阻燃——溴類(普通溴系和環保溴系)、磷類、氮類、氮/磷復合類膨脹型阻燃劑、三氧化二銻、水合金屬氫氧化物。
抗靜電——各類抗靜電劑。
導電——碳類(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(SmCo5或Sm2Co17)、釹鐵硼類(NdFeB)、釤鐵氮類(SmFeN)、鋁鎳鈷類磁粉三大類。
導熱——金屬纖維和金屬粉末、金屬氧化物、氮化物和碳化物;碳類材料如炭黑、碳纖維、石墨和碳納米管;半導體材料如硅、硼。
耐熱——玻璃纖維、無機填料、耐熱劑如取代馬來酰亞胺類和β晶型成核劑。
透明——成核劑,對PP而言α晶型成核劑的山梨醇系列Millad 3988效果好。
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。
(2)助劑對樹脂具有選擇性
阻燃劑對PA、PBT、PET有效;氮系阻燃劑對含氧類有效,如PA、PBT、PET等;成核劑對共聚聚丙烯效果好;玻璃纖維耐熱改性對結晶性塑料效果好,對非晶型塑料效果差;炭黑填充導電塑料,在結晶性樹脂中效果好。
3、助劑的形態
同一種成分的助劑,其形態不同,對改性作用的發揮影響很大。
(1)助劑的形狀
纖維狀助劑的增強效果好。助劑的纖維化程度可用長徑比表示,L/D越大、增強效果越好,這就是為什么我們加玻璃纖維要從排氣孔加入。熔融狀態比粉末狀有利于保持長徑比,減小斷纖幾率。
圓球狀助劑的增韌效果好、光亮度高。鋇為典型的圓球狀助劑,因此高光澤PP的填充選用鋇,小幅度剛性增韌也可用鋇。
(2)助劑的粒度
A.助劑粒度對力學性能的影響
粒度越小,對填充材料的拉伸強度和沖擊強度越有益。例如,不同粒度的20%硅灰石填充對PA6力學性能的影響見表3。
再如,就沖擊強度而言, 三氧化二銻的粒徑每減少1μm,沖擊強度就會增加1倍。
B.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.
再如,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。
C.助劑粒度對配色的影響
著色劑的粒度越小,著色力越高、遮蓋力越強、色澤越均勻。但著色劑的粒度不是越小越好,存在一個極限值,而且對不同性能的極限值不同。對著色力而言,偶氮類著色劑的極限粒度為0.1μm,酞箐類著色劑的極限粒度為0.05μm。對遮蓋力而言,著色劑的極限粒度為0.05μm左右。
D.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。但同著色劑一樣,粒度也有一個極限值,粒度太小易于聚集而難于分散,效果反倒不好。
(3)助劑的表面處理
助劑與樹脂的相容性要好,這樣才能保證助劑與樹脂按預想的結構進行分散,保證設計指標的完成,保證在使用壽命內其效果持久發揮,耐抽提、耐遷移、耐析出。如大部分配方要求助劑與樹脂均勻分散,對阻隔性配方則希望助劑在樹脂中層狀分布。除表面活性劑等少數助劑外,與樹脂良好的相容性是發揮其功效和提高添加量的關鍵。因此,必須設法提高或改善其相容性,如采用相容劑或偶聯劑進行表面活化處理等。
所有無機類添加劑的表面經過處理后,改性效果都會提高。尤其以填料為明顯,其它還有玻璃纖維、無機阻燃劑等。
表面處理以偶聯劑和相容劑為主,偶聯劑具體如硅烷類、鈦酸酯類和鋁酸酯類,相容劑為樹脂對應的馬來酸酐接枝聚合物。
4、助劑的合理加入量
(1)有的助劑加入量越多越好
具體如阻燃劑、增韌劑、磁粉、阻隔等,加入量越多越好。
(2)有的助劑加入量有值
如導電助劑,形成到電通路后即可,再加入無效果;再如偶聯劑,表面包覆即可,再加無用;又如抗靜電劑,在制品表面形成泄電荷層即可。
5、助劑與其它組分關系
配方中所選用的助劑在發揮自身作用的同時,應不劣化或小限定地影響其他助劑功效的發揮,好與其他助劑有協同作用。在一個具體配方中,為達到不同的目的可能加入很多種類的助劑,這些助劑之間的相互關系很復雜。有的助劑之間有協同作用,而有的助劑之間有對抗作用。
5.1協同作用
協同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的效果高于其單獨加入的平均值。
(1)在抗老化的配方中,具體協同作用有:
兩種羥基鄰位取代基位阻不同的酚類抗氧劑并用有協同效果;
兩種結構和活性不同的胺類抗氧劑并用有協同效果;
抗氧化性不同的胺類和酚類抗氧劑復合使用有協同效果;
全受阻酚類和亞磷酸酯類抗氧劑有協同作用;
半受阻酚類與硫酯類抗氧劑有協同作用,主要用于戶內制品中;
受阻酚類抗氧劑和受阻胺類光穩定劑;
受阻胺類光穩定劑與磷類抗氧劑;
受阻胺類光穩定劑與紫外光吸收劑。
(2)在阻燃配方中,協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,兩類阻燃劑也可以發生反應而生成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,兩類阻燃劑還可分別在氣相、液相中相互促進,從而提高阻燃效果。
5.2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的效果低于其單獨加入的平均值。
(1)在防老化塑料配方中,對抗作用的例子很多,主要有:
HALS類光穩定劑不與硫醚類輔抗氧劑并用,原因為硫醚類滋生的酸性成分抑制了HALS的光穩定作用。
芳胺類和受阻酚類抗氧劑一般不與炭黑類紫外光屏蔽劑并用,因為炭黑對胺類或酚類的直接氧化有催化作用抑制抗氧效果的發揮。
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,酸性助劑會與堿性的HALS發生鹽化反應,導致HALS失效;在酸性助劑存在時,一般只能選用紫外光吸收劑。
(2)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阻燃劑并用,會降低阻燃效果;阻燃劑與有機硅類阻燃劑并用,也存在對抗作用。
(3)其它對抗作用的例子有:
鉛鹽類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有機錫千萬不要一起加入;硫醇錫類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。
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