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浅谈改性塑料配方研发的误区

时间:2018-03-04 14:59:10    来源:互联网整理    作者:匿名  浏览次数:
[导语]   摘 要:改性塑料目前正广泛应用于各个领域。改性塑料的配方设计集中在加工助剂和功能性添加剂的挑选方面。为了改善和加强基体树脂的性能,通过选择加工助剂和功能性添加剂及相

摘 要:改性塑料目前正广泛应用于各个领域。改性塑料的配方设计集中在加工助剂和功能性添加剂的挑选方面。为了改善和加强基体树脂的性能,通过选择加工助剂和功能性添加剂及相应的配比来帮助改性塑料实现功能化。“一效一剂”成为改性塑料配方设计的基本原则;“一剂多效”成为塑料助剂开发的目标。而目前助剂的选择更应该关注于是否贴合环保法规的适应性。具体的实际改性过程是很复杂的,一方面是成本利益限制,另一方面是客户需求,需要多种改性方法共同实现。

关键词:改性塑料;配方;添加剂

中图分类号:TQ320.1 文献标识码:A 文章编号:1671-2064(2017)23-0053-01

1 引言

改性塑料是化工生产环节中的中间产品之一,主要是由通用塑料和工程塑料为基体进行加工制得,可以满足应用环境所一定的性能要求和下游加工使用需求等特点。

改性塑料是中国制造业技术进步和中国消费提高的得益行业之一,获利于全世界家电、数码、机械制造等产业快速向中国转移,凭借在人力资源以及其他生产制造方面的成本优势,我国已成为这些领域的行业大国,并由此有效的加速了改性塑料整体行业的发展。随着人们对高分子材料性能要求的不断提高,我国正变成全世界最大的改性塑料潜在市场。

塑料改性是将树脂基体通过物理的、化学的、机械的方法,改进或增进其功能,在电、磁、光、热、耐老化、阻燃、机械性能等方面达到使用环境的特殊要求。从树脂基体的生产到各种规格及类别的改性塑料颗粒,为了降低制品的成本,进一步增加其功能性,方方面面都会应用到塑料改性技术。

改性塑料配方设计主要着力于在助剂和功能性辅助剂的选择方面。为了改善和增强基体树脂的性能,依靠选择和使用加工助剂、功能性辅助剂及相应的配比来帮助改性塑料的设计。

2 助剂分类及选用

通常,改性塑料使用的各种助剂按照表1中的分类予以区分。

工程技术人员在明确目标树脂基体的改性研发方向时,经常采用目标性能倒推法。即根据产品需要达到的目标性能,选用对应的功能性添加剂。如:为制备应用于煤矿的塑料管,一般采用导电粉末来解决其静电问题;家用电器塑料外壳通过采用耐黄变的添加剂来解决长期使用过程中出现的黄变问题等[1]。

改性塑料特性化的体现,主要以功能型助剂的合理选择和添加来实现。拥有丰富的理论和生产经验的研发人员,则可根据性能、应用环境的需要,按照“物质结构决定产品性能、产品性能影响使用环境”的原则进行助剂具体结构、类型和规格的反向选择,以达到最佳的应用效果。

改性塑料的配方中添加各种功能性助剂,就好像人类为了身体健康,通过服用各种保健品来达到延缓衰老的目的。目前各种各样的保健品更是层出不穷,人们将延缓衰老的希望过多寄托在保健品上。不过在特殊的环境中,想要达到特定功效的同时也要承受一些已知或未知的负面作用,“是药三分毒”是一句亘古不变的真理。例如胃药“盐酸雷尼替丁”就一直存在着较大的副作用问题,而牛黄解毒片是否无毒也已存在着争议。产生这种问题的原因又是多方面的[1]。

配方设计的重点是选材、配比、用量、混合四大要素,从表面来看好像不是很复杂,但其实蕴含了很多细微的关联细节,技术人员想设计出一个既有高性能、也有加工便捷、同时兼顾低成本的配方也并非是一件容易的事,这需要技术人员考虑的方方面面的因素,配方中所选用的助剂在发挥自身作用的同时,应最低程度地影响其他功效的助剂,最好与其他助剂有协同作用。在改性产品配方设计中,为获得特定的性能可能要加入不同种类的助剂,这些助剂之间的相互关系很复杂。有的助剂之间有协同作用,而有的助剂之间有对抗作用。

“一效一剂”成为改性塑料配方设计的基本原则;“一剂多效”成为塑料助剂开发的目标。二者并不矛盾,殊途同归,都是为了提高改性塑料配方的效率。为了实现期望中的塑料改性的理想效果,各种添加剂的使用越来越频繁。然而,是否各种添加剂复合使用就一定能达到我们的理想预期呢?使用者确信改性塑料的功能来自大量的各种类型的添加剂[2],研发人员却忽视了功能性添加剂之间的相互影响,也就是说可能有预期的功能性作用,甚至存在各种功能性助剂的相加而引发的协同效应,也可能存在相反的作用,即各种助剂间相互的反协同效果。这一现象由人们从抗氧剂1010和168的广泛复合应用就可以體会到,正是由于复合抗氧剂正向作用的协同效果,在产品抗氧化、老化方面得到的更好的发展;另外,从酸性配方组分环境下受阻胺耐候体系的提前失效,人们深刻体会到了复合助剂的反协同作用。

为了赋予塑料特定的改性特性而引入的助剂,可能在使用过程中给使用者、环境、接触物品带来多种不同的影响,恰恰却并未引起助剂生产企业与使用者足够的重视。近年来,以ROHS、WEEE、REACH等为典型代表的环保法规给助剂行业及改性塑料行业带来的影响和压力则可以充分的说明这个问题。

塑料改性技术研发的思路和原则与人们为了强身健体而采用的服药模式还是有许多相通之处的。药物进补是要获得其补身性能,但可能为此付出同时摄入毒药的代价。更可怕的是对于这种代价的付出我们没有任何察觉。而察觉时再予以新的补药除之,则带来了“补药—毒药”的恶性循环,这更是我们所不愿看到的[1]。

3 结语

因此,在塑料改性生产过程中,到底添加的是“良药”还是“毒药”,需要仔细辨别。可能因为添加的“良药”,由其带来的副作用又需要我们再添加其他“良药”,而如此往复,其后果是配方越来越复杂,成本不断升高,产品品质却越来越无法保证;可能添加的“良、毒”各半,在权衡副作用的情况下利用其某些性能;或者使用“一剂一能”的专攻方法等诸多问题,都需要我们在研发、生产中一步步地总结。塑料的改性无非就是以上这些内容,具体的实际改性过程是很复杂的,一方面是成本利益限制,另一方面是客户需求,需要多种改性方法共同实现。

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