樹脂是塑料中最主要的組分,它是決定塑料類型、性能和用途的根本因素。單一組分塑料中含樹脂幾乎達(dá)100%,在多組分塑料中,樹脂的含量約為30%~70%。塑料組分中除了樹脂外,還有以下添加劑。
1.填充劑
填充劑又稱填料,是塑料的重要組成部分,它是對合成樹脂呈惰性的補(bǔ)充材料。填充劑的加入不僅是單純的混合,除了增量作用,降低成本外,往往可以改變塑料的硬度、抗沖擊強(qiáng)度、耐磨性和尺寸穩(wěn)定性,還可以改善塑料的耐熱性能、電性能、抗化學(xué)及美化外表。填充劑的種類很多,常用的有機(jī)填料有木粉、棉花、紙張和木材單片等;常用的無機(jī)填料有碳酸鈣、硅酸鹽、黏土、滑石粉、石膏、石棉、方丹、金屬粉、玻璃纖維等。填充劑的用量根據(jù)性能要求加入,一般在40%以下,有時也會超過合成樹脂的用量。
2.增塑劑
為了使塑料具有柔軟性、彈性和流動性,必須使塑料本身或通過添加增塑劑進(jìn)行增強(qiáng)。沒有增塑劑,塑料不可能制成薄膜、片材、管子和其他柔軟產(chǎn)品。增塑劑可促成包括聚合物結(jié)構(gòu)中的分子鏈的內(nèi)部運(yùn)動,增塑劑能讓這些分子鏈相互運(yùn)動,且在運(yùn)動中保持最小的摩擦系數(shù),這樣,它起到了一種內(nèi)部潤滑劑的作用,克服了鏈與鏈之間的分子作用力(引力),阻止了分子鏈之間的相互纏結(jié)。在加工過程中,溫度越高,分子鏈與分子鏈之間的增塑劑滲透得越快,其實(shí)際柔韌性就越強(qiáng)。
大多數(shù)增塑劑是液體,具有與樹脂可相溶的特點(diǎn)。增塑劑通常是無色的、低蒸氣壓性和熱穩(wěn)定性好的液態(tài)有機(jī)物。常用的增塑劑主要有鄰苯二甲酸酯、脂肪二元酸酯、膦酸酯、環(huán)氧化合物、含氯化合物等。
3.穩(wěn)定劑
塑料制品在加工和使用過程中,由于受熱、光或氧的作用,過早地發(fā)生降解、氧化斷鏈、交聯(lián)等現(xiàn)象,使材料性能衰變。為了穩(wěn)定塑料制品質(zhì)量,阻緩制品材料變性,延長使用壽命,通常在其組分中加入穩(wěn)定劑,所以穩(wěn)定劑又稱防老化劑。
穩(wěn)定劑的加入可抑制聚合物因光照、熱、高能輻射、超聲波、水、氧、微生物等因素造成的降解,使塑料變色、脆裂、強(qiáng)度下降等變質(zhì)過程減緩。由于不同聚合物降解的機(jī)理不同,所以選用的穩(wěn)定劑也不同。
按穩(wěn)定劑的作用可分為熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、抗氧化劑等。
?熱穩(wěn)定劑可與具有催化作用的金屬離子絡(luò)合,或者能消除產(chǎn)生的游離基等活性中心。
如聚氯乙烯成形加工時的塑料熔融流動溫度接近于分解溫度,容易分解出鹽酸,而鹽
酸又會起催化作用,促進(jìn)聚氯乙烯加速分解。為了防止這一影響,可在其組分中加入
硬脂酸鹽作為熱穩(wěn)定劑以阻緩這種變化。常用的熱穩(wěn)定劑有脂肪酸、酚或醇類的鉻、
鎳、鎘、鋅鹽,有機(jī)錫化合物,胺類、亞膦酸酯及硫醇類等。
?光穩(wěn)定劑有紫外線吸收劑、光屏蔽劑等。常用的光穩(wěn)定劑有:α-羥二苯甲酮衍生物,取代丙烯酸酯、芳酯(如間苯二酚酯、水楊酸芳酯)鎳絡(luò)合物,以及顏料(如炭黑、氧化鋅、氧化鈦等)。?抗氧化劑可以抑制合成樹脂氧化、降解。常用的抗氧化劑有酚(如2,6-二叔丁基酚)、芳香胺(如N,N-二苯基對苯二胺)、正膦酸酯類(如三壬基苯基正膦酸酯)和各種類型的含硫化合物(如硫化二丙酸二月桂酯)等。
4.固化劑
固化劑也稱硬化劑,作用是在塑料樹脂中生成橫跨鍵,使分子交聯(lián),由受熱可塑的線形結(jié)構(gòu),變成體形(網(wǎng)狀)的熱穩(wěn)定結(jié)構(gòu),如環(huán)氧、醇酸樹脂等,在成形前加入固化劑,才能成為堅(jiān)硬的塑料制品。
固化劑的種類很多,通常隨著塑料制品及加工條件不同而異。用于酚醛樹脂的固化劑有六次甲基四胺,環(huán)氧樹脂的固化劑有胺類、酸酐類化合物,聚酯樹脂的固化劑是過氧化物等。
5.著色劑
顏色是塑料制品和包裝物的一個重要的特色。目前,使用的著色劑能使塑料制品染成從淡色到深色及其他各種不同顏色。用于塑料制品的兩種基本著色劑為染料與顏料。染料與顏料相對來說不易溶解,但能擴(kuò)散在整個塑料制品中。在塑料制品的整個使用過程中,顏料比染料更穩(wěn)定,不易褪色?,F(xiàn)在使用的一種著色劑,叫做色母料,它可在加工成形過程中加入到塑料制品中去。塑料制品中可將這種著色劑和塑料成分拌在一起,或在制品加工時直接加進(jìn)這種著色劑,就能使塑料變色。
6.潤滑劑
為改進(jìn)塑料熔體的流動性能,減少或避免對塑料制品加工設(shè)備的黏附,提高制品表面光潔度等,而加入塑料中的該類添加劑稱為潤滑劑。一般聚烯烴、醋酸纖維素、聚酰胺(尼龍)、ABS樹脂、聚氯乙烯等在成形加工過程中,常常加入潤滑劑,其中尤以聚氯乙烯最為需要。潤滑劑可根據(jù)其作用不同,而分為內(nèi)潤滑劑及外潤滑劑兩類。內(nèi)潤滑劑與塑料樹脂有一定的相溶性,加入后可減少樹脂分子間的作用力,降低其熔體黏度,從而削弱聚合物間的內(nèi)摩擦。一般常用的內(nèi)潤滑劑有:硬脂酸及其鹽類、硬脂酸丁酯、硬酯酰胺等。外潤滑劑與塑料樹脂僅有很小的相溶性,而在成形過程中,易從內(nèi)部析出黏附在設(shè)備的接觸表面(或涂于設(shè)備的表面),形成潤滑劑層,降低了熔體和接觸表面間的摩擦,防止塑料熔體對設(shè)備的黏結(jié)。屬于這類潤滑劑的有硬脂酸、石蠟、礦物油及硅油等。
塑料中除上述組分外,有時根據(jù)特殊用途,在其中還加入發(fā)泡劑、防粘劑、增韌劑、抗靜電劑等。
所以,通常所說的塑料是由合成樹脂與添加劑等組分共同組成的。表明各種添加劑與樹脂重量的比例關(guān)系稱為配方,它是根據(jù)包裝物的用途,所需性能和成形要求,再結(jié)合各種組分的特性和來源制定的,合理的配方既能改善加工工藝條件,又能以較低的成本生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)塑料包裝物,因此配方要經(jīng)過多次反復(fù)實(shí)踐,才能不斷完善和提高。
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