塑料添加剂的种类及作用详解

一、润滑剂

润滑剂是为了改善塑料在加工成型时的流动性和脱模性，从而提高制品性能的一种添加助剂。主要润滑剂的品种及性质如下：

1. 烃类润滑剂：
   • 石蜡：溶于有机溶剂，在树脂中分散性、相容性、热稳定性均差，用量一般在 0.5% 以下。尽管石蜡属于外润滑剂，但是非极性直链烃，不能润湿金属表面，即不能阻止 PVC 粘金属壁，只有和硬脂酸钙并用时，才能发挥协同效应。
   • 液体石蜡：在挤出和注射加工时，作为 PVC 的内能润滑剂，与树脂相容剂差，添加量一般为 0.3% – 0.5%，过多时反而使加工性能变坏。
   • 微晶石蜡：润滑性和热稳定性好，但分散性差，用量一般为 0.1% – 0.2%，最好与硬脂酸丁酯、高级脂肪酸并用。
   • 氯化石蜡：与 PVC 树脂相容性好，但透明性较差，还起增塑剂作用，用量在 0.3% 以下和其他润滑剂并用效果较好。若作为辅助增塑剂用，其添加量可大些。
2. 脂肪酸类：
   • 硬脂酸（十八烷酸）：微溶于水，能溶于有机溶剂，用量在 0.5% 以下。
   • 其他：羟基硬脂酸、蓖麻油酸，其稳定性稍差。
3. 脂肪族酰胺类和脂关：
   • 硬脂酰胺：可用于透明制品，与高级醇并用，可改善热稳定性和润滑性，用量适用于透明制品。
   • 己烯基双硬质酰胺（EBS）：具有较好的内外润滑作用，还具有抗静电性能，主要用于 PVC、PP、PS、ABS、PF、PE 等树脂中，是一种高熔点润滑剂，用量为 0.5% – 2%。常用做脱模剂，适用于透明制品。
   • 硬脂酸丁酯：用于 PP、PE 的滑爽剂及薄膜的抗黏连剂，用量 0.2% – 0.5%。
   • 油酸酰胺：用于 PP、PE 的滑爽剂及薄膜的抗黏连剂，用量 0.2% – 0.5%。
4. 金属皂类：
   • 硬脂酸锌：适用于聚烯烃，ABS 等，用量为 0.3%。
   • 硬脂酸钙：适用于通用塑料，外润滑用，用量 0.2% – 1.5%。
   • 其他：硬脂酸镉、硬脂酸镁、硬脂酸铅与上述皂类一样，既有热稳定作用，又有润滑作用。
5. 复合润渭剂：复合润滑剂不仅使用方便，而且润滑性能好，能使内部和外部润滑性能相平衡；在挤出过程中，使初期、中期、后期润滑效果相互平衡。
6. 起脱模作用的润滑剂：
   • 甲基硅油：可在 – 50℃ – +200℃范围内使用，做脱模润滑剂用。
   • 苯甲基硅油：性质同甲基硅油。
   • 乙基硅油：工作温度为 – 160℃ – +150℃，做脱模润滑剂用。

二、抗氧剂

抗氧剂是一类化学物质，当其在聚合物体系中仅少量存在时，就可延缓或抑制聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命，又被称为 “防老剂”。

1. 主抗氧剂：
   • 抗氢剂 1010：抗氧效果好，常用于 PP、PA、ABS，用量为 0.1% – 0.5%，可与辅助抗氧剂并用如 DLTP/DSTP。
   • 抗氧剂 1076：抗氧效果略低于抗氧剂 1010，适用于 PE、PP、PS、ABS、PMMA、PA、PVC 等，用量为 0.1% – 2%。
   • 抗氧剂 264：不溶于水及稀释液，易溶于苯、醇、丙酮、汽油、四氯化碳、脂肪。可用于 PE、PS、ABS、PVC，用量为 0.5% – 2%。
   • 抗氧剂 CA（也叫 TCA）：具有优良的抗氧化性和抑制铜离子催化氧化功能，适用于 PE、PP、PVC 中铜电线电缆的绝缘层，一般用量为 0.1% – 1%。
   • 抗氧剂 2246（MMB）：熔点 130 – 132℃，毒性低。
   • 抗氧剂双酚 A、C：双酚 A、双酚 C，均为低效抗气剂。
   • 抗氧剂 702：用量为 0.1% – 2%，用于 PP 时添加量为 0.4 份，和辅助抗氧剂并用效果好。
   • 抗氢剂 300：做食品包装材料 PS 时添加量为 0.6% 以下，作 PP、PE、PVC 时添加量为 0.3% 以下，其他还可应用于 ABS、PA、PET、EP、PU 等。
   • 抗氧剂 DNP：用于 PE。
   • 抗氧剂 E：用于 PE、PA，用量为 0.1% – 1%。
2. 辅助抗氧剂：
   • 合硫酯类：
     • 抗氧剂 DLTP：常与酚类抗气剂 1010 等并用，有增塑作用，用量为 0.05% – 1.5%。
     • 抗氧剂 DSTP：熔点 41℃，毒性低，与抗氧剂 DLTP 相似，相容性稍差。
   • 亚磷酸酯类：
     • 亚磷酸三王基苯酯（TNP）：用于聚烯烃、PVC、PET、EP 等，与酚类抗氧剂并用，用量为 0.1% – 1.5%。
     • 其他：亚磷酸三苯酯（TPP）、亚磷酸辛二苯酯（PDOP）等。
   • 金属离子钝化剂：
     • N – 水杨叉 – N 水杨酰肼（SSH）：常用于 PP、PE 的金属钝化剂，添加量为 0.5%。
     • 1,2 双肼（BHH）：与 PP、PE 相容性好，不挥发不污染用量为 0.5%。
     • 其他：四甲基哌啶醇（TMP）、五甲基呱啶醇（PMP）等也可作聚烯烃抗氧剂，与抗氧剂 264 并用起协同作用，用量为 0.05% – 0.1%。

三、光稳定剂

塑料及其他高分子材料，暴露在阳光或高能射线下，由于吸收了紫外光能量，会发生光氧化降解，导致制品变色、性能下降。凡能够抑制或减缓光氧老化作用的物质，称为光稳定剂，也叫抗紫外线剂。

1. 光屏蔽剂：光屏蔽剂是一类能够吸收或反射紫外线的物质，如炭黑（用量一般在 2% 以下）、二氧化钛（金红石型）、氧化锌等。
2. 紫外线吸收剂：
   • UV – 326：紫外线吸收剂能有效吸收 270 – 380 毫微米波长的紫外光，稳定效果好，用量 0.1% – 3%，兼有抗氧性能，可用于多种树脂。
   • UV – 531：最大吸收峰为 325 毫微米，适用于 PP、PS、PE、PVC 等，可用于制造浅色和透明制品，用量为 0.1% – 1%，透光率 > 90%。
   • UV – 9：最大吸收峰为 328 毫微米，可用于多种树脂，用量为 0.5% – 1.5%，不溶于水，溶于有机溶剂。
   • 其他：UV – 24：最大吸收峰为 355 毫微米，UV – 327：最大吸收峰为 300 – 385 毫微米，用量为 0.2% – 1.0%。水杨酸苯酯：用量为 4%。双酚 A 双水杨酸酯（BAD）：用量为 0.2% – 4%。
3. 淬灭剂：
   • 202：熔点 180 – 200℃，易溶于有机溶剂。
   • 2,2 硫代双镍正丁基氨（CRASORB – 1084 或镍 Ⅲ）：熔点为 258 – 261℃，与烯烃相容性好。
   • 二丁基二硫代氨基甲酸镍（NBC）：熔点 86℃，闪点 263℃，不溶于水，溶于有机溶剂。
4. 自由基捕获剂：自由基捕获剂是一类哌啶衍生物，也可看作是受阻胺化合物，能捕获聚合物中生成的活性自由基，从而抑制光氧化反应，达到光稳定的目的。受阻胺类：国内品种有：LS – 770、LS – 744、GW – 540、PDS 等，国外瑞士品种有：TINUVIN770、770SPR、MB192、MB248、MB302。受阻胺类不污染树脂，与树脂相容性好，添加量为 0.1% – 0.6%。

四、阻燃剂

阻燃剂可分为两种：添加型阻燃剂、反应型阻燃剂。

1. 氢氧化铝：PH = 10，初始分解温度为 200℃，AL（OH）3 与三氧化二锑、三溴苯氧基丙烷阻燃剂并用，阻燃效果大大提升。AL（OH）3 粒径大小也影响其阻燃性能。添加 0.2% – 1.5% 的抗氧剂与 AL（OH）3 并用，有协同阻燃作用。
2. 氢氧化镁：Mg（OH）2 的阻燃作用与 AL（OH）3 相似，但 Mg（OH）2 初始分解温度为 340℃，Mg（OH）2 与 AL（OH）3 按 1:1 比例并用，协同阻燃效果好。
3. 氧化钼：三氧化钼与三氧化二锑按 1:1 比例并用，阻燃协同效果较好。与 AL（OH）3 并用消烟阻燃作用也很好。
4. 氧化铁：三氧化铁与卤化物并用，协同阻燃效果好。卤化铁类如三氯化铁能使 ABS 的氧指数从 18 增加到 30。
5. 氯化硅：即气相法白炭黑，兼有补强和阻燃作用，主要是在燃烧时，形成二氧化硅的覆盖层，起绝热屏蔽作用。如在 PS 中添加 20 份 Si02 消烟效果很好，与卤化物阻燃剂并用，效果较好。
6. 合锑阻燃剂：三氧化二锑最为常用，常与含溴阻燃剂或合磷阻燃剂并用。
7. 含卤磷酸酯：
   • 氯乙基膦酸酯（TCEP）：分解温度为 190℃，其挥发性大，持久性差。
   • 三（2,3 – 二氯丙基）磷酸酯：分解温度 230℃，热稳定性及耐水性较好。
   • 三（2,3 – 二溴丙基）磷酸酯：相对密度为 2.3，为广用的阻燃剂。
   • TTP、TPP、TOP、TXP、DPOP 等。
8. 不含卤磷酸酯。
9. 有机卤代物：阻燃效果溴化物优于氯化物，主要有卤代脂肪烃、卤代芳香烃。
   • 氯化石蜡：兼有增塑剂和阻燃剂两种功效。当氯含量为 65% – 70% 时，则为阻燃剂。
   • 氯化聚乙烯（CPE）：当氯含量为 35% – 40% 时，主要用于 PVC 的增韧剂，当氯含量为 680% 时，则作为聚烯烃、ABS 等的阻燃剂。
10. 反应型阻燃剂：
    • 四氯双酚 A：熔点 134℃，常用于 EP、PET、PC 等。
    • 四溴双酚 A：熔点 173℃，分解温度为 240℃，常用于 EP、PU、PC 中，也可作为添加型阻燃剂应用于 PS、ABS 中。
    • 双溴丙基丁烯二酸酯：除可作反应型阻燃剂，还可作为添加剂阻燃剂，用于 PE、PU、PP 中。
    • 氯桥酸酐：熔点为 235℃，常用于 PET、PU 中。
11. 十溴联苯醚：是一种含溴量高的添加型阻燃剂，属于一种大力发展的品种，熔点高达 340℃，分解温度 425℃，主要用于与 HIPS、ABS、PBT、PE、PP 等热塑性树脂及各种热固性用 1% – 2% 红磷量的石蜡油或液态氢化石蜡进行表面处理红磷，可提高其在树脂中的分散性。

五、相容剂

相容剂是为了改善多数聚合物在共混时，相容性不好的缺点，而加入的第三组分，以增加两种聚合物的相容性，是指两种聚合物间粘结力增大，以形成稳定的结构。主要分为两类：热力学相容剂、机械相容剂。

1. 聚已酸内酯（PCL）：可作为丙烯腈 – 苯乙烯共聚物（SAN）和聚碳酸酯（PC）之间的相容剂，PCL 加入量为 1%，SAN:PC = 1:1 或 1:3。
2. PS – b – PE 嵌段物：聚苯乙烯和聚乙烯的嵌段物（PS – b – PE）可作为 PS 和 PE 的相容剂，PS – b – PE 加入量为 5%，PS:PE = 85:15。
3. 氯化聚乙烯（CPE）：可作为 PVC 和 LDPE 或 HDPE 之间的相容剂，如 CPE 加 20%，PVC:PE = 1:1。
4. PP – g – MAH 接枝物：顺丁烯二酸酐接枝到 PP 上，成 PP – g – MAH 可作为尼龙 6 和 PP 相容剂，加入量为 3%，尼龙：PP = 20:80。
5. 苯撑二马来酰亚胺（PDM）：PDM 加入量为 2.5%，共混体系 PP:PVC = 1:1 或 1:3，其中 PVC 含有 40% 的增塑剂。
6. PE 或 PP 接枝物：PE 或 PP 接枝马来酸酐或丙烯酸，接枝物可作为尼龙、PE、PP 的相容剂。
7. 天然胶接枝聚甲基丙烯酸甲酯（NR – gPMMA）：可作为 PVC 和 NR 的相容剂。

六、交联剂

交联剂也叫固化剂、硬化剂、熟化剂，能使线型或轻度支链型的大分子转变成三维网状结构，提高强度、耐热性、耐磨性、耐溶剂性等性能，可应用于发泡或不发泡制品。

1. 过氧化二异丙苯（DCP）：熔点 42℃，分解温度 125℃，常与氧化锌并用，提高强度及耐老化。
2. 过氧化苯甲酰（BPO）：熔点 103 – 106℃，极不稳定，不溶于水，微溶于有机溶剂。
3. 二叔丁及过氧化物（DTBP）：燃点 183℃，126℃时半衰期为 10 小时。
4. 2,5 二甲基 – 2,5 二叔丁基过氧化已烷（双 25）：是一种高温交联剂，常用于乙烯 – 醋酸乙烯共聚物、聚乙烯、氯化聚乙烯等，能提高制品强度、硬度等。

七、防霉剂

防霉剂也叫杀菌剂，抑制微生物、霉菌的侵蚀，常用于地下电线电缆制品，或高湿度环境下的塑料制品，如冰箱密封条等。防霉剂除杀菌外，还要耐热性高，其分解温度应大于 300℃为好，还要与塑料中各种原料、助剂不起化学反应。常用的防霉剂有：有机锡化合物如三丁基氢化锡、三丁基锡月桂酸酯等常用于 PVC 中，添加量为 0.5% – 1%。有机汞化合物如醋酸苯汞、苯基汞醋酸盐等。还有基胺类化合物、硫醇类、砷的化合物等。

八、耐磨剂（TLCP）

热致液晶高分子耐磨剂加入到聚四氟乙烯塑料中，添加量为 10%，则磨耗量由原来的 70.1mg/10min 降低到 0.93mg/10min，这样可制备高耐磨、低磨耗、自润滑材料。还可添加聚醚醚酮树脂、聚苯硫醚树脂等中去，都可提高耐磨性能。硅油也是一种提高耐磨摩擦、耐磨损性能的加工助剂，可分为脂肪族硅油（耐热性好）、芳香族硅油（耐热性和刚性均好）和含氟硅油（耐热性和润滑性均好）。

九、脱模剂

脱模剂有高聚物类，如聚硅氧烷、有机氟聚合物等其他无机物类和有机物类。无氯氟烷类、水基类脱模剂成为发展趋势。普通常用的为甲基硅油，溶于苯、甲苯、二甲苯、乙醚等。沸点 152 – 250℃，闪点 110 – 600℃。黏度不同，性质差别很大，甲基硅油常用于大型注塑件的高温脱模。无机类脱模剂有滑石粉、云母粉、