高相对分子质量助剂研究进展概述□李青山 王慧敏 近年来,高分子合成工业得到了长足发展,全世界塑料制品产量
近年来,高分子合成工业得到了长足发展,全世界塑料制品产量已突破1亿t,10%以上的塑料助剂达1100万t/a,聚烯烃需要光稳定剂约3000t/a。现在开发具有高性能、新功能树脂品种的难度越来越大,人们已将注意力转移到原有树脂的改性。从而使新功能助剂和多功能助剂的研究开发更加活跃,高相对分子质量助剂现已成为开发热点,反应型助剂稳步发展,成本-效能平衡性得到关注。 高相对分子质量助剂有3种生产方法,一是直接生产,这对热塑
高相对分子质量助剂有3种生产方法,一是直接生产,这对热塑性制品的加工是比较方便的;二是反应型助剂、预聚物的生产,常用于热固性制品加工,对热塑性制品也可以作为内增塑剂起到多功能作用;三是将助剂复配集装,用高分子膜包裹。这些都将从根本上解决小分子助剂易迁移、渗透、游离而从制品表面析出导致聚合物加快老化的问题。稳 定 剂 高分子材料科学与工程随着高分子化学的深入研究,其活性聚
高分子材料科学与工程随着高分子化学的深入研究,其活性聚合、排队高分子化学的实用化,使高相对分子质量的稳定剂同时显示了热稳定、抗氧化的效果,也降低了受阻胺应用中的对抗性问题。现在我国已确定了被美国FDA认可的高分子量受阻胺类产品作为聚烯烃稳定剂主要发展方向,同时也开展在国产聚烯烃中的应用研究,找出较佳配方,并加快开发多功能复合型、通用型光稳定剂。丙烯酰基苯并三氮唑均聚、共聚为大分子,作橡胶材料抗氧、光稳定剂。日本也曾从高分子设计方面合成了高相对分子质量的苯并三氮唑,它对于光稳定剂的高效化、防迁移有着重要贡献,同时也开辟了其他助剂的高分子化方向。相 容 剂 相容剂在塑料改性中起着表面活性剂的作用。塑料改性技术的关
相容剂在塑料改性中起着表面活性剂的作用。塑料改性技术的关键是解决不同聚合物间的相容性。这在共混高分子合金中表现得尤为重要,加入相容剂,可使不相容聚合物通过亲合力和化学作用取得协同效应,更好地增加了相容性。高相对分子质量的相容剂在相容技术方面得到广泛应用。近年来,成功地开发了反应性加工及反应性增容技术,为高相对分子质量相容剂的发展又添新篇章。如利用价廉的乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)为增韧体,EVA与马来酸酐的接枝物(EVA-g-MAH)作为反应型相容剂对PA6进行反应增容共混制备超韧合金。用对乙酰氧基苯甲酸(PHB)/聚对苯二甲酸乙二酯(PET)共聚酯与PP共混,以PP-g-MAH为增容剂得到复合材料等。增 塑 剂 增塑剂是聚氯乙烯类极性分子加工不可缺少的助剂。目前,增塑
增塑剂是聚氯乙烯类极性分子加工不可缺少的助剂。目前,增塑剂的发展方向除提高其相容性、耐抽出性、介电性、塑化性外,还要朝着扩大耐高温、耐低温、耐久性、抗静电性、无毒性、低挥发、低皂化性的方向研制新型的功能性增塑剂。以往加入的小分子增塑剂因迁移渗透而使制品老化,影响高聚物作为结构材料使用,同时对使用的卫生性、效能持久性也是致命的影响因素。研究发现,有些高分子与PVC共混后,对PVC起到类似小分子增塑剂的增塑作用,而且耐久性、耐低温性比小分子增塑剂好,不易迁移、抽出。增塑剂相对分子质量的提高是解决高分子制品耐久性技术难题的关键,也符合助剂品种开发的总趋势。当今,聚酯类增塑剂是开发研究领域活跃的研究课题。如汉高公司开发的Plastolem9785和日本旭电化公司开发的HPN-3130都是非迁移性、耐候性、耐寒性好的聚酯类高相对分子质量增塑剂。LV-828为日本电化公司抗静电型聚酯增塑剂;Huls公司开发的Nuopla26543和6519是苯甲酸酯类耐污染增塑剂,在室内装饰、汽车嵌缝等方面有着广阔的应用前景。聚酯类增塑剂虽然解决了耐久性、耐抽出性、耐迁移性等缺点,但其与基体树脂相容性差、塑化率低等还有待提高。与PVC相容的另一类高聚物不含酯基、羰基,但也能和PVC发生特殊相互作用。例如丁腈橡胶(NBR)、氯化聚乙烯(含氯48%的CPE)等,这是使用较广泛的一类PVC长效高分子增塑剂。抗静电剂 研究塑料防静电性,对塑料工业的快速发展是一个很迫切的任
研究塑料防静电性,对塑料工业的快速发展是一个很迫切的任务。抗静电剂相对分子质量的大小对持久性影响符合一般规律,即小者迁移速度大、恢复快、耐久性差,反之则相反。按使用方法抗静电剂分为外涂型和内添型两种。一般外涂型抗静电剂大都是高分子电解质和高分子表面活性剂。由于附着层是高分子聚合物,故与表面有较强的附着力,且附着层坚韧而有一定厚度,故耐摩擦、耐洗涤,也不向塑料内部迁移,抗静电较持久。另外,许多亲水性聚合物由于其抗静电效能相对较好,且稳定持久而被称为永久性抗静电剂。日本三洋化学工业公司开发的以聚醚为主的嵌段共聚物与PMMA、ABS和PA等基体高分子组成的共混物具有永久抗静电效果,相容性好。Goodrich公司研制的抗静电母料的TAT-RITE C-2306非常引人注目,其化学组成可能是以PEO-EOH共聚物为主要成分的高分子合金,当添加量为15%~20%时与PVC、PC、PET及PS系列体系高分子制成复合材料,具有永久抗静电能力且价格低廉、热稳定性好。其他助剂 有机材料的最大缺点是可燃、易燃,故早在20世纪中期,就开
有机材料的最大缺点是可燃、易燃,故早在20世纪中期,就开始了阻燃剂的研究。阻燃剂现已由单一型向复合型发展,由单功能向多功能(即阻燃又可增塑、防老化作用等)发展,向与聚合物相容性好的超微粒度0.02μm进展,且高分子阻燃剂的耐热性及与树脂的相容性都得到相应的提高。最近开发研制的聚磷酸铵(简称APP)阻燃剂热稳定性高、密度小、分散性好、接近中性,能与其他任何物质复配。另外APP由于在实际应用中存在与某些高分子亲合性差的问题,使得其在聚合物制品中因渗出而流失,降低了其阻燃性,因此采用微胶囊技术(MC)对APP进行包覆处理,可赋予其更高的热稳定性和耐久性,进一步扩大了应用范围,实现了助剂微胶囊化的要求。 聚合物基有机-无机纳米复合材料作为材料科学的一支新秀已引
聚合物基有机-无机纳米复合材料作为材料科学的一支新秀已引起人们的兴趣。这类材料兼具有机物和无机物的优点。聚合物在纳米微粒制备中可作为分散介质,如用络合转换方法制备纳米微粒的普适性。用高分子作为分散介质或分散剂可以提供尺寸恰好为纳米的网眼,具有独特的优越性。已先后研究了溶胶凝胶法(Sol-Gel法)、共混法、插层法、原位聚合法等多种方法制备聚合物基纳米复合材料。其中以插层法生产的聚合物基纳米复合材料部分开始进入产业化或因其有极大产业化应用前景而备受关注。将此复合颗粒填充到聚合物基体中可达到对聚合物增强增韧的改性作用。通过插层法制备的聚合物/粘土纳米复合材料具有高耐热性、高强度、高模量、高气体阻隔性和低膨胀系数,其特殊的阻燃性还可以满足对高性能阻燃材料的迫切需求。 将稀土元素及荧光染料与高分子载体反应,开发高相对分子质量
将稀土元素及荧光染料与高分子载体反应,开发高相对分子质量的光热转换功能母料、功能膜,对发展现代农业有重要意义。制备光能、热能转换和蓄能功能高分子助剂,是将NBD等具有光热转换功能基团高相对分子质量化。 高分子表面活性剂也是重要的发展方向,两亲高分子乳化剂,可
高分子表面活性剂也是重要的发展方向,两亲高分子乳化剂,可以制备低塑粘合剂,用于高分子材料加工相容、共混和赋以抗静电等功能。同时因为相对分子质量较高,迁移性、渗透性都得以改善。 综上所述,塑料加工助剂已成为聚合物行业中最具活力的热点之
综上所述,塑料加工助剂已成为聚合物行业中最具活力的热点之一。近年来,通过添加添加剂等方法,已获得了大量性能优异、功能独特、价格低廉的塑料制品。今后助剂发展的总要求是:与树脂的相容性、多功能性、长效性、微粒化和微胶囊化及复配型和集装化技术。通过功能助剂的高相对分子质量化,可以从根本上克服小分子助剂导致产品老化的难题,对于高分子材料使用寿命和卫生性、安全性有重要的意义。现在已用不同手段解决了高相对分子质量化的方向,具体的工作还有待于深入细致的研究开发,特别是性能、功能长期稳定的助剂,无毒害的绿色助剂,更是可持续发展战略渴求的产品,经过不懈的努力,这个目标一定会实现。