什么是改性塑料和改性塑料的意义
所谓“塑料改性”是指通过在塑料树脂中添加一种或多种其它物质,来达到改变其原有性能、改善一方面或多方面性能,从而达到拓展其适用范围之目的的方法.经过改性的塑料材料统称“改性塑料”. 塑料改性的方法大致有以下类型: 1、增强:通过加入玻璃纤维、碳纤维、云母粉等纤维状或片状填料来达到增加材料刚性及强度的目的,如电动工具中使用的玻璃纤维增强尼龙等. 2、增韧:通过在塑料中加入橡胶、热塑性弹性体等其它物质来达到提高其韧性/冲击强度的目的,如汽车、家电及工业用途中常见的增韧聚丙烯等. 3、共混:将两种或多种不完全相容的聚合物材料均匀地混合成宏观相容、微观分相的混合物,以满足对物理机械性能、光学性能、加工性能等方面的某些要求的方法. 4、合金:与共混相似,但组分间相容性好,容易形成均相体系,并且可获得单一组分所无法达到的某些性能,如PC/ABS合金,或PS改性PPO等. 5、填充:通过在塑料中加入填料来达到改善物理机械性能或降低成本的目的. 6、其它改性:如利用导电性填料来降低塑料的电阻率;添加抗氧化剂/光稳定剂来改善材料的耐候性;加入颜料/染料来改变材料的颜色、加入内/外润滑剂使材料的加工性能得到改善、使用成核剂改变半结晶性塑料的结晶特性来改善其机械性能及光学性能等等. 除了上述物理改性方法外,还有利用化学反应对塑料进行改性,使之获得特定性能的方法,如马来酸酐接枝聚烯烃、聚乙烯的交联、纺织行业中利用过氧化物来使树脂降解以改善流动性/成纤性能等.不一而足.工业上经常会将多种改性方法共同使用,比如在塑料增强改性过程中为了不过多损失冲击强度而同时加入橡胶等增韧剂;或热塑性硫化胶(TPV)的生产中同时存在物理混合和化学交联等等……
塑料改性就是将石油化工企业生产出的大批量通用树脂通过物理的、化学的、机械的方法,改善或增加其功能,在电、磁、光、热、耐老化、阻燃、机械性能等方面达到特殊环境条件下使用的功能。改性塑料是涉及面广、科技含量高、能创造巨大经济效益的一个塑料产业领域。而塑料改性技术——填充、共混和增强改性更是深入几乎所有的塑料制品的原材料与成型加工过程。从原料树脂的生产到从多种规格及品种的改性塑料母料,为了降低塑料制品的成本,提高其功能性,离不开塑料改性技术。
改性塑料的材料性能在某些方面得到改善、提高,或者其加工性能得到改善,很重要的一点就是正确选用改性剂和加工助剂。例如自上个世纪八十年代以来,钛酸酯、铝酸酯偶联剂的使用,对改善无机矿物粉体材料与高分子材料之间亲合性起到了决定性的作用。近年来,全球卫生、安全、环保等方面的法规日益严格,对塑料助剂的功能、效能、卫生安全和环保性等都提出了更新更高的要求,高效、多功能、无毒、无公害是塑料助剂发展的总趋势。
目前在市场上已出现了系列新型有机硅纯硅酮塑料改性添加剂,使塑料制品功能得到增强,帮助塑料制品功能完美化,使制品具有抑烟、不产生可见烟尘、发烟量减少;有阻燃效果可达V-0级的良好阻燃功能;增加色母粒滑动性,润滑作用强,使制品表面光滑;可提高挤出性能,使挤出机任何部件在任何操作过程均不产生粘滞,不粘钻头;能助进色料分散、混合,使制品内部结构致密、均匀;提高制成品的的强度,耐冲击,好成型;能改进塑料薄膜的润滑性、防止粉连;耐高温、耐磨、导电等功能。此类功能性助剂无毒、高效、多功能,性价比优于国内外同类传统产品。它的新发现备受国内外同行关注,表现出极其广阔的市场应用空间和发展前景。
应用
我们对目前市场上纯硅酮塑料改性添加剂做了大量实验,结果表明在如下六大方面有明显的改善:
Ø 阻燃性的改善
聚苯乙烯燃烧时发生解聚,产生苯乙烯单体,其引火性非常大,所以PS的阻燃性能提高很困难,在STYRON 650D中添加各种有机粉末,用日本国仪器加普通用阻燃剂后,测定结果列于表1。添加纯硅酮塑料改性添加剂后发热速度、CO、发烟的各种效果都有提高。添加量3%~5%变化的评价效果各不同(见图1-3)。添加3%热放射速度减少37%,添加5%CO减少83%,烟改善74%。
Ø PC、PP、EVA的改性
PC、PP、EVA各种树脂中添加有机硅纯硅酮塑料改性添加剂的结果列于表2-4。添加量少于5%时机械特性无大的影响,可以改善阻燃性。
Ø 提高塑料制品的加工性能和注塑加工性
Ø 改进塑料薄膜的润滑性,防止粉连
市场上有些塑料薄膜制品会出现不能开口或极难开口的状况(即粉连),如果在制造过程中添加适量有机硅纯硅酮塑料改性添加剂,能改进塑料薄膜的润滑性,使塑料薄膜制品不产生粉连现象。
Ø 提高塑胶表面的光滑感、增强补韧、杜绝起泡现象
利用有机硅独特性能,使其得到充分的活化改性,破坏并阻止无机物团聚,从而更加均匀分散到高分子网络中,依赖较强的界面键合作用,达到增强补韧和消除塑胶制品的起泡现象、使制品表面更具光滑感的效果。
Ø 耐冲击、延长制品使用寿命
利用有机硅的特出优点-耐老化的特性,添加有机硅纯硅酮塑料改性添加剂后,能有效改善体系的相容性,提高稳定性,促进塑化、耐冲击,增加产品的耐候抗老化性能,从而达到延长制品使用寿命的效果。
同类产品对比效果
我们将纯硅酮塑料改性添加剂与其它传统塑料改性剂做了一些比较,发现在高添加阻燃剂比例的材料中添加纯硅酮塑料改性添加剂时,阻燃性(发热速度、CO、发烟速度)不仅可以改善,而且还可以使由于传统阻燃剂的添加而造成耐冲击性、加工性的损失得到恢复。
² HIPS中纯硅酮塑料改性添加剂与卤系阻燃剂的相比效果
STYRON438中添加有机硅纯硅酮塑料改性添加剂 与DECLORANE PLUS(OXYCHEM:环状的65%氯化烃)并用效果列于表5,在HIPS中卤系列阻燃剂的添加使燃烧速度减低,但CO及烟的发生速度增加。在共阻燃配方中添加纯硅酮塑料改性添加剂时,热放射速度进一步降低,同时CO及烟得到改善。卤类阻燃剂,如添加时,由于不完全燃烧使CO及烟的发生量增加,但添加纯硅酮塑料改性添加剂 1%时,效果明显改善。
² PP中纯硅酮塑料改性添加剂与Mg(OH)2的对比效果
ESCORENE 1012中添加有机硅纯硅酮塑料改性添加剂与VERSAMAG(Mortonlntermationa)并用的结果列于表6。Mg(OH)2的添加使冲击强度下降,但添加有机硅纯硅酮塑料改性添加剂则可以阻止,并且加工性改善,使放热性及机械性能提高,试验结果列于表7与图4。非改性的PPE进行各种机械特性与阻燃性试验结果列于表8。添加纯硅酮塑料改性添加剂 15%的改性PPE,比731树脂的UL94结果改善,添加量15%,UL94与氧指数两项改善。图6是纯硅酮塑料改性添加剂 添加至40%时耐冲击性的程度。纯硅酮塑料改性添加剂的粒径小于1um,添加量15%强度呈最大值。图7为添加1%与4%时弯曲度与温度的关系。纯硅酮塑料改性添加剂添加的改性PPE比一般的用PS改性PPE有非常高使用温度范围。作为改性剂的PS用少量纯硅酮塑料改性添加剂代替,愈来愈使PPE的Tg提高。
PS改性PPE内添加纯硅酮塑料改性添加剂会产生从未有过的性能提高。提高工程塑料、超级工程塑料的高温成型、耐热性、加工性、耐冲击性,在添加纯硅酮塑料改性添加剂之后均可实现。
第二点,老化黄变。老化不仅仅是塑胶行业,很多材料都面临这个问题,需要抵抗光、氧、臭氧、热、化学氧化剂、以及微生物等等它们对材料的“入侵”。
第三点,价格。不仅仅是你控制成本:选用合适的性价比助剂添加剂、材料、加工工艺等等,还包括你做出来的改性料在市场上的价格竞争,利润空间是最终目标需要考虑的。
第四点,实际应用的性能需求。做改性料除了做一些常需要的如玻纤增强、阻燃改性、填充降本、颜色配制,更会针对客户去做一些他们的标准要求的材料,要求的更具体如产品的收缩率、韧性、刚性、耐热性、耐水解性等等
pp增韧改性有共聚改性、共混改性、添加成核剂等。但研究报道比较多并取得比较突出成困的有以下三个方面:
(1)与橡胶或热塑性弹性体共混增韧;
(2)无机刚性粒子增韧;
(3)无机纳米材料增韧。
改性是指在合成树脂的基础上,对它们的性能进行改变,以实现不同的产品需要,比如电视机外壳塑料要求阻燃,电器包装薄膜要求抗静电,微波炉用塑料托盘要求耐高温,等等
再生是指经过各种塑料加工设备生产出的不同塑料制品在使用过后,经过人工回收,在把它们投入到回收设备中再次甚至多次造粒,这些塑料颗粒就是再生料或回收料(如大棚膜,地膜经回收后造粒)
机械就是各种用来加工塑料的设备,比如注塑机,挤出机,吹膜机,吹瓶机等等
模具是用来生成型特定塑料制品的模子,比如吹瓶机需要瓶子的模具,一次性快餐盒需要吸塑模具,
保鲜盒需要注塑模具
助剂就是在塑料生产加工过程中添加的一些能改善加工性能,或着能提高制品物理机械性能,耐热性能,阻燃性能等等的一些特殊的添加剂(如增韧剂,成核剂,阻燃剂,润滑剂等)