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塑料添加劑的常用類型和作用

作者：精顏化工日期： 2024-04-08 點(diǎn)擊量：文字大小：大中小

在大多數(shù)產(chǎn)品中使用的塑料材料中，基本聚合物被摻入具有不同“添加劑”的配方(塑料化合物)中，這些添加劑是添加以改善聚合物的加工性(例如，在聚合物成型過(guò)程中，通過(guò)注塑成型、擠出、吹塑、真空成型等)、功能性和耐久性能。不同類型聚合物包裝材料中最常用的塑料添加劑有增塑劑、阻燃劑、抗氧劑、酸清除劑、光穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、著色劑（顏料/染料）、分散劑、抗靜電劑、爽滑劑和熱穩(wěn)定劑等。它們?cè)谔峁?增強(qiáng)塑料產(chǎn)品的(最終)功能特性方面發(fā)揮著獨(dú)特的作用。

例如，催化劑能夠加速化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，促進(jìn)塑料的合成和加工過(guò)程；成核劑可以提高樹(shù)脂的透明度并縮短加工時(shí)間；而顏料和染料著色劑則提供多種顏色；抗靜電劑允許從薄膜或零件中釋放靜電；阻燃劑的添加允許PP在電子、建筑和運(yùn)輸應(yīng)用中使用；防粘連劑和防滑劑通常用于薄膜中，以防止后者粘在一起或粘在金屬表面。

塑料添加劑的常用類型主要可分為以下4大類：

功能性添加劑：熱/光穩(wěn)定劑、抗靜電劑、阻燃劑、增塑劑、分散劑、爽滑劑、固化劑、發(fā)泡劑、殺菌劑等；
著色劑：有機(jī)顏料、無(wú)機(jī)顏料、染料；
填料：云母、滑石粉、高嶺土、粘土、碳酸鈣、硫酸鋇等；
增強(qiáng)材料：玻璃纖維、碳纖維等。

下文介紹了其中大多數(shù)塑料添加劑的用途、作用和潛在影響。

一.增容劑在聚合物混溶性中的作用

在過(guò)去的幾十年里，聚合物共混已被廣泛用于生產(chǎn)新的聚合物材料，這些材料結(jié)合了組分聚合物的各個(gè)屬性。增溶劑（相容劑）是通常用于制造這種特殊樹(shù)脂混合物(共聚物)的物質(zhì)。并且具有所需的性能，從原本不兼容的組分樹(shù)脂開(kāi)始。相容性通常是共混聚合物的必要程序，這主要是由于大多數(shù)聚合物的不混溶性和不相容性。具體來(lái)說(shuō)，使用增容劑徹底改善了共混物的整體性能：改善了共混物形態(tài)并增強(qiáng)了界面附著力。

此外，一些國(guó)家已通過(guò)立法，促進(jìn)在聚烯烴和PET中使用可生物降解的添加劑。使用可生物降解塑料背后的目標(biāo)目標(biāo)是將這些材料重新融入環(huán)境。

另一個(gè)值得一提的細(xì)微差別是，廢塑料中兩種或多種聚合物來(lái)源的相容性可以導(dǎo)致性能和/或新性能的有利組合，而這些特性在任何一種初始材料中都不存在。

二.常用塑料添加劑的作用

1.增塑劑

增塑劑最常用于提高聚合物薄膜的柔韌性、耐久性和可拉伸性。它們還用于減少熔體流動(dòng)，同時(shí)減少熔體流動(dòng)。這些添加劑可減少聚合物生產(chǎn)混合步驟中的剪切力，并提高最終塑料薄膜的抗沖擊性，它們還為材料提供了柔軟和粘性的特性。

一些重要的增塑劑包括鄰苯二甲酸酯(PAEs)，如PVC配方中使用的DEHP，約占PVC生產(chǎn)增塑劑體積的80%；用于PET的增塑劑包括DPP、DEHA、DOA、DEP、鄰苯二甲酸二異丁酯和DBP；乙酰檸檬酸三丁酯(ATBC)是一種用于PVDC保鮮膜的增塑劑。其他常見(jiàn)的增塑劑有 DBP、DEHP、DHA、DCHP、BBP、HAD和HOA等。

2.抗氧化劑

抗氧化劑嵌入到各種聚合物樹(shù)脂中，以延緩塑料在暴露于紫外線(UV)時(shí)的整體氧化降解。由熱、輻射和機(jī)械剪切產(chǎn)生的高反應(yīng)性自由基（通常因金屬雜質(zhì)的存在而加劇）會(huì)導(dǎo)致聚合物降解。在食品包裝中，暴露于高溫（包括接觸熱食、暴露于紅外線加熱、蒸煮加工和微波(MW)加熱）的情況下，氧化的可能性會(huì)增加。

芳胺是塑料食品包裝中最常用的抗氧化劑；酚類和有機(jī)磷酸鹽（用于減少醇氧化過(guò)程中形成的氫過(guò)氧化物）也用作抗氧化劑。第一組包括BHT、BHA、Irganox 1010、BPA和Cyanox 2246和425，而后一組包括TNPP 和Irgafos 168。

3.熱穩(wěn)定劑

熱穩(wěn)定劑負(fù)責(zé)防止聚合物在暴露于高溫時(shí)發(fā)生熱降解。某些類型的聚合物，如PVC、PVDC、氯乙烯共聚物（例如氯乙烯/醋酸乙烯酯）和PVC共混物，需要添加熱穩(wěn)定劑以保持其功能。然而，一些其他類型的聚合物即使在沒(méi)有熱穩(wěn)定劑的高溫條件下也能保持其穩(wěn)定性。

主要的熱穩(wěn)定劑有三種類型（混合金屬鹽混合物、有機(jī)錫化合物和鉛化合物）。二次熱穩(wěn)定劑有三種類型（烷基有機(jī)磷酸鹽、環(huán)氧化合物和β-二酮）。一般來(lái)說(shuō)，環(huán)氧穩(wěn)定劑是環(huán)氧大豆油(ESBO)、亞麻籽油和葵花籽油的衍生物，最常見(jiàn)于食品包裝塑料中。還有其他熱穩(wěn)定劑，其中一些甚至更有效；盡管如此，由于它們的潛在毒性，不被推薦或被認(rèn)為不適合用于食品包裝塑料。

4.爽滑劑

爽滑劑可顯著降低聚合物的表面摩擦系數(shù)。除了為薄膜表面提供潤(rùn)滑外，它們還用于增強(qiáng)聚合物的抗靜電性能，實(shí)現(xiàn)更好的脫模性、降低熔體粘度和防粘性。一些最常用的爽滑劑是脂肪酸酰胺（芥酸酰胺和酸油酰胺）、脂肪酸酯、金屬硬脂酸鹽（如硬脂酸鋅）和蠟。

5.光穩(wěn)定劑

光穩(wěn)定劑的主要作用是保護(hù)塑料制品免受紫外線輻射的損害。在塑料制品的生產(chǎn)和使用過(guò)程中，長(zhǎng)期暴露于陽(yáng)光下會(huì)導(dǎo)致塑料材料發(fā)生劣化、變黃、開(kāi)裂等問(wèn)題，光穩(wěn)定劑的加入能有效延緩這些不良反應(yīng)的發(fā)生，從而延長(zhǎng)塑料制品的使用壽命和保持其外觀和性能穩(wěn)定。

6.殘留或未反應(yīng)的單體和低聚物

形成塑料材料的大分子是通過(guò)相應(yīng)單體的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的。單體和低聚物都傾向于從包裝材料遷移到食品中。因此，當(dāng)食物中未反應(yīng)的單體或低分子量物質(zhì)的濃度達(dá)到一定限制時(shí)，潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)可能會(huì)出現(xiàn)，并可能被人體吸收。

例如，PS食品包裝中的殘留苯乙烯會(huì)遷移，并可能導(dǎo)致健康問(wèn)題。據(jù)報(bào)道，BPA的環(huán)氧樹(shù)脂，也稱為雙酚A二甘油酯醚(BADGE)，會(huì)在活組織中產(chǎn)生細(xì)胞毒性作用，并可能增加細(xì)胞分裂的速度。然而，最近美國(guó)食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）與毒理研究中心（NCTR）合作的研究表明，在容器和其他食品包裝材料中使用BPA是安全的。

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