[塑膠]添加劑的種類與功用介紹

[塑膠]添加劑的種類與功用介紹

塑膠粒在樹脂廠生產的過程中,為了使生產的塑膠符合我們需要的一些特性,或者為了符合經濟效益,一定都會加入或多或少所謂『添加劑』。比如說一般的聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)曝露於日光中一段時間後顏色會變淡,所以可加入紫外線吸收劑;對於易沾染塵埃的塑膠則可添加靜電防止劑;酚樹脂的成形材料一般常調入木粉,其他的樹脂也常混入玻璃纖維(Glass Fiber)以增加強度,這些木粉和纖維則稱為填充劑

這裡就簡單的介紹一些塑膠常用的添加劑。

添加劑 常用化學料 功用
安定劑 硬脂酸鈣 避免塑膠受環境中的光、熱、水氣的影響而發生變色或劣化,尤其是在塑膠射出加工過程中,可避免因高溫而產生熱裂解。
可塑劑 磷苯二甲酸
二鋅脂(DOP)
藉降低玻璃轉換溫度而增加塑膠的柔軟性
潤滑劑 脂肪酸 增加流動性,使射出作業易於成形且不黏膜
阻燃劑 三氧化二銻 增加塑膠抗燃能力
著色劑 二氧化銻 幫助改變塑膠顏色
填充劑 碳酸鈣 CaCO3 降低成本(如加入碳酸鈣),增加物性(如加入玻纖增加機械強度)
靜電防止劑 硬脂酰胺丙基
二甲基-B-羥乙基胺
硝酸鹽

避免靜電集中於塑膠表面

發泡劑 偶氮二甲酰氨 讓塑膠產生內部氣泡,可減輕重量

安定劑

塑膠在加工工程或使用中常因熱、光、空氣濕氣等而多少發生變色或劣化,但是大部份的場合是只要加少許的適當藥品混入塑膠中即可彌補此項缺點。

譬如說,氯化乙烯樹脂被加熱到高溫(約190℃)時即起分解而變黑,不過若預加少量的硬脂酸的鉛鹽,則無此現象,也可用鎘(Cd)或鋇鹽或鋅鹽類等,這種可增加塑膠對熱的安定性的添加劑稱為熱安定劑。

但是,鉛鹽用為安定劑時廉價而且效果高,不過有毒性,其與樹脂的相溶性也不很好,所以不能用於忌諱毒性的製品或透明的製品。

鎘或鋇鹽的安定劑效果差些,不過有可製造透明製品的優點,但是製硬質的透明品時,只要溫度稍高些就會變色。(軟質透明品加工度比硬質低,所以沒問題)。

有機錫化合物安定劑雖較貴些,卻無上述之憂,可輕易製造硬質的透明品。

由上可知,每種安定劑各有長短,所以也可混合兩種以上相輔相成。

下表是例示代表性熱安定劑及其特性。

另外也有稱為氧化防止劑的安定劑。

有的塑膠接觸到空氣時會氧化,因而或變色或劣化。

氯化乙烯樹脂(PVC) 用安定劑

無機鹽金屬皂

種類 特性
三鹽基性硫酸鉛 電氣絕緣性良、電線包覆用、硬質不透明用
二鹽基性亞磷酸鉛 可防止氧化、耐光良性、漿劑樹脂用
正矽酸鉛 電氣絕緣性良、著良鮮明
二鹽基性硬質酸鉛 硬質不透明用
硬脂酸鉛 軟質、硬質不透明用
二鹽基性苯二甲酸鉛 硬質不透明用,在歐洲是包覆電線用
硬脂酸鎘 與鋇鹽併用、安定效果良好、透明用
樟酸鎘
硬脂酸鋇 併用隔鹽、安定效果超群、透明用
樟酸鋇
三鹽基性順丁烯二酸鉛 硬質不透明用
硬脂酸鈣 無毒、安定效果較低、多用於硬質
硬脂酸鋅 具滑材效果

辛酸鋅

併用助劑則有相乘效果、對初期著色有效、不獨使用、軟質用、無毒配合用

 

有機錫化合物助劑

種類 特性
dibutyItinlaurate 硬質、軟質透明用
dioctyItinlaurate 硬質、軟質透明用
dibutyItinmalate 硬質透明用
dioctyItinmalate 硬質透明用
含硫有機錫系 併用鋅系者則有相乘效果、透明性良
環氧化合物 併用含金屬安定劑則效果大

有機亞磷酸酯

單獨用則無效果

分子內有二重結合的天然橡膠、以聚丁二烯或丁二烯為基材的ABS樹脂或耐衝擊性聚苯乙烯等特別容易氧化。

此外,像聚乙烯、聚丙烯等雖無二重結合而只由碳和氫形成,但是一旦受到氧化,其後更像橡膠之類繼續氧化。

為了防止這種氧化劣化,在易氧化的塑膠中務必添加氧化防止劑。

氧化防止劑普通是用酚系、胺系、硫黃系化合物。

但是紫外線會促進此氧化反應,所以為了防止紫外線的影響力,可添加稱為紫外線吸收劑者。

這有水楊酸酯類、二苯甲酮類、Benzotriazole類等。


可塑劑

可塑劑是隨氯化乙烯樹脂工業的發展而伸展出來的材料,是氯化乙烯樹脂所不可或缺的材料。

當初開始製作氯化乙烯樹脂時,很流行於女用手提皮包,不過卻有夏天變軟,冬天變硬的毛病,原因在於其中所調配的可塑劑,不過最近可塑劑已經進步很多了,已經沒有這個憂慮了。

可塑劑中有90%為鄰苯二甲酸酯系,這是使醉類反應於無水苯二甲酸而製得者,不過可塑劑的性質是依醇的類別而大有不同。

由甲醇(CH3OH)而乙醇(CH3CH2OH)而丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)等,以碳原子數最多可達8個,此稱二辛酯、酞酸二辛酯(Dioctyl phthalate),簡稱DOP,而DBP則是指鄰苯二甲酸二丁酯(Dibutyl phthalate),除苯二甲酸酯外也可用磷酸酯類或脂肪酸酯類。

下表列示具代表性可塑劑的諸多性能參考:

苯二甲酸系

名稱 簡稱 說明
Dibutyl phalate DBP 纖維素塑膠、氯化乙烯樹脂用,耐寒性劣、有移行性﹡
Dihepthl phthalate DHP 氯化乙烯樹脂用
Dioctyl phthalate DOP 氯化乙烯樹脂用標準可塑劑、耐寒性良

Diisodecyl phthalate

DIOP

氯化乙烯樹脂用

 

磷酸系

名稱 簡稱 說明
Tricresylphosphate TCP 氯化乙烯樹脂等各種塑膠用,有耐燃性、耐寒性劣、耐水性良

Trioctylphosphate

TOP

氯化乙烯樹脂用

 

脂肪酸系

名稱

簡稱 說明
Dioctyladipate DOA 氯化乙烯樹脂耐寒用
Dioctylazelate DOZ 氯化乙烯樹脂耐寒用

Dioctylaebacate

DOS 氯化乙烯樹脂耐寒用

 

環氧系

名稱 簡稱 說明
Alkylepoxystearate N/A 氯化乙烯樹脂用、耐熱性良
環氧化大豆油 N/A 氯化乙烯樹脂用、耐熱性良

(epoxidized soubean oil)

 

特用於電線包覆和農業膠膜用

 

其他

名稱

簡稱

說明

氯化石蠟 N/A 耐熱性、廉價的副可塑劑
多元酯 N/A 無移行性、耐寒性劣


潤滑劑

若在塑膠中混用少量的金屬皂,則熔融時的流動性可變好,且變得不再與加工機械粘著,易於成形,有類似金屬皂功能的藥品稱為潤滑劑。

熱安定劑多少有些潤滑材作用。

對酚樹脂成形材料可加硬脂酸(Stearic acid、十八酸),對聚乙烯和聚丙烯可用硬脂酸醯胺之類的高級脂肪酸醯胺。


阻燃劑

如前所述聚苯乙烯的泡棉易燃,所以使用為建材時須行難燃化處理。不只苯乙烯樹脂如此,易燃的塑膠也常對應於使用目的而行難燃化處理。

這常是混用有機鹵化合物或有機磷化合物、或氧化銻等無機化合物以達目的。

最近也試行塗佈水玻璃,不過不管如何,因為塑膠為有機化合物,雖可做到難燃性卻無法達到不燃性。


著色劑

著色劑有粉末狀的乾性顏料(dry colour)、糊狀的調色顏料(toner colour)把5~50%的顏料分散混合於樹脂中作成粒狀或薄片狀者等等。

乾性顏料是與聚乙烯、聚丙烯、硬質氯化乙烯樹脂、聚苯乙烯等的粒狀物,預以鋼機碾碎機(ball mill)或V型混合機充分混合,再行射出成形,即可得著色製品。

調色顏料是用於多元酯樹脂或軟質氯化乙烯樹脂等配合時成液狀者的著色,不過若不以樹脂液稀釋後再使用,則分散性不好。

顏料樹脂混合製成粒狀或薄片狀者是用於射出成形,押出成形,吹入成形品等,因成形材料和著色劑都是粒狀,所以以適當比例混合後置入成形即可,當然,市面上也已售有著色過的成形材料。


填充劑

填充料對塑膠的物性有很大的影響,所以是廣被利用的副資材。玻璃纖維、布、紙等可增加塑膠的強度,二硫化銅或石黑等加入酚樹脂、聚醯胺、氟素樹脂等可增加其耐摩耗性,此外,雲母對電氣性質、石綿對耐熱性的提高、碳酸鈣或木粉對增量和成形性的改善,成形收縮的減輕、減低成本等都各有其效,有時也把這些填充料特稱為基材。


靜電防止劑

一般來說,塑膠是卓越的絕緣物,所以很容易帶靜電而吸沾塵埃,但是易吸濕氣的玻璃紙或聚乙烯醇的膠膜則無此憂,這是因為濕氣為電的良導體,所以若設法使塑膠製品的表面具吸濕性,則可防止塵埃的吸著,應運而生的即是帶電防止劑。

帶電防止劑包括作成形製品後再行塗佈的外部用帶電防止劑,和預先混入成形材料中,成形時可浮於成形品表面的內部用帶電防止劑。

兩者都有親水基。

親水基可選用碳酸鹽、硫酸酯、磷酸酯胺、第四級銨鹽、磷酸鹽、硼酸鹽、醇類等。


回 》【塑膠射出】首頁

延伸閱讀:
塑膠的流變特性
塑膠【增韌劑】資料收集
何謂【雙酚A(BPA)】?
熱塑性塑膠受熱的歷程及行為

訪客留言內容(Comments)

No comments yet.


訪客留言注意事項:
1.首次留言須通過審核後內容才會出現在版面上,請不要重覆留言。
2.留言時請在相關主題文章下留言,與主題不相關的留言將會被視為垃圾留言,請善加利用【搜尋框】尋找相關文章,找不到主題時請在「水平選單」的「留言板」留言。
3. 留言前請先用【搜尋框】尋找相關文章,自己做一點功課後再留言。沒有前因後果的內容,工作熊不一定會瞭解你在說什麼,就更無法回答你的問題。
4. 工作熊並非某一方面的專家,所以回答的內容或許會有不正確的地方,服用前還請三思。如果您想詢問關於電路板方面的工程問題,前先參考這篇文章【詢問工程問題,請提供足夠的資訊以利有效回答】 把自己的問題想清楚了再來詢問,並且請提供足夠的資訊,這樣才能有效回答問題。
5. 工作熊每則留言都會看,但不會每則留言都回答,尤其是只有問候之類的內容。
6. 留言詢問時請注意您的態度,工作熊不是你的「細漢」,更沒有拿你的薪水,所以不接受吆喝工作熊的態度來回答你的問題。
7. 歡迎您訂閱本部落格的最新文章,當有新文章時會主動以電子郵件通知你。

您有話要說(Leave a comment)

(required)

(required)