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你想了解的聚丙烯添加剂,都在这里啦

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浏览:- 发布日期:2020-07-03 16:29:11【

聚丙烯(PP)是通用热塑性树脂中增长最快的品种之一,广泛应用于工业生产的各个领域。与聚乙烯相比,聚丙烯具有更好的物理——机械指标,更优良的耐腐蚀性以及更高的稳定性。但是因其低温脆性,尺寸稳定性特别是缺口敏感性差,应用受到了一定的限制。无卤阻燃剂厂家分析因此,需要对聚丙烯进行改性,以进一步提高聚丙烯的性能、扩展其应用领域。

一、聚丙烯改性可分为化学改性和物理改性

化学改性是指通过共聚、交联、接枝等化学方法改变聚丙烯的分子结构,达到理想的性能要求,以满足材料的使用要求。

物理改性包括共混、填充、增强等物理方式,通过在聚丙烯基体中加入橡胶、弹性体、添加剂等物质改变聚丙烯分子的聚集态结构,以达到改善其性能的目的 。

单一的聚丙烯由于稳定性差、易变色等原因无法满足储存与使用的需要,在生产过程中加入各种功能性添加剂能有效改善聚丙烯的某些缺陷,甚至可根据其使用要求使其具备一定的专用功能 。

聚丙烯的添加剂改性是指在聚丙烯粉料中加入一定比例、不同成分的添加剂,然后在加工设备上采取适当的加工,如混炼、浸渗,将添加剂与聚丙烯混合均匀后再加工成制品。

现今的生产一般是将聚丙烯与添加剂混合均匀后再进行挤出造粒,以得到更容易储存和运输的聚丙烯粒料。聚丙烯改性常用的添加剂包括抗氧剂、除酸剂、成核剂、光稳定剂、热稳定剂、抗静电剂、爽滑剂、阻燃剂、分子量调节剂等。

二、抗氧剂

聚丙烯分子RH 的每个结构单元中都存在着一个不稳定的叔氢,在光、热等条件下叔氢的 C—H键易发生断裂生成烷基自由基 R· 。在氧气存在的情况下,R·会与氧结合生成过氧自由基 ROO·,ROO·又会夺取另一个 RH 的叔氢,形成 R·和氢过氧化物 ROOH。ROOH 不稳定,容易裂解生成末端带醛基或烯基的聚丙烯,并产生羟基 OH·和烷氧自由基 RO·,RO·可以进一步加速聚丙烯分子分解,形成羟基聚丙烯 ROH 和 R·,使聚丙烯分子量大幅度下降。

抗氧剂的作用就是去除这些活性中间产物,将聚丙烯转化为稳定物质,从而延缓或抑制聚丙烯氧化过程,阻止聚丙烯老化,延长其使用寿命。

而在实际生产过程中一般将主抗氧剂和辅助抗氧剂配合使用,利用不同抗氧剂之间的正协同作用,按照一定的比例混合,制备得到的复合抗氧剂往往比单一的抗氧剂具有更好的氧化稳定性 。

三、光稳定性

聚丙烯制品暴露在太阳光或强荧光下会吸收紫外线能量,稳态分子变为激发态,引发自动氧化反应,导致聚合物降解,使得制品表面龟裂、发黄、变脆,使用寿命大大缩短。

而在聚丙烯中添加光稳定剂可以减缓聚丙烯的光老化速率,延长聚丙烯制品的使用寿命。

根据光稳定剂作用机理的不同,可以将其分为紫外线吸收剂、淬灭剂、光屏蔽剂、自由基捕获剂四类。

淬灭剂本身并没有吸收紫外线的功能,但能通过分子间的过程转移能量,迅速而有效地消除受激分子上的激发能量,使分子回到稳定的基态,从而防止聚合物光老化过程进行。淬灭剂主要是镍或钴的有机螯合剂。

光屏蔽剂能够遮蔽或反射紫外光,减少紫外线的透射,使光无法透入聚丙烯制品内部,防止制品内部老化,从而有效地抑制光氧化降解,起到保护制品的作用。光屏蔽剂主要有炭黑、氧化锌、二氧化钛、酞青绿、酞青蓝等。

自由基捕获剂的主要作用是清除自由基,聚合物光氧化产生的自由基被自由基捕获剂捕获而形成稳定的自由基或分子,从而延缓制品光老化过程,延长使用寿命。自由基捕获剂主要是受阻胺光稳定剂 ( HALS) ,也是被认定为最高效的光稳定剂,其包含哌啶系、哌啶系衍生物及咪唑烷酮系衍生物等。

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四、除酸剂

聚丙烯催化剂中通常都含有氯元素或其他卤素,使用该催化剂生产的聚丙烯中通常残留有大量卤素成分,残留的卤素会造成下游加工设备的腐蚀或使聚丙烯降解。除酸剂又称中和剂或卤素吸收剂,主要用于吸收聚丙烯中残留的氯等卤素,防止其在加工过程中腐蚀设备。

除酸剂除了要满足除酸功能外,还应满足和其他聚合物添加剂类似的高纯度、热稳定性、熔点低于聚合物的加工温度、颗粒尺寸能够达到最佳的分散性等要求。聚丙烯改性常用的除酸剂主要有水滑石 DHT-4A、硬脂酸钙、氧化锌等。

氧化锌也是常用的除酸剂。在聚丙烯中,氧化锌不但可以用作酸中和剂,还会增加材料的光稳定性。氧化锌对破坏性紫外线的吸收能力比其他白色颜料要强得多,从而对聚丙烯起到保护作用。

氧化锌作为除酸剂时可用于像流延膜等高温加工领域,而在这样的高温下,有机金属硬脂酸盐则会在空气中发生变色,水滑石则会失去结晶水。

五、抗静电剂

聚丙烯是一种非极性的树脂,因此是良好的电绝缘体,但在摩擦或与带电物质接触时容易带电产生静电积累,对制品的加工和使用造成不良的影响,如聚丙烯薄膜静电过多会吸附空气中的灰尘等。因此,在聚丙烯的生产过程中通常加入抗静电剂。

聚丙烯中加入的抗静电剂会在制品表面迁移,其中亲油基朝向聚丙烯内部,亲水基则向着大气侧排列,并吸收大气中的水分在制品表面形成连续、均匀的具有取向特征的导电分子层,从而降低静电的聚集。

常用的抗静电剂可分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型  。

阴离子型抗静电剂电离后亲水基带负电荷,它主要包括烷基磺酸盐、硫酸盐、磷酸盐、羧酸盐等。阳离子型抗静电剂电离后亲水基带正电荷,主要包括季铵盐、铵盐类、烷基咪唑啉类、季磷盐等。

两性离子型抗静电剂分子中至少含有两个亲水基,且电离后带有正、负电荷,包括季铵内盐、两性烷基咪唑啉盐、烷基氨基酸等。

非离子型抗静电剂亲水基不能电离故而不带电,主要包含多元醇、多元醇脂肪酸等。在聚丙烯改性中最常用的抗静电剂是单硬脂酸甘油酯(GMS) ,GMS符合大多数食品法规,可用于多数食品包装塑料。在聚丙烯中,GMS 能快速迁移至制品表面,所以很快能发挥其抗静电功能。

六、爽滑剂

聚丙烯在加工时会与设备相互摩擦,这不仅会降低加工速度、增加设备磨损、增加能耗,还会产生摩擦热,降低聚丙烯的稳定性。而爽滑剂的加入能够降低聚丙烯与设备间的摩擦阻力,改善加工过程。

爽滑剂加入到聚丙烯中后会从制品内部迁移到制品表面,形成均匀的薄涂层,这个涂层可使制品表面具有润滑作用,在与其他物体表层接触时,它们之间的摩擦系数会显著降低。

另外,爽滑剂还具有一定的抗静电性,也能提高加工设备脱模能力,因此在注射成型时也可作脱模剂使用。

爽滑剂主要有两类,酰胺类爽滑剂和无迁移型爽滑剂 。

酰胺类爽滑剂由于性价比高、类型多、适应能力强而应用较广,不同的酰胺类爽滑剂的扩散速率及稳定性是不同的,所以对于不同的聚丙烯需要选用适合其加工条件的爽滑剂。

无迁移型爽滑剂具有较高的相对分子质量,难以在聚丙烯中扩散,而是在聚丙烯挤出过程中,附着在其表面以降低摩擦系数。使用较多的爽滑剂是长链脂肪酸酰胺类,如芥酸酰胺、油酸酰胺、硬脂酸酰胺等。

七、抗粘连剂

抗粘连剂又称开口剂,它也主要用于薄膜制品中。聚丙烯薄膜成型后,由于膜自身间形成真空密合状态,膜层与膜层之间紧密贴合不易分开。抗粘连剂可以在聚丙烯微观表面形成微小的粗糙面,这种凹凸面可以使空气流入薄膜各层之间,加大膜层间距,从 而 减 小 制 品 之 间 的 接 触 面 积,防止粘连。

抗粘连剂价格低廉、适用范围极广、种类众多,在实际生产时应根据成本、聚丙烯加工条件、聚丙烯大小及分布等条件选择适宜的抗粘连剂。常用的抗粘连剂有硅藻土、滑石粉、二氧化硅、碳酸钙、硫酸钙等。

无卤阻燃剂厂家了解到硅藻土是使用最早的抗粘连剂,它是自然形成的一种非金属矿物,主要成分是无定型二氧化硅,还包含一些氧化铝、氧化铁等金属氧化物。

二氧化硅由于自身多孔、比表面积大,当其作为抗粘连剂使用时,能使聚丙烯分子链进入到其孔隙中,从而减小聚丙烯分子层与层之间的相互接触面积、减小黏结力,增大薄膜的开口性。

抗粘连剂通常和爽滑剂结合使用,以确保达到薄膜的滑动和防粘连之间的最优平衡。

八、荧光增白剂

聚丙烯制品中的杂质或其本身会吸收可见光中短波范围内的蓝紫相,由于蓝光与黄光互为补光,人们用肉眼看上去就感觉制品呈微黄色,故而使用荧光增白剂提高制品的白度和光泽度。

荧光增白剂是一种无色或浅色的有机化合物,它能吸收不可见紫外光,将吸收的能量转换,再发射出可见的蓝紫色光以弥补蓝紫相光的损失,从而起到增白的作用。

使用荧光增白剂对聚丙烯增白是一种纯粹的光学作用,不会对聚丙烯基体造成影响,因而应用较广。

荧光增白剂应当与制品的加工条件相适应,有较好的稳定性、低挥发性和化学惰性。荧光增白剂有几百个品种,目前使用较多的主要有三类: 双苯并唑、三嗪-苯基氧杂萘邻酮、双-( 苯乙烯基) 联苯等。

结语

针对不同的使用需求,使用不同种类、不同数量的添加剂对聚丙烯进行改性,从而改善制品的某种性能,满足使用要求,是一种高效的聚丙烯改性方法。

随着科技的进步和社会对聚丙烯要求的不断提高,聚丙烯添加剂改性技术也在高速发展,不同的添加剂逐渐开发出来,更好地推动了整个聚丙烯行业的发展。




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