1.2.17.1 成核剂
以其为结晶核使结晶性塑料的结晶形态和结晶速率发生变化的一类助剂称为成核剂,
在结晶性塑料中加入成核剂后,晶核产生的速度加快并能增加晶核数目,从而使结晶生长点增多,结晶速度增大,球晶的尺寸减小,并使球晶的形态更加完整。宏观表现为:材料的冲击强度、硬度、透明性、表面光泽度、屈服强度、尺寸稳定性等有所提高,并可降低成型收缩率和成型加工温度.
含有成核剂的原料在进行注塑加工时,可以缩短成型周期,具有经济价值。加工周期的缩短是由于较高的成核密度使得结晶温度提高,从而使总结晶速度加快引起的。实际应用中,通过成核效应来加快加工过程和提高产品的性能尤其对聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯和聚酰胺6有效,但对聚乙烯和聚1—丁烯,这种作用非常小.
(1)成核剂应具备的特征
真正的成核剂是凭经验发明的。有关聚合物类型与成核剂的化学、物理特性及作用方式关系的具体细节,目前还不完全清楚.但对有机成核剂而言,一种物质具有成核能力一般应具备以下特性:①成核剂应可以被聚合物润湿或吸附;②成核剂应能溶于聚合物中;③成核剂的熔点应高于相应的聚合物;④成核剂应能以细微的方式(1~10μm)均匀分散于聚合物熔体中.
(2)常用成核剂品种
常用成核剂有以下几种。
①羧酸及其盐类 羧酸主要有苯甲酸(安息香酸)、己二酸、二苯基乙酸、癸二酸、苯二甲酸、柠檬酸、芳香族膦酸、磷酸酷、磷酸等;羧酸盐主要为上述牧酸的钠、镁、铝、钍等盐。
②无机成桂剂 主要有氮化硼、Na:CO,、滑石粉、云母、Ti02、Sl()2、AizO;、MgO,明矾、炭黑、氧化钒等,此外,还有各种颜料,如酞菁酮、氯化酞菁酮等。
(3)选用成核剂应注意的事项
选用成核剂应注意以下几个方面的问题。
①成核剂的添加量一般不应超过o.5%,浓度高于此值时,成核剂的成核效果并不一定提高。
②使用时,不管采用什么形态的成核剂,在加入到塑料前.最好应先将其分散,以取得最佳的成核效果。同时,成核剂的颗粒应尽可能微细,粒度越小,成核效果也越好。
③由于聚合物的结晶温度及其与成核剂的相容性不同等原因,成核剂品种的选择应根据具体树脂而定。
④由于含有成核剂的树脂有增加结晶的趋势,所以经常要避免的是后结晶.因为后结晶会对成品在长期贮存中的力学性能和最后的尺寸产生不利影响。
1.2.17.2 荧光增白剂
荧光增白剂是一种能吸收紫外线(波长360~380nm范围)并通过光量子在分子中的能态变化将其转变为蓝色的可见光(波长 400~600nm范围)再辐射出来的物质。大多数的热塑性塑料能吸收日光中蓝色光谱区的光波(所呈缺蓝),因此呈徽黄色,在加入白色着色剂后,其颜色也往往白中带黄,为弥补这一缺陷,可以向塑料中添加少量荧光增白剂.因为蓝色为黄色的补色,所以,添加荧光增白剂后可以使白色塑料制品更白(大多数略带蓝光)、更亮.对于其他颜色及黑色的制品,可以使其颜色更加鲜明(对浅色制画,除个别品种外,将会使颜色中略带蓝至绿的色调).
(1)常用荧光增白剂品种
塑料用的荧光增白剂应为油溶性的,且应具有耐光、耐热及耐化学药品性。现常用的荧光增白剂按其结构特点可分为以下几类.
①1,2—二苯乙烯衍生物 最主要的一类荧光增白剂.可用于大部分塑料。代表的品种为双(苯乙烯基)联苯衍生物,
②苯基香豆满酮衍生物 这是一类较好的荧光增白剂,且增白后制品不带蓝光,常用于聚酰胺、聚氨酯、聚酯及聚丙烯腈。其常用品种有三嗪—苯基香豆满酮衍生物、苯三唑—香豆满酮衍生物及萘三唑—香豆满酮衍生物三类
(2)选用荧光增白剂应注意的事项
①应首先考虑增白程度(一般用白度表示).荧光增白剂的增白程度首先与其添加量有关;其次与其与树脂的相容性和其本身的耐光性有关。在热塑性塑料中,荧光增白剂的添加量一般为100~500mg/kg,在特殊情况下,可大至1000mg/kg;相容性好、耐光性好的荧光增白剂的增白程度大且持久;当荧光增白剂能与塑料形成固溶体,即以分子分布在塑料中时,其效果更佳。
②白色颜料中钛白和紫外线吸收剂会降低荧光增白剂的增白效果,因此,当塑料配方中含有这些助剂时,应适当增加荧光增白剂的用量。
1.2.17.3 透明剂
透明剂是一种可以溶解在聚合物熔体中形成均相溶液、并在聚合物冷却后以三维纤维结构存在于聚合物中的物质。
加入成核剂后,有时还不能使制品达到预期的透明效果,为了使光线能够均匀地完全通过,新近开发出了新一代使制品透明的添加剂——透明剂.
透明剂在聚合物中形成的三维纤维状结构的纤维直径约为10-8m,这种纤维可作为核种使成核的密度增加几个数量级,从而不仅取得使制品透明和有光泽的良好的光学效果,而且还能在很大程度上改善制品的机械强度。最早使用的透明剂是二亚苄基山梨醇,由于它最高加工温度较低(225℃),容易在模具中沉析,虽然目前有些厂家在使用,但已逐渐被最高温度较高(245℃)的甲基二亚苄山梨醇(MDBS)及第三代产品Millad 3988(美国Milken Chemal公司产品,最高加工温度275℃)所取代.
1.2.17.4 防雾(滴)剂
防雾(滴)剂是防止塑料,主要是薄膜制品表面起雾的一类助剂。
透明塑料薄膜在农业生产上的使用.为农作物的增产增收创造了条件。但塑料表面具有疏水性,水与薄膜之间的界面张力大.当塑料薄膜或其他透明塑料制品表面的温度降低到环境露点以下,或者周围环境为高温高湿状态时,便会在塑料制品表面凝结很多细小水滴。由于重力作用,形成的水滴呈半球形,会对射入的光线产生反射或折射作用,从而减弱射入光线的强度,使大棚内的日照强度减弱,棚内的温度比没有雾滴时低,这样会影响之物的光合作用,延缓作物的生长,推迟成熟期,降低收获量;另一方面,在寒冷的气候条件下,凝结在温室薄膜内表面的水珠滴落到作物的茎、叶上,冰冷的水滴会冻伤植物,使结作物茎、叶上出现冻斑,甚至还可能使植株枯萎死亡。另外,塑料薄膜还大量用于包装食品之类的含水物品,膜喉面的雾化,会使袋内包装物模糊难辨,影响外观质量。凡此种弊端都表明塑料薄膜、温室内片材、某些物品(如食品)包装的防雾是十分必要的。为了防止雾(滴)的形成.可以在制品上添加防雾(滴)剂.防雾(滴)剂的加入不仅可以增加作物的产量,而而且可以提高包装商品的价值.在日本,90%以上的农膜是加有防雾(滴)剂的;在中国,一般大棚所用的农膜也都加有防雾(滴)剂,据报道,采用加有防雾(滴)剂农膜的大棚的农作物产量比采用不加防雾(滴)剂农膜的大棚要高出约20%.
(1)防雾(滴)剂的作用机理
①常用固体表面防雾(滴)的方法 常用固体表面防雾(滴)的方法主要有以下几种.
a.使固表面亲水,易为水所浸润,这样,水滴不能孤立存在。而是互相联结形成薄薄的水膜,这样就不会对光产生反射或者折射作用.
b.使固体表面具有报强的疏水性和斥水作用,这样,当其表面凝结的水珠较大时,自重或稍加的外力便可使水珠避落掉。
c.在固体表面设置一吸水层,将附着在表面上的水吸收掉.
d.使固体表面的温度始终保持在露点温度以上。
②防雾(滴)剂的作用机理 雾滴在塑料薄膜上形成的原因垦由于水的表面张力与塑料薄膜的表面张力相差较大,造成这一现象的原因在于塑料薄膜的材质是非极性的或极性很小的。防雾(滴)剂是表面活性剂的一种,其分子由非极性基团和极性基团组成.当塑料中含有防雾(滴)剂时,由于防雾(滴)剂的分子朝塑料薄膜的表面扩散,同时由于塑料分子与防雾(滴)剂的非极性基团的极性相近,故防雾(滴)剂的分子在塑料薄膜表面形成了极性基团在薄膜外侧,非极性基团在薄膜中一层排列。附着在塑料薄膜表面上的防雾(滴)剂的极性基团使薄膜表面的张力与水的表面张为接近,从而当空气中的水蒸气在薄膜表面凝结时,所形成的是一层水的薄层,它不但不会引起光线的反射或折射,而且会沿着大棚的内表面直接落入土壤中,而不会滴落到作物之上.
(2)常用防雾(滴)剂品种
按使用方法.可以将防雾(滴)剂分为添加型防雾(滴)剂和涂布型防雾(滴)剂两大类。涂布型防雾(滴)剂一般是通过配制成溶液涂布到塑料表面而起防雾(滴)作用的。但外涂的防雾(滴)剂持久性差,容易因水洗或摩擦而除去.因此应用有限.只是在玻璃化温度高、结晶度大从而不易与防雾(滴)剂混炼的塑料制品中或不要求持久防雾(滴)的场合下使用。添加型防雾(滴)剂的性能可以保持较长的时间,故应用普遍.
按化学结构可以将防雾(滴)剂分为以下几种.
①多元醇脂肪酸酯类 这是较常用的一类防雾(滴)剂。对于多元醇脂肪酸酯,在碳链相同的情况下,单酯的效果不及双酯;此外,极性的羟基越多,防雾(滴)效果越好,但持久性越差;碳链越长持久性越好。一般要求脂肪酸的碳原子数为8~20,常用的为12~18。
②含聚氧乙烯的化合物 这是最重要的一类防雾(滴)剂.其防雾(滴)的效果主要与烷基碳原子数有关,碳原子数越少,初期防雾(滴)性越好,但持久防雾(滴)性越差;环氧乙烷分子效的影响则不太显着.
③有极性的多元醇低分子量聚合物。
④有机胺化合物。
⑤含聚氟乙烯的表面活性剂。
其中常用的品种有:山梨醇单月桂酸酯(初期、低温效果好), 山梨醇单棕榈酸酯(初期、持久效果好)、山梨醇单硬脂酸酯(持久性、高温效果好)、聚氧乙烯山梨醇单月桂酸酯(初期效果好)、聚氧乙烯山梨醇单棕榈酸酯(初期效果好)、聚氧乙烯山梨醇单油酸酯(初期效果好)。
(3)使用防雾(滴)剂应注意的问题
①理想的防雾(滴)剂应该既具有良好的初期效果,也具有持久效果,但这种要求往往难以满足。因此,在使用时最好将初期防雾效果好的与持久防雾效果好的品种复配使用。
②塑料中的其他添加剂常会影响防雾(滴)剂的效果。例如,一些光稳定剂和偶联剂,由于会与防雾(滴)剂在加工温度下反应,因此会减弱其效果;而一些无机填料,如碳酸钙、二氧化硅、滑石粉、高岭土等则由于能吸附防雾(滴)剂,使其流失的速度减慢,从而能延长防雾(滴)薄膜的防雾(滴)寿命。
③由于具有润滑作用,因此,防雾(滴)剂不能多加,以防树脂在螺杆中打滑。 |