高分子材料功能助劑的應用現狀和發展趨勢

1、前言

隨著高分子材料合成與加工的技術進步, 塑料在各行業得到廣泛、深入的應用。各行業所采用的塑料制品大不相同, 對制品的材質、性能等方面的要求各有其特殊性。塑料助劑、樹脂原料和塑料加工機械一起組成了塑料加工的三大基本要素。此外, 加工工藝水平、配方技術以及相關配套服務設施也成為完美展現塑料制品性能的不可或缺的因素。據統計,2001 年全球塑料助劑的消費量達到了7900kt ,銷售額146 億美元,其中,功能助劑占據了80 %左右。一些新型功能助劑發展時間不長,消費量較低, 卻帶來了助劑產業新的突破點和增長點, 豐富完善了整個助劑體系, 其高技術含量和巨大的增幅顯示了強大的生命力。同時,傳統的助劑也正努力尋找新的替代品。單一結構對應單一性能, 仍是助劑分子結構研究和設計的理論基礎,但復合化、高分子量化、環?；刃滤悸分饾u占據了新型研發的主線。一劑多功能化和單劑單功能高效能化成為現代助劑研發的趨勢。在注重功能體現的同時, 人們將更多的目光投在了前期的加工適用性、配方設計和后期的回收、無害化處理等問題上, 這使得助劑研究的結構更為合理, 發展更為平衡。此外, 科研院所、高校的基礎理論性研究如何與現代企業結合, 更快更好地投入到工業化生產, 加大應用研究的投入力度也是助劑專家和企業家需要考慮和面對的問題。

我國助劑工業起步較晚, 發展遲緩, 難以適應目前的發展趨勢, 必須借助行業發展, 探索一條具有中國特色的助劑工業之路。在消化、吸收、仿制國外先進品種和技術的基礎上, 針對不同行業要求和特點, 開發出高效、多功能、復合化、低(無)毒、低(無) 污染、專用化的助劑品種, 提高規?；a和管理能力, 改變目前助劑行業規模小、品種少、性能老化且雷同、針對性(專用性) 差、性能價格比明顯低于國外同類產品、創新能力低下、污染嚴重、無序競爭的局面, 創造一個投入產出比明顯高于其他化工產品的新產業。

2、傳統助劑的改進

2. 1 復合化

復合化的目的是找到一種助劑使之具有多功能性,同時滿足多種功能的需求。新型的復合化技術是以經典理論和應用技術研究為基礎, 將顯示協同效應或不同功能的助劑組分配合在一起, 構成一種復合品種或母料, 這無論對助劑開發或應用都具有事半功倍的效果, 也是復合化技術備受矚目的重要原因。

助劑的復合化包括混合型助劑和濃縮母料。前者系各種助劑的混合物, 后者則是將助劑和分散劑等以較高濃度附著在載體樹脂上, 加工時稀釋一定倍數。復合技術的共同特點是助劑的應用簡單方便。因此,復合化技術已滲透到了塑料助劑的各個領域。與早期簡單的復合助劑相比,當代助劑的復合化技術已有質的飛躍, 協效組分的作用顯得十分關鍵和突出。其各種組分之間的協同機理的研究和協效組分的開發將是未來助劑復合化技術發展的關鍵。

北京市化學工業研究院按特定工藝將高分子量受阻胺光穩定劑和具有高效熱穩定性、金屬離子螯合性的若干光、熱穩定劑復合制成BW - 6911新型光穩定劑, 并推出了6911/ B215 耐老化體系。6911 采用特殊的耦合技術將不同結構的受阻胺穩定劑容合在一起, 不僅降低了光穩定劑在樹脂中的遷移速率, 而且發揮了不同結構的受阻胺穩定劑的協同效果,更增加了耐長期高熱氧化降解的能力,有效地解決了高溫季節因“背板效應”導致棚膜在棚室骨架處開裂的問題, 這是目前通用的622、944、GW540 等耐老化體系無力解決的問題[1 ,2 ]。汽巴精化公司推出的新型復合抗氧劑和GX2225等就是在傳統的復合抗氧劑B215 和B225 中分別引入了苯并呋喃酮類化合物HP - 136復合而成。HP -136 可以捕獲高聚物降解直接產生的碳自由基, 阻斷降解鏈反應。GX2215 可使聚烯烴等高分子材料在高溫加工過程中保持優異的穩定性。

2. 2 高分子量化

高分子量化可提高助劑自身的熱穩定性、耐水解能力、提高助劑與基材樹脂的相容性, 進而提高助劑在塑料制品中的耐遷移性、耐抽提性, 且不致過度惡化基材的基本物理機械性能。高分子量化也是降低助劑自身毒性的有效手段。高分子量的抗氧劑1010 比低分子量1076 的耐水解能力、耐遷移性、耐抽提性有明顯改善。聚合型抗靜電劑可實現永久抗靜電。齊聚溴代碳酸酯、齊聚磷酸酯等高分子量阻燃劑對除阻燃性之外的其他基本物理機械性能的惡化程度均明顯降低。受阻胺光穩定劑(HAL S) 高分子量化不僅可提高熱穩定性、與樹脂的相容性、耐遷移性、耐抽出性, 而且能降低毒性,延長塑料制品的使用壽命,擴大其使用范圍。

2. 3 環境友好化