相近的無(wú)機材料對透明性影響會(huì )小些。近來(lái)，透明填充母料比較流行，主要針對HDPE塑膠袋，加入特殊品種的滑石粉對透明性影響小，但不是絕對沒(méi)有影響。有機材料也對透明性有影響，如PVC增韌，只有MBS不影響透明性，而CPE、EVA、ACR都影響其透明性。在無(wú)機阻燃材料中，膠體五氧化二銻不影響透明性。

????????(3)顏色性。有些樹(shù)脂本身為深色，如酚醛樹(shù)脂本身為棕色、聚苯胺本身為黑色等。有些助劑本身也具有顏色性，如炭黑、碳納米管、石墨、二硫化鉬都為黑色，紅磷為深紅色，各類(lèi)著(zhù)色劑為五顏六色。在配方設計時(shí)，一定要注意助劑本身的顏色及變色性，有些助劑本身顏色很深，這會(huì )影響制品的顏色，難以加工淺色制品。還有些助劑本身為白色，但在加工中因高溫反應而變色，如硅灰石本身為白色，但填充到樹(shù)脂中加工后就成淺灰色了。

????????(4)其它性能。塑料的導熱改性一般為加入金屬類(lèi)和碳類(lèi)導熱劑，但此類(lèi)導熱劑又是導電劑，在提高導熱性的同時(shí)會(huì )提高導電性，從而影響絕緣性。而導熱很多用于要求絕緣的材料，如線(xiàn)路板、接插件、封裝材料等。為此要絕緣導熱不能加入具有導電性的導熱劑，只能加入絕緣類(lèi)導熱劑，如陶瓷類(lèi)金屬氧化物。

????????八、助劑加入后的加工性

????????加入助劑后的配方要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(huán)境無(wú)不良影響。復合材料中助劑的耐熱性要好，在加工溫度下不發(fā)生蒸發(fā)、分解(交聯(lián)劑、引發(fā)劑和發(fā)泡劑除外);助劑的加入對樹(shù)脂的原加工性能影響要小;所加入助劑對設備的磨損和腐蝕應盡可能小，加工時(shí)不放出有毒氣體，損害加工人員的健康。

????????(1)流動(dòng)性。大部分無(wú)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(dòng)性，如加入潤滑劑等。有機助劑一般都促進(jìn)加工性，如十溴二苯醚、四溴雙酚A阻燃劑都可促進(jìn)加工流動(dòng)性，尤其四溴雙酚A的效果更明顯。一般的改性配方都需加入適量的潤滑劑。

????????(2)耐熱性。保證助劑在加工過(guò)程中不要分解，除發(fā)泡劑、引發(fā)劑、交聯(lián)劑因功能要求必須要分解外。還要注意以下幾點(diǎn)：氫氧化鋁因分解溫度低，不適合于PP中使用，只能用于PE中;四溴雙酚A因分解溫度低，不適合于A(yíng)BS的阻燃;大部分有機染料分解溫度低，不適合高溫加工的工程塑料;香料的分解溫度都低，一般在150℃以下，只能用EVA等低加工溫度的樹(shù)脂為載體;改性塑料配方因加工過(guò)程中剪切作用強烈，都需要加入抗氧劑，以防止熱分解發(fā)生，而導致原料變黃。

????????九、助劑的環(huán)保性

????????具體要求為配方中的各類(lèi)助劑對操縱者無(wú)害、對設備無(wú)害、對使用者無(wú)害、對接觸環(huán)境無(wú)害。以前環(huán)保的要求范圍小，只是對食品、藥品等與人體接觸要無(wú)毒即可?，F在要求高，與人體間接接觸的也不行，要對環(huán)境無(wú)污染，如土、水、大氣層等。

????????用于人體衛生的配方所選助劑應該絕對無(wú)毒，或其含量控制在規定的范圍內。

????????所選組分不能污染環(huán)境。如：鉛鹽不能用于上水管和電纜護套，因為組分會(huì )從埋地的上水管、架空的電纜護套經(jīng)雨淋滲入土壤中，農作物吸收后人食用。幾種增塑劑DOA、DOP不能用于玩具、食品包裝膜。鉛、鎘、六價(jià)鉻、汞重金屬不能用，污染土壤。多溴聯(lián)苯、多溴聯(lián)苯醚不能用，產(chǎn)生二噁英，污染大氣層。

????????十、助劑的成本

????????在滿(mǎn)足配方的上述要求基礎上，助劑的成本越低越好。在具體選用助劑時(shí)，對同類(lèi)助劑一定要選低價(jià)格的種類(lèi)。如在PVC穩定配方中，能選鉛鹽類(lèi)穩定劑就不要選有機錫類(lèi)穩定劑;在阻燃配方中，能選硼酸鋅則不選三氧化二銻或氧化鉬。具體應遵循以下原則：

????????盡可能選擇低價(jià)格原料——降低產(chǎn)品成本;

????????盡可能選庫存原料——不用購買(mǎi);

????????盡可能選當地產(chǎn)原料——運輸費低，可減少庫存量，節省流動(dòng)資金;

????????盡可能選國產(chǎn)原料——進(jìn)口原料受外匯、貿易政策、運輸時(shí)間等因素影響大;

????????盡可能選通用原料——新原料經(jīng)銷(xiāo)單位少，不易買(mǎi)到，而且性能不穩定。