高分子材料助剂发展前景

高分子材料助剂的发展前景

学院轻工化工学院

专业应用化学

（功能材料方向) 年级班别 2012级（1）班

学号 3110001629 学生姓名何泽文

指导教师成晓玲

2015年 12 月

摘要

从传统助剂的改进、新型助剂的涌现、稀土类助剂成为热点三个方面介绍了高分子材料功能助剂的应用和发展。

关键词:传统助剂新型助剂稀土类助剂

1前言

随着高分子材料合成与加工的技术进步,塑料在各行业得到广泛、深入的应用。各行业所采用的塑料制品大不相同,对制品的材质、性能等方面的要求各有其特殊性。塑料助剂、树脂原料和塑料加工机械一起组成了塑料加工的三大基本要素。

据统计,2001年全球塑料助剂的消费量达到了7900kt,销售额146亿美元,其中,功能助剂占据了80%左右。同时,传统的助剂也正努力寻找新的替代品。单一结构对应单一性能,仍是助剂分子结构研究和设计的理论基础,但复合化、高分子量化、环保化等新思路逐渐占据了新型研发的主线。在注重功能体现的同时,人们将更多的目光投在了前期的加工适用性、配方设计和后期的回收、无害化处理等问题上,这使得助剂研究的结构更为合理,发展更为平衡。

我国助剂工业起步较晚,发展迟缓,难以适应目前的发展趋势,必须借助行业发展,探索一条具有中国特色的助剂工业之路。

2 传统助剂的改进

2.1 复合化

复合化的目的是找到一种助剂使之具有多功能性,同时满足多种功能的需求。新型的复合化技术是以经典理论和应用技术研究为基础,将显示协同效应或不同功能的助剂组分配合在一起,构成一种复合品种或母料。

助剂的复合化包括混合型助剂和浓缩母料。前者系各种助剂的混合物,后者则是将助剂和分散剂等以较高浓度附着在载体树脂上,加工时稀释一定倍数。

2.2 高分子量化

高分子量化可提高助剂自身的热稳定性、耐水解能力、提高助剂与基材树脂的相容性,进而提高助剂在塑料制品中的耐迁移性、耐抽提性,且不致过度恶化基材的基本物理机械性能。高分子量化也是降低助剂自身毒性的有效手段。高分子量的抗氧剂1010比低分子量1076的耐水解能力、耐迁移性、耐抽提性有明显改善。

2.3环境友好化

近年来,全球卫生、安全、环保等方面的法规日益严格,要求塑料制品从选材、加工、使用,到回收、循环、环境可消纳性、燃烧产物及其毒性等环节或因素都必须考虑环境

负荷。

寻找铅、镉替代品的工作日益紧迫。目前,已出现了大量具有较高性价比的钡/锌、钙/锌类复合稳定剂、稀土类热稳定剂和价格较高的有机锡类稳定剂；采用溴代联苯醚类阻燃剂的阻燃高分子材料被怀疑燃烧时有可能释放苯并二 英、苯并呋喃等致癌物质,也使无卤阻燃剂的开发逐渐升温。

基于人们对卫生安全和生态保护意识的进一步增强,这类“绿色”助剂将具有广阔的市场潜力和环保价值。

3新型助剂

在传统助剂的基础上,研究者们根据功能性和经济性的需要,以基础理论为先导,结

合最新研制的技术成果,辅以各种加工工艺,试制了各种各样的新型助剂。这些助剂与传统型助剂相比,或者技术含量大大提高,性能有了质的飞跃。 3.1晶型改质剂(成核剂)

晶型改质剂加入到聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚酯、聚醚等结晶性聚合物中,改变树脂的结晶行为,加快结晶速度,增加结晶密度和促使晶粒尺寸微细化,缩短成型周期,或全面或部分提高制品透明性、表面光泽、拉伸强度、刚性、热变形温度等物理机械性能。

北京燕化树脂所采用稀土类晶型改质剂WBG-4做了均聚聚丙烯和共聚聚丙烯的性能对比(见表1)。

表1燕化WBG-4成核剂对聚丙烯性能的影响

性能 均聚

丙烯 均聚丙烯 (含0.6%

共聚 丙烯 共聚丙烯 (含0.6%

结果表明,冲击强度与热变形温度这两项参数均得到了明显提升。而且,经过多次热历程后,β晶型比例变化不大。

聚丙烯的结晶改性成为研究热点已是不争的事实。国外很多改性工程塑料的说明书明示已添加成核剂,而国内绝大多数工程塑料树脂仍沿用了纤维级树脂的习惯。如PET、PA6、PA66等树脂几乎没有添加成核剂的品种。工程塑料(聚酯、聚酰胺等)的专用晶型改质剂(成核剂)的合成与应用急待开发。国内很少有人从事此类研究。

3.2 表面处理剂

填充改性是塑料改性的重要手段之一,刚性和韧性是塑料制品两个重要性能指标。提高填充改性效果的技术关键之一是无机粉体的表面处理技术。

目前应用最多的是偶联剂活化技术。偶联剂通常都是两亲性物质,其中一些基团与填料表面吸附或与表面的结合水或-OH反应; 另一些基团(或长链)与高聚物基体缠绕,提高无机填料与基材树脂的相容性,改善其在基体中的分散性和界面粘结力。但因有机偶联剂的有机链段短,与基体作用小,对材料力学性能的提高有限,满足不了目前市场上迫切要求提高改善制品性能,进一步降低成本的发展需要。

人们希望能有一种新型结构的偶联剂除能保持传统偶联剂的双亲结构外,还能以更强的结合力与填料和基础树脂键合、缔合或形成其他形式的物理作用。稀土元素的结构特点恰能满足这种需求。

3.3接枝高聚物、特种共聚物作相容剂

相容剂就是伴随高分子共混这种处理方式而产生的。它能使共混的两种树脂在加工熔融过程中,形成热力学相容状态,结合了各自优点,实现高性能化和功能化。

相容剂一般为接枝高聚物或特种共聚物,即将两种性能差异较大的分子链段用化学方法结合在一起,分子链段性能差异越大,其相容效果就越好。如将极性的马来酸酐接枝在聚烯烃大分子链上,对于PP/PA合金就有良好的相容作用。

至今为止,高分子相容剂是以界面活性剂的概念为基础发展起来的,主要目的是通过对两种或两种以上具有不同性质的高分子共混体系的微观相态结构起到调整和控制作用,以提高其材料的性能,从机能特征角度可以将其概括为结构型相容剂。

今后的相容剂的发展必然要以全面迎合和促进高分子材料的进步为目标,从结构型相容剂向功能型相容剂、兼容型相容剂、高效型相容剂和特征相容剂等方向转变。

3.4纳米粉体/纤维粉体