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高分子材料中都有哪些添加剂

嘉峪检测网        2015-08-05 22:45

高分子材料中都有哪些添加剂

1、增塑剂(塑化剂)

 

这是塑料领域最常听到的添加剂,前几年的台湾塑化剂事件似乎犹在耳边。

 

塑料如果从字面上理解就是可以塑形的材料,增塑剂也可理解为增加塑料的可塑性。

 

塑料的主体都是高分子,没有例外;高分子的基本概念其实就是说分子量特别大,微观上来理解的话就是具有非常非常长的分子链,最基本的形状就是蜈蚣那样。宏观来讲,密集恐惧症躲开,其他人可以想像一下成千上万条蜈蚣缠绕的感觉(脑子嗡地炸了,缓下先,还是换辫子做比喻吧,忽略侧链了);

 

辫子缠绕得太紧就不易变形了,所以要从麻花辫编成双马尾,首先就要把辫子稍微解开一些,对于高分子最常用的方法就是加热,然后重新把辫子扎起来——也就是定型,例如吹塑、挤出等方法。

 

可是高分子的性能各异,有些高分子在 " 解开 " 的过程中很容易变质,最突出的就是PVC,一般要加热到170度才能加工,可140度时这货就开始放出氯化氢了,也就是盐酸气,很让人不省心。我们想一想,如果头发睡了一觉醒来缠在一起梳不开该怎么办?或许有人会将此作为新发型顶着出去,但更多人会选择洗头。所以科学家们也想到这一招,往 PVC 里加点增塑剂,就可以在 140 度条件下进行加工了。

 

增塑剂的挑选也是一门学问,就像我们不可能用芝麻油洗头一个道理,PVC 所用的增塑剂大部分都是邻苯二甲酸酯类,包括人人喊打的 DEHP。既是谈作用,此处不再多说健康的话题了。

 

需要注意的是,由于增塑剂比较容易析出,影响产品质量,即便不析出,塑料的强度也下降了,所以塑料加工企业都是本着能不加就不加的态度,从用量来讲,PVC 与 PVDC 两种塑料所用的增塑剂大概占到增塑剂行业的 90% 用量以上,也能从反面印证这一点。所以,对于 " 塑料都含塑化剂 " 的说法还是要抱着怀疑的眼光去看。

 

 

2、增韧剂

 

很容易与增塑剂混淆,有一些增塑剂确实也可当增韧剂这么用,这时因为两者的原理通常都是改变高分子的结晶性。但具体到产品参数而言,两者其实是不同的。

 

还是以头发来比喻,增塑剂相当于水,主要管的是加工过程,而增韧剂相当于护发素,主要管的是后面的应用过程。

 

有些塑料很脆,使用的时候跟玻璃一个感觉,摔地上就碎,显然应用起来不是很舒服,很多人喜欢塑料制品不就图个不容易摔坏么。增韧剂存在的任务就是为了解决这个问题。对于 PVC 塑料而言,增塑剂也是增韧剂,但其他塑料的增韧剂就五花八门了,有的直接就是用橡胶这样的高分子作为增韧剂。

 

 

3、抗氧剂

 

关心方便面食品健康问题的话,应该听说过 BHT 这种物质,前几年曾经被报导过。

 

BHT 是最常见的酚类抗氧剂,塑料工业中使用得极为普遍,材料加工行业中这几乎是必需品。

 

塑料是有机高分子,分子其实是蛮脆弱的,如果高温状态下遇到氧气这样的流氓是很危险的,就好像穿着很简单的妙龄少女走到了夜深人静的大街上。我们都知道某些不该发生的事情罪魁祸首是氧气,跟高分子自己无关,但氧气势力实在太大,地球离不开它,所以只好给高分子多穿点衣服,也就是抗氧剂,真的遇到氧气的时候,脱下外套,然后金蝉脱壳,避免发生更坏的后果。

 

这基本就是抗氧剂的作用了。

 

 

4、阻燃剂

 

阻燃剂在塑料工业中的应用并不多,但确实很重要,如果我们的塑料加工行业都能按照标准生产阻燃性塑料,很多火灾的危害都会下降。所以还是再添一句私货:目前国内塑料加工行业的添加剂问题不仅仅是滥加,还有错加和少加的问题,而且后面两个问题更严重,添加剂对我们的保护作用绝对大于危害。

 

阻燃剂的作用就简单了,阻止燃烧速度,很多是含磷含氯的物质,快速生成自由基,从而阻止火源扩散。

 

 

5、着色剂

 

这个就更简单了:给塑料上色的作用。

 

但休要简单看待上色这个问题,性能与美观是塑料加工中最为重要的两个方向,性能决定用途,美观却决定利润,所以对于具体的企业来说,后者有时反而更受关注。如果我们看到一部手机,外壳的上色不均匀,很可能就不会去买,至于耐不耐摔,反正就算是在砸核桃神器的那个品牌柜台,我也没见过有人买手机的时候去试验外壳的强度。

 

关于着色剂还有很多不同的称呼:颜料、颜填料、染料、色浆、色母等,万幸的是,它们的含义都不一样——所以高分子专业的童鞋们,你们的记忆力还好吗?这里就不展开了。

 

 

6、增强剂(补强剂)

 

大多数时候口头称呼的填料也都是指增强剂,其作用就是增加塑料的强度。

 

强度不同于硬度,这一点要区分的,大多数塑料使用过程中都不要求硬度,但除了食品袋的撕口位置,一般塑料对强度的要求都很高。

 

大多数时候,增强剂同时还能降低塑料的成本,因为常用的增强剂,包括碳酸钙、滑石粉、石墨或炭黑,以及二氧化硅等都比较便宜。当然,这些物质能增强,靠的是它们与高分子直接的相互作用,不能无限添加,加多了强度也会下降。

 

它们一般也都无害。

 

 

7、交联剂

 

交联剂其实也能称作增强剂,因为对于最终成型的材料而言,它也起到了类似效果。

 

但与一般填料不同,交联剂与高分子之间发生的是化学反应。通过交联这样的化学反应,塑料的定型变得更加稳固。

 

如果还用前面的头发做例子,一般的定型就是用头绳扎了起来,一跑步可能就会松开,而交联剂就像夹子,作用力比较牢固。

 

 

8、光稳定剂

 

紫外光这种高能电磁波能让不少高分子出现断链现象,光稳定剂就是为了处理这个问题。

 

 

9、热稳定剂

 

与第 8 条类似,只是断链反应的能量来源变成高温。

 

 

10、发泡剂

 

吃过泡面吧,面是怎么泡起来的呢?当然不是发泡剂的功劳。

 

这里要说的是泡面盒,这种泡沫塑料是怎么来的。一般塑料都是实心的,要想做成像馒头一样的发泡塑料,显然不能靠酵母,怕是酵母也不可能在塑料加工工艺中生存——于是发泡剂就充当了这样一种酵母的作用,当然发泡机理就很多样了,常见的发泡气体有二氧化碳、氮气、氨气等。要描述清楚发泡工艺,足可写出一本书。

 

 

11、润滑剂

 

主要也是加工过程中使用,与增塑剂有点类似——增塑剂降低了分子间的摩擦力,而润滑剂不仅可以降低分子间摩擦力,还可以降低分子与容器间的摩擦力。

 

 

12、抗静电剂

 

与阻燃剂其实可以类比,也是一种用量不算大,但在特殊场合却极为重要,特别是电子元器件中,作用是为了降低塑料表面的静电积聚。

 

 

13、还多着呢

 

以上的这些添加剂算是塑料加工过程中比较通用的一些添加剂,有些特殊的塑料通常也要使用特殊的添加剂,例如氟塑料,很多添加剂都加不进去,但应用于氟塑料工业的添加剂一般也不怎么用于通用塑料。

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来源:知乎