高分子材料助剂

高分子材料助剂

高分子助剂是专用于高分子工业为使聚合物配料能顺利加工及获得所需应用性能而添加到高分子基材——树脂中的化学品。它与树脂、装备一起构成了高分子制品的三大要素。助剂的功能包括改善成型加工性能使材料顺利加工；提高产量；赋予制品特定功能；改善制品的应用性能如弥补通用树脂的性能缺陷或降低成本。其中高分子助剂在制品的成型加工中用量微不足道，但其对制品的加工和应用性能的改善和提高却举足轻重。可以认为，助剂的选择和应用时决定制品成败的关键。

高分子材料助剂可以分为工艺性助剂和功能性助剂。

1、工艺性助剂

工艺性助剂用于高分子的加工过程中，改善高分子的加工性能，使之能够顺利通过成型过程并起到降低能耗、缩短成型周期并提高产量和生产效率等作用，常常包括润滑剂、脱模剂、加工改性剂、分散剂等。

1.1 润滑剂与脱模剂润滑剂与脱模剂是配合在高分子树脂中，旨在降低树脂粒子、树脂熔体与加工设备之间以及树脂熔体内分子之间摩擦，改善其成型时流动性和脱模性的助剂，它又可以分为外润滑剂和内润滑剂。主要产品有烃类（石蜡、聚乙烯蜡）、脂肪酸酯类、脂肪酸皂类等。

1.2 加工改性剂主要用于在高分子制品加工过程中旨在改善塑化性能、提高树脂粘弹性和促进树脂熔融流动的助剂。例如丙烯酸酯共聚物和含氟聚合物加工助剂-PPA等

1.3 分散剂主要用于促进各类助剂在高分子树脂中均匀分散的助剂，多用于母料、着色制品和高填充制品。主要产品有烃类（石蜡、聚乙烯蜡）、脂肪酸酯类、脂肪酸皂类等

2. 功能性助剂

功能性助剂可以赋予材料特殊功能同时改善性能。

2.1 稳定化助剂

稳定化助剂能抑制或者延缓聚合物在贮存、运输、加工和应用中的老化降解，延长制品使用寿命的助剂，其中又包括抗氧剂、光稳定剂、热稳定剂和防酶剂等。抗氧剂用以抑制或者延缓聚合物树脂热氧化降解为主要功能的助剂，分为主抗氧剂、辅助抗氧剂、重金属离子钝化剂、碳自由基捕获剂；光稳定剂又称之为紫外线稳定剂，是用来抑制聚合物树脂的光氧降解，降低紫外线对高分子破坏的助剂，如紫外线光屏蔽剂、紫外线吸收剂、紫外线猝灭剂、自由基捕获剂。热稳定剂是用于抑制或延缓高分子树脂在加工或使用过程中受热而降解的助剂。早期主要针对PVC树脂、近年来多关注生物降解聚酯；包括主稳定剂（铅盐类、金属皂类、有机锡类等）、辅助稳定剂（环氧化合物类、亚磷酸酯类、多元醇类等）、复合热稳定剂；防酶剂又称之为微生物抑制剂，是一类抑制霉菌等微生物生长，防止聚合物树脂被微生物侵蚀而降解的助剂。

2.2 物理机械性能改性剂

可以改善或者提高高分子制品物理力学性能的助剂。力学性能包括拉伸、冲击、弯曲、剪切、硬度、热变形温度等。

2.2.1 填充增强剂是提高制品物理力学性能和降低配合成本的重要途径，填充剂包括碳酸钙、滑石粉、陶土、云母、二氧化硅、粉煤灰、硅酸盐等矿物；增强剂包括玻璃纤维、碳纤维、晶须等。

2.2.2 偶联剂又称之为表面处理剂，是一种通过化学（或）物理作用将两种性质差别较大，不易结合起来的有机高分子-无机填料牢固结合起来的助剂。如硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂、稀土类偶联剂。

2.2.3 抗冲剂用于改性某些热塑性高分子冲击性能的助剂，冲击性能低是某些热塑性聚合物的缺点，如PVC、PP、PS、PLA、PET等的缺口和无缺口冲击强度都很低，尤其是低温冲击

性能更有如此。需要进行改性。可以用弹性体，如EPDM；PVC-ACR（丙烯酸酯类）、CPE（氯化聚乙烯）、MBS、EVA；刚性粒子；纳米粒子等材料。

2.2.4 交联剂

它是一类受热或能量激发释放自由基活化高分子链，使它们之间发生化学反应而相互交联起来的助剂。线形的热塑性树脂通过交联反应可以得到三维网状结构，这种结构可以改进高分子的耐热性差、机械强度不高的缺点，可用有机过氧化物，如DCP、BPO等，以及辐射使它发生交联。

2.3 柔软性和轻量化的助剂

2.3.1 增塑剂是一种使聚合物软化、固有的刚性甚至脆性变为具有挠曲性的助剂。可以使聚合物的成型加工温度降低，熔融粘度降低，有利于聚合物的成型加工；在制品的使用范围内，使其具有柔韧性，并改善制品的弹性、耐低温性能等相关性能，并使这些性能具有持久性。主要用于软质PVC制品中、PVA的加工中亦常用。PVC保鲜膜、PVC儿童玩具是由聚氯乙烯的聚合体制成的玩具。为了增加玩具的弹性和韧性，通常在塑料中添加增塑剂。2.3.2 发泡剂在聚合物体系中，通过释放气体获得具有微孔结构聚合物制品，达到降低制品表观密度的助剂。2014.2，Subway（赛百味）面包事件，北美Subway含有AC发泡剂. 2.4 表观性能改性剂

用以改变制品的表面光泽、表面张力、表面电阻等表面性能和色彩、透明效果灯

感官性能为目的的助剂称之为表观性能改性剂。

2.4.1 抗静电剂添加到聚合物中，旨在降低聚合物制品的表面电阻，除静电积累可能导致的静电危害的一种助剂。分为内添加型和涂覆型两类。

2.4.2 流滴剂与消雾剂流滴剂即防止高分子薄膜表面形成水滴的一类助剂。消雾剂是一类防止在高分子薄膜表面形成雾气的助剂。流滴剂属于表面活性剂，增大薄膜的表面张力，使蒸发到薄膜表面的水分形成极薄的水膜顺壁流下，防止形成雾滴给包装物和农用大棚膜植物带来危害。流滴必消雾。

2.4.3 增雾剂又称之为透明剂，是改善高分子制品透明性能的助剂。主要用于聚烯烃等半结晶聚合物，尤其是聚丙烯的增透改性最为普遍。

用于各种高分子制品的着色，赋予制品色彩的助剂。

2.4.4 着色剂着色剂有多种形态如色粉原粉、膏状着色剂、液体着色剂、着色母料等。着色成分包括无机颜料、有机颜料和某些染料。颜料不溶、染料溶于树脂。

2.5 功能赋予剂

赋予制品特殊功能的助剂的统称。包括阻燃剂、相容剂、结晶成核剂、扩链剂、降解剂、抗菌剂、转光剂等。

2.5.1 阻燃剂添加到高分子中，具有阻燃作用和抑烟功能的助剂的统称。又称之为难燃剂。难燃包含阻燃和抑烟两层含义。阻燃剂按使用方式分为添加型阻燃剂和反应型阻燃剂；按化学组成可以分为无机阻燃剂和有机阻燃剂。

2．5.2 相容剂又称增容剂，是指借助于分子间的键合力，促使不相容，后者多种聚合物结合在一体，进而得到性能稳定的共混物的助剂。分为反应型相容剂和非反应型相容剂两大类。

2.5.3 结晶成核剂促进不完全结晶聚合物（如聚烯烃、聚酰胺、聚酯等）结晶，提高结晶速率并使晶粒微细化的助剂称为结晶成核剂。添加结晶成核剂，可以加快树脂的结晶速度、提高制品的结晶度和结晶密度，从而使制品的刚性、模量、强度有所提高。晶粒的微细化和均匀化，可以改善制品的光学性能如透明度、表面光泽，还可以提高冲击性能和热变形温度。缩短制品的成型周期，提高单位时间的产量。

2.5.4 扩链剂又称链增长剂，熔体强度增强剂，是能与聚合物分子链上的官能团反应而

使分子链扩展、分子量增大的助剂。常用于易水解的聚合物如聚酯PLA、PET、PA的成型加工过程中以及上述聚酯的回收增粘改性。

2.5.5 抗菌剂能够在一定时间内，使某些微生物（细菌、真菌、酵母菌、藻类及病毒等）的生长或繁殖保持在必要水平以下的化学物质。抗菌剂在塑料中应用日益广泛，年增长率约为

3.5%一4%。

2.5.6 降解剂添加到聚合物中，诱发聚合物发生光降解或者生物降解的助剂的统称。通常分为光降解剂和生物分解剂两大类。

2.5.7 转光剂特指一类光致发光材料，它们能够吸收紫外线和绿光，发射出特定波长的蓝光和红光，以供植物吸收的助剂。转光剂多用于农用地膜和棚膜（LDPE膜），促进作物的生长。

迄今为止，高分子材料助剂已经发展成为精细化工的一个重要分支。但是我们作为高分子专业的学生在使用助剂的过程中要注意助剂与聚合物的配伍性、助剂的耐久性、助剂对加工条件的适应性、制品用途对助剂的制约、助剂配合中的协同作用和相抗作用、助剂在高分子材料中的分散性等方面的内容考虑在内，才能制造出更多满足不同需求的产品。