助劑選擇的系統(tǒng)性思維

（一）塑料助劑又叫塑料添加劑，是聚合物（合成樹脂）進(jìn)行成型加工時(shí)為改善其加工性能或?yàn)楦纳茦渲旧硇阅芩蛔愣仨毺砑拥囊恍┗衔?。例如，為了降低聚氯乙烯樹脂的成型溫度，使制品柔軟而添加的增塑劑；又如為了制備質(zhì)量輕、抗振、隔熱、隔音的泡沫塑料而要添加發(fā)泡劑；有些塑料的熱分解溫度與成型加工溫度非常接近，不加入熱穩(wěn)定劑就無(wú)法成型。因而，塑料助劑在塑料成型加工中占有特別重要的地位。用于塑料成型加工品的一大類助劑，包括增塑劑、熱穩(wěn)定劑、抗氧劑、光穩(wěn)定劑、阻燃劑、發(fā)泡劑、抗靜電劑、防霉劑、著色劑和增白劑（見顏料）、填充劑、偶聯(lián)劑、潤(rùn)滑劑、脫模劑等。其中著色劑、增白劑和填充劑不是塑料專用化學(xué)品，而是泛用的配合材料。

如何選擇助劑？

塑料配方設(shè)計(jì)表面看起來(lái)很簡(jiǎn)單，但其實(shí)包含了很多內(nèi)在的聯(lián)系，為了設(shè)計(jì)出高性能、易加工、低價(jià)格的配方，選擇助劑時(shí)需要考慮的因素很多，按要達(dá)到的目的選擇合適的助劑品種，所加入助劑應(yīng)能充分發(fā)揮其預(yù)計(jì)功效，并達(dá)到規(guī)定指標(biāo)。助劑的具體選擇范圍如下：◆增韌——選彈性體、熱塑性彈性體和剛性增韌材料；◆增強(qiáng)——選玻璃纖維、碳纖維、晶須和有機(jī)纖維；◆阻燃——溴類（普通溴系和環(huán)保溴系）、磷類、氮類、氮/磷復(fù)合類膨脹型阻燃劑、三氧化二銻、水合金屬氫氧化物；▲抗靜電——各類抗靜電劑；▲導(dǎo)電——碳類（炭黑、石墨、碳纖維、碳納米管）、金屬纖維和金屬粉、金屬氧化物；▲磁性——鐵氧體磁粉、稀土磁粉包括釤鈷類（SmCo5或Sm2Co17）、釹鐵硼類(NdFeB)、釤鐵氮類(SmFeN)、鋁鎳；★導(dǎo)熱——金屬纖維和金屬粉末、金屬氧化物、氮化物和碳化物；碳類材料如炭黑、碳纖維、石墨和碳納米管；半導(dǎo)體材料如硅、硼；

★耐熱——玻璃纖維、無(wú)機(jī)填料、耐熱劑如取代馬來(lái)酰亞胺類和β晶型成核劑；★透明——成核劑，對(duì)PP而言α晶型成核劑的山梨醇系列效果最好；●耐磨——石墨、二硫化鉬、銅粉等鈷類磁粉三大類●絕緣——煅燒高嶺土；●阻隔——云母、蒙脫土、石英等。

助劑與塑料匹配☆紅磷阻燃劑對(duì)PA、PBT、PET有效；☆氮系阻燃劑對(duì)含氧類有效，如PA、PBT、PET等；☆成核劑對(duì)共聚聚丙烯效果好；☆玻璃纖維耐熱改性對(duì)結(jié)晶性塑料效果好，對(duì)非晶型塑料效果差；☆炭黑填充導(dǎo)電塑料，在結(jié)晶性樹脂中效果好同一種成分的助劑，其形態(tài)不同，對(duì)改性作用的發(fā)揮影響很大。（1）助劑的形狀○纖維狀助劑的增強(qiáng)效果好（助劑的纖維化程度可用長(zhǎng)徑比表示，L/D越大、增強(qiáng)效果越好，這就是為什么我們加玻璃纖維要從排氣孔加入）；○熔融狀態(tài)比粉末狀有利于保持長(zhǎng)徑比，減小斷纖幾率；○圓球狀助劑的增韌效果好、光亮度高。硫酸鋇為典型的圓球狀助劑，因此高光澤PP的填充選用硫酸鋇，小幅度剛性增韌（2）助劑的粒度①助劑粒度對(duì)力學(xué)性能的影響：粒度越小，對(duì)填充材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度越有益；②助劑粒度對(duì)阻燃性能的影響：阻燃劑的粒度越小，阻燃效果就越好。例如水合金屬氧化物和三氧化二銻的粒度越小，達(dá)到同等阻燃效果的加入量就越少；③助劑粒度對(duì)配色的影響：著色劑的粒度越小，著色力越高、遮蓋力越強(qiáng)、色澤越均勻；④助劑粒度對(duì)導(dǎo)電性能的影響：以炭黑為例，其粒度越小，越易形成網(wǎng)狀導(dǎo)電通路，達(dá)到同樣的導(dǎo)電效果加入炭黑的量降低。但同著色劑一樣，粒度也有一個(gè)極限值，粒度太小易于聚集而難于分散，效果反倒不好。（3）助劑的表面處理所有無(wú)機(jī)類添加劑的表面經(jīng)過處理后，改性效果都會(huì)提高。尤其以填料最為明顯，其它還有玻璃纖維、無(wú)機(jī)阻燃劑等。表面處理以偶聯(lián)劑和相容劑為主，偶聯(lián)劑具體如硅烷類、鈦酸酯類和鋁酸酯類，相容劑為樹脂對(duì)應(yīng)的馬來(lái)酸酐接枝聚合物。（二）我們的配方設(shè)計(jì)其實(shí)也是一樣，在設(shè)計(jì)配方的時(shí)候必須要有系統(tǒng)性的思維方式，以消泡劑的選取來(lái)談?wù)勏到y(tǒng)性思維的重要性。談到消泡就不得不提到著名的斯托克斯公式氣泡的上升速度與氣泡的半徑的平方成正比，與體系的粘度成反比。那么我們?cè)诮鉀Q整個(gè)體系消泡的時(shí)候“粘度”就是貫穿整個(gè)體系的系統(tǒng)性思維的主線。那么我們來(lái)看看體系中都有哪些助劑對(duì)粘度有影響。分散劑如果您的體系是有顏填料的話，分散劑的選取的不同會(huì)對(duì)整個(gè)體系的流變特性產(chǎn)生重大的影響，這種影響在一般的體系中的影響權(quán)重可能占比不大，或者說我們感覺不到。但其實(shí)仍然對(duì)我們的消泡，流平會(huì)產(chǎn)生重大影響。這種影響在高固體份或無(wú)溶劑體系所占的權(quán)重就大到不得不認(rèn)真考慮了。讓我們來(lái)直觀地看一下在無(wú)溶劑或高固體份體系中分散劑對(duì)體系的整體流變性能的影響。未加&分散劑選擇有問題20%SOPBYK-9076可以看出在無(wú)溶劑或高固份環(huán)氧體系中無(wú)論是有機(jī)顏料還是無(wú)機(jī)顏料適合體系的解絮凝型的分散劑可以把體系的流變類型做到牛頓型（照片右邊樣品），可見體系在這種流變特性的情況下無(wú)論體系粘度有多高，體系中的氣泡還是能夠上升的。但在左邊未加分散劑量或分散劑選擇不當(dāng)以及分散劑加量不夠的情況下，體系的觸變性會(huì)對(duì)后期體的消泡流平造成嚴(yán)重的影響。氣泡在這樣的體系當(dāng)中是很難運(yùn)動(dòng)上升并最終破泡。未加&分散劑選擇有問題3%SOPBYK-DISPERBYK-110*那么對(duì)于我們常見的更多的含溶劑的體系是一個(gè)什么情況呢?其實(shí)大量的溶劑“沖淡”并掩蓋了左邊照片的這種對(duì)消泡流平不利的情況。由于大量溶劑做載體使得這種影響的權(quán)重大大降低了，有時(shí)我們甚至可以不去考慮分散劑降粘這個(gè)因素。但真實(shí)的情況是當(dāng)我們的溶劑型涂料被噴涂到工件表面的時(shí)候大量的溶劑已經(jīng)揮發(fā)到大氣當(dāng)中，工作表面的涂料狀態(tài)更加接近于高固體份的狀態(tài)。這就又回到了我們之前討論的狀態(tài)必須考慮分散劑降粘對(duì)后期消泡及流平性能的影響。但如果在含有足夠溶劑載體時(shí)已經(jīng)完成消泡流平，似乎我們就可以忽略這個(gè)因素的影響。其實(shí)不然因?yàn)檫@可能會(huì)導(dǎo)致你消泡劑及流平劑助劑成本的上升。如果體系內(nèi)含有大量消光粉而沒有很好的啞粉專用分散劑的保護(hù)，將對(duì)后期消泡劑的選擇造成很大的負(fù)面的影響。如圖：消光粉對(duì)消泡及流平的不利影響：底材潤(rùn)濕劑&流平劑的穩(wěn)泡傾向因素對(duì)體系最終消泡劑的影響我們絕大多數(shù)的底材潤(rùn)濕劑和流平劑都或多或少的存在一定的氣泡穩(wěn)定性。因?yàn)檫@些物質(zhì)都是具有界面活性的物質(zhì)。這些物質(zhì)的存在會(huì)使氣泡壁的情況如下圖。所以選擇不穩(wěn)泡的表面助劑，甚至是可以消泡的表面助劑對(duì)消泡劑的選擇非常重要。尤其是在高固體份或無(wú)溶劑體系中。如下圖：BYK具有消泡特性的表面助劑。通常降低表面張力能力越強(qiáng)的助劑越穩(wěn)泡。但BYK-378是個(gè)例外，它即可以強(qiáng)烈降低表面張力又可以實(shí)現(xiàn)相對(duì)的不穩(wěn)泡。流變助劑的影響無(wú)論是分子間氫鍵原理的流變助劑還是分子間纏繞原理的流變助劑都會(huì)對(duì)整個(gè)體系的流動(dòng)流平以及消泡產(chǎn)生比較大