塑料成型与制造/塑料添加剂
塑料材料本身在成型时不具备任何所需的性能。因此,塑料材料中添加了添加剂,使最终的塑料产品在特定情况下更易于使用。
塑料添加剂通常使用两种类型的添加剂:填料和增强剂。
填料是指任何与基础树脂混合以改变该基础树脂性能的添加剂。添加填料到基础树脂中的原因有很多。
塑料中使用两种类型的着色剂:染料和颜料,它们以有机和无机化合物的形式存在。染料和颜料之间的主要区别在于它们的溶解度。染料往往溶解在塑料中,而颜料不溶解,只是很好地分散在整个塑料质量中。
增塑剂充当内部润滑剂,克服了塑料分子链之间的自然吸引力,并将分子之间的物理键合降至最低。因此,一般而言,在树脂中添加的增塑剂越多,柔韧性就越大。最常见的增塑剂是邻苯二甲酸酯、环氧树脂、己二酸二酯、癸二酸酯和聚酯。
稳定剂用于抑制塑料材料在加工过程中或在最终使用环境中发生降解。稳定剂以固体和液体形式存在,通常在树脂制造的初始混合阶段混合。最常见的稳定剂是铅、有机锡、镉、锡盐等。
抗氧化剂用于通过减少氧气与塑料材料的基本组成部分碳氢化合物发生化学反应的正常趋势来最大限度地减少暴露于热、光或各种化学物质时的降解。降解会导致脆性、熔体流动性能不稳定、拉伸性能损失和变色。使用抗氧化剂可以将塑料产品的最终使用寿命延长 10 倍。用作抗氧化剂的更常见的有机化学物质是酚类、芳香胺、亚磷酸酯和各种硫化合物。
阻燃剂被添加到热塑性材料中(热固性材料本身具有阻燃性),其作用基于四个基本原理:(i)绝缘(ii)产生吸热冷却反应(iii)覆盖基础塑料(从而阻止氧气)(iv)与其他材料反应以抵抗燃烧。最常见的化学物质是有机和无机物质,包括锑、硼、卤素、溴、氮和磷酸盐。
UV 光吸收剂用于通过最大限度地减少阳光造成的降解影响来稳定颜色并延长产品的使用寿命,阳光最终会降解几乎所有塑料材料。这种降解表现为塑料产品变色和物理性能下降。黑色(任何形式,无论是油漆、染料还是炭黑)都是最有效的紫外线吸收剂,但它的使用仅限于可以为黑色的产品。随着时间的推移,紫外线吸收能力会逐渐消失。常见的紫外线吸收剂包括二苯甲酮(尤其是对于透明材料)、烷基化受阻酚和苯并三唑。
抗静电剂用于通过提高表面电导率来减少塑料产品或材料表面静电荷的积累。最常见的塑料抗静电剂包括胺、季铵盐、磷酸酯和聚乙二醇酯。它们通常根据所需浓度水平及其在低湿度下的有效性进行分类。
发泡剂(也称为发泡剂)用于在塑料质量中产生蜂窝结构,从而降低产品的密度和重量。化学发泡剂是最常见的,从简单的盐(如碳酸氢铵或碳酸氢钠)到复杂释放氮气的材料,如偶氮二甲酰胺、N-亚硝基化合物和磺酰肼。
润滑剂用于增强树脂加工特性并改善模塑产品的表面外观。它们通常分为五类:金属硬脂酸盐、脂肪酸酰胺和酯、脂肪酸、烃蜡和低分子量聚乙烯。
总之,添加填料会增加生产成本并降低塑料材料的加工能力。
增强剂用于增加基础树脂的强度。因此,增强剂可以被认为是填料,但填料不一定是增强剂。
- 抗菌剂 - 用于防止塑料材料在材料的一部分可能容易受到微生物攻击的地方发生降解。
- 填料 - 用于增强塑料注射模具。
- 流动剂 - 用于改善注射流动和可模塑性。
- 脱模剂 - 用于改善脱模。
- 阻燃剂 - 使塑料产品更耐燃。