塑料中的助劑有哪些?分別有什麽作用
塑料助劑又叫塑料添加劑,是聚合物(合成樹脂)進行成型加工時為改善其加工性能或為改善樹脂本身性能所不足而必須添加的壹些化合物。
1、增塑劑(塑化劑)
這是塑料領域最常聽到的添加劑,前幾年的臺灣塑化劑事件似乎猶在耳邊。
塑料如果從字面上理解就是可以塑形的材料,增塑劑也可理解為增加塑料的可塑性。
塑料的主體都是高分子,沒有例外;高分子的基本概念其實就是說分子量特別大,微觀上來理解的話就是具有非常非常長的分子鏈,最基本的形狀就是蜈蚣那樣。宏觀來講,密集恐懼癥躲開,其他人可以想像壹下成千上萬條蜈蚣纏繞的感覺(腦子嗡地炸了,緩下先,還是換辮子做比喻吧,忽略側鏈了);
辮子纏繞得太緊就不易變形了,所以要從麻花辮編成雙馬尾,首先就要把辮子稍微解開壹些,對於高分子最常用的方法就是加熱,然後重新把辮子紮起來——也就是定型,例如吹塑、擠出等方法。
可是高分子的性能各異,有些高分子在“解開”的過程中很容易變質,最突出的就是PVC,壹般要加熱到170度才能加工,可140度時這貨就開始放出氯化氫了,也就是鹽酸氣,很讓人不省心。我們想壹想,如果頭發睡了壹覺醒來纏在壹起梳不開該怎麽辦?或許有人會將此作為新發型頂著出去,但更多人會選擇洗頭。所以科學家們也想到這壹招,往PVC裏加點增塑劑,就可以在140度條件下進行加工了。
增塑劑的挑選也是壹門學問,就像我們不可能用芝麻油洗頭壹個道理,PVC所用的增塑劑大部分都是鄰苯二甲酸酯類,包括人人喊打的DEHP。既是談作用,此處不再多說健康的話題了。
需要註意的是,由於增塑劑比較容易析出,影響產品質量,即便不析出,塑料的強度也下降了,所以塑料加工企業都是本著能不加就不加的態度,從用量來講,PVC與PVDC兩種塑料所用的增塑劑大概占到增塑劑行業的90%用量以上,也能從反面印證這壹點。所以,對於“塑料都含塑化劑”的說法還是要抱著懷疑的眼光去看。
2、增韌劑
很容易與增塑劑混淆,有壹些增塑劑確實也可當增韌劑這麽用,這時因為兩者的原理通常都是改變高分子的結晶性。但具體到產品參數而言,兩者其實是不同的。
還是以頭發來比喻,增塑劑相當於水,主要管的是加工過程,而增韌劑相當於護發素,主要管的是後面的應用過程。
有些塑料很脆,使用的時候跟玻璃壹個感覺,摔地上就碎,顯然應用起來不是很舒服,很多人喜歡塑料制品不就圖個不容易摔壞麽。增韌劑存在的任務就是為了解決這個問題。對於PVC塑料而言,增塑劑也是增韌劑,但其他塑料的增韌劑就五花八門了,有的直接就是用橡膠這樣的高分子作為增韌劑。
3、抗氧劑
關心方便面食品健康問題的話,應該聽說過BHT這種物質,前幾年曾經被報導過。
BHT是最常見的酚類抗氧劑,塑料工業中使用得極為普遍,材料加工行業中這幾乎是必需品。
塑料是有機高分子,分子其實是蠻脆弱的,如果高溫狀態下遇到氧氣這樣的流氓是很危險的,就好像穿著很簡單的妙齡少女走到了夜深人靜的大街上。我們都知道某些不該發生的事情罪魁禍首是氧氣,跟高分子自己無關,但氧氣勢力實在太大,地球離不開它,所以只好給高分子多穿點衣服,也就是抗氧劑,真的遇到氧氣的時候,脫下外套,然後金蟬脫殼,避免發生更壞的後果。
這基本就是抗氧劑的作用了。當然,現實中的氧化劑不只是氧氣這壹種。
4、阻燃劑
阻燃劑在塑料工業中的應用並不多,但確實很重要,如果我們的塑料加工行業都能按照標準生產阻燃性塑料,很多火災的危害都會下降。所以還是再添壹句私貨:目前國內塑料加工行業的添加劑問題不僅僅是濫加,還有錯加和少加的問題,而且後面兩個問題更嚴重,添加劑對我們的保護作用絕對大於危害。
阻燃劑的作用就簡單了,阻止燃燒速度,很多是含磷含氯的物質,快速生成自由基,從而阻止火源擴散。
5、著色劑
這個就更簡單了:給塑料上色的作用。
但休要簡單看待上色這個問題,性能與美觀是塑料加工中最為重要的兩個方向,性能決定用途,美觀卻決定利潤,所以對於具體的企業來說,後者有時反而更受關註。如果我們看到壹部手機,外殼的上色不均勻,很可能就不會去買,至於耐不耐摔,反正就算是在砸核桃神器的那個品牌櫃臺,我也沒見過有人買手機的時候去試驗外殼的強度。
關於著色劑還有很多不同的稱呼:顏料、顏填料、染料、色漿、色母等,萬幸的是,它們的含義都不壹樣——所以高分子專業的童鞋們,妳們的記憶力還好嗎?這裏就不展開了。
6、增強劑(補強劑)
大多數時候口頭稱呼的填料也都是指增強劑,其作用就是增加塑料的強度。
強度不同於硬度,這壹點要區分的,大多數塑料使用過程中都不要求硬度,但除了食品袋的撕口位置,壹般塑料對強度的要求都很高。
大多數時候,增強劑同時還能降低塑料的成本,因為常用的增強劑,包括碳酸鈣、滑石粉、石墨或炭黑,以及二氧化矽等都比較便宜。當然,這些物質能增強,靠的是它們與高分子直接的相互作用,不能無限添加,加多了強度也會下降。
它們壹般也都無害。
7、交聯劑
交聯劑其實也能稱作增強劑,因為對於最終成型的材料而言,它也起到了類似效果。
但與壹般填料不同,交聯劑與高分子之間發生的是化學反應。通過交聯這樣的化學反應,塑料的定型變得更加穩固。
如果還用前面的頭發做例子,壹般的定型就是用頭繩紮了起來,壹跑步可能就會松開,而交聯劑就像夾子,作用力比較牢固。
8、光穩定劑
紫外光這種高能電磁波能讓不少高分子出現斷鏈現象,光穩定劑就是為了處理這個問題。
9、熱穩定劑
與第8條類似,只是斷鏈反應的能量來源變成高溫。
10、發泡劑
吃過泡面吧,面是怎麽泡起來的呢?當然不是發泡劑的功勞。
這裏要說的是泡面盒,這種泡沫塑料是怎麽來的。壹般塑料都是實心的,要想做成像饅頭壹樣的發泡塑料,顯然不能靠酵母,怕是酵母也不可能在塑料加工工藝中生存——於是發泡劑就充當了這樣壹種酵母的作用,當然發泡機理就很多樣了,常見的發泡氣體有二氧化碳、氮氣、氨氣等。要描述清楚發泡工藝,足可寫出壹本書。
11、潤滑劑
主要也是加工過程中使用,與增塑劑有點類似——增塑劑降低了分子間的摩擦力,而潤滑劑不僅可以降低分子間摩擦力,還可以降低分子與容器間的摩擦力。
12、抗靜電劑
與阻燃劑其實可以類比,也是壹種用量不算大,但在特殊場合卻極為重要,特別是電子元器件中,作用是為了降低塑料表面的靜電積聚。