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中國聚合物添加劑應用技術新熱點

作者:kk 2015-05-09

中國聚合物添加劑應用技術新熱點

工程塑料用無鹵阻燃劑
 
對于阻燃材料而言,由于歐盟和國外一些大的跨國公司環保認證的要求,阻燃材料的無鹵化成為近期發展的一個大熱點,而工程塑料用無鹵阻燃劑是熱點中的熱點。
 
目前,用于PA 和PBT、PET 等工程塑料的無鹵阻燃劑,國內一些公司仿制出德國科萊恩的OP系列產品(如:OP-1240,OP-1312)。相比之下,國內供應商的同類產品成本優勢明顯,但由于合成工藝仍待進一步完善,產品還存在耐熱不穩定的問題,所以國內改性塑料廠在選用國產替代產品時,往往比較慎重,要求高、價格好的產品仍采用進口阻燃劑,而要求低、價格便宜的則選用國產替代品。這一點,將會隨著國產產品的改進而得到改變。
 
TPE 用無鹵阻燃劑在市場上需求近期增長明顯,但由于TPE的組成中EBS和油均不利于阻燃,而產品應用多是電線類產品(外觀件)的緣故,人們對這類助劑的要求比較苛刻,目前主要集中在:阻燃效率要求高(添加量相對小),耐析出性好(耐熱水80度以上抽提),加工性能好(耐溫好,擠線穩定),外觀光滑(與樹脂相容性不錯,粒徑足夠細)等方面。目前,包括德國科萊恩公司(OP-935/930)、日本旭電化公司(ADK 2200S)和國內普賽呋磷化學公司(EPFR-110T),均有基礎型產品可以選用。人們往往會在上述產品的基礎上復配一些其他無鹵阻燃劑,降低成本或改善性能。
 
纖維用新型阻燃劑
 
織物纖維的阻燃,一般采用添加到整理劑中外涂的方式賦予,這種方式一方面會改變織物的手感,但另一方面往往存在持久性不夠的問題。而更持久的纖維用內添加型阻燃劑,成為開發應用的熱點。對于丙綸、滌綸和錦綸等纖維而言,目前溴銻復合體系仍是主流體系。但隨著市場對纖維性能的更多要求,高效化、無鹵化正成為纖維用阻燃體系的應用熱點。
 
對于高效化體系,研發人員近期熱衷于使用多阻燃元素阻燃劑,用于纖維阻燃中,效果比較明顯。比如:溴磷體系(ICL產FR-390)、溴氮體系(ICL產FR-245)等,利用不同阻燃機理在同一結構上的協同效果更好,發揮高效阻燃作用。
 
而無鹵阻燃劑,除選用科萊恩公司OP系列(如:OP-935)產品外,國內企業也嘗試采用各類磷酸酯類產品。其中芳香族磷酸酯熱分解穩定性好,加入到樹脂中對樹脂體系的熱降解影響較小,不會影響紡絲工藝和纖維的性能,是使用較多的品種。不過,現有的磷酸酯類無鹵阻燃劑產品還存在阻燃效率不夠的問題,這從客觀上制約了其在纖維上的發展。
 
激光刻字用顯色劑
 
由于激光刻字技術的發展,電子類塑料產品表面通過激光刻字取代絲網印刷等傳統方式做標識已很常見。目前,國內的激光刻字技術,使用的不同激光泵浦源,其中大多數還是二氧化碳泵浦激光器,而半導體泵浦和燈(氪燈)泵浦相對較少。不同激光器的功率和波長不同,因此不同的聚合物體系對于激光刻字的效果是不同的。例如:二氧化碳激光機適宜于印制PVC、ABS、PBT、PC等塑料,但如果使用二氧化碳激光器對填充PP標記時,只能產生不清晰的灰白印標。
 
針對于此,國內各改性塑料公司,力圖通過添加激光顯色劑(簡稱激光粉),使之盡量滿足不同激光器,來提高塑料表面的刻字速度與清晰度。目前,國內改性廠家一般使用簡單的無機物混配,而效果更為明顯的進口粉體,如:德國默克公司產的激光粉,由于成本問題,國內的本土廠家很少使用,只在一些跨國公司才有用。因此,針對激光刻字的應用,研制出成本相對低廉的通用型高效激光粉以及能顯色的激光粉成為當下應用研發的一個急迫需求。
 
LED燈用光擴散劑
 
隨著這幾年LED照明的興起,對光擴散材料的需求也越來越大,而作為光擴散材料的核心助劑,光擴散劑的應用與研發成為一個重要的熱點。
 
目前,高端市場被有機硅樹脂類光擴散劑占據,主要用于PC類光擴散材料。此類產品,具有粒徑分布窄,透光率好,光擴散效率高(一般0.5%即可),不會黃變等優點。中低端市場則大量使用丙烯酸酯類或聚苯乙烯微球、無機二氧化硅的光擴散劑產品,主要用于PS、PMMA等性能要求和耐溫等級不高的光擴散材料。此類產品,透光率和光擴散效率較低,但價格便宜。對于后者,除國外公司(如:美國羅門哈斯),國內也有不少企業推出自己的產品,相對價格拼的比較厲害。而對于前者,仍主要被國外的進口產品所把持,如:日本信越(KMP-590)、美國邁圖、韓國ABC等,國內尚無工業產品在市場上。究其原因主要是此類光擴散劑要求較高,不僅要求粒徑分布窄,一般有0.8、2μm兩個規格,而且純度高,折光率和透光性匹配,加工中不能出現黃變。不過,國內一些企業和機構針對這一現狀,已集中在有機硅樹脂的合成研發上,并取得了一些成積,成本優勢比較明顯。這將有助于國內光擴散材料的進一步發展。
 
材料用有機表面極性改性劑
 
通過提高表面極性,可增強塑料制品(往往是非極性的)與金屬鍍層、水性油墨的粘接強度,實現免底涂或前處理工序,降低工藝難度和污染,是塑料表面涂飾領域的一個重要應用需求。而在一些包塑制品中,更是需要提高塑料與所包覆金屬的粘接強度,以免脫層。包括PE、PP、PS等體系中,通過添加表面極性改性劑,提高表面的極性,可得到較好的效果。目前,國內已有企業采用一些特殊的表面改性劑,實現上述效果。如:國內技術人員通過添加1%的含羥基官能團的超枝化聚合物,使LDPE的親水性明顯提高(接觸角可由88.4�變為49.3�)。這些有機表面改性劑,由于自身結構具有極性官能團(如:馬來酸酐、羥基、環氧、羧酸等),且自身具有一定分子量,將其與基礎樹脂的復合,一方面對產品的力學性能影響小,另一方面卻能明顯改變基礎樹脂的表面極性。
 
另外一類典型應用表面改性劑是在紡織纖維中添加的親水劑。纖維表面性質改變,可以提高其可印染性、排濕性能,因此成為紡織特種纖維發展的熱點。此類改性劑如BASF開發的 Irgasurf HL 560,產品本身是一種聚合型親水添加劑,當用于聚烯烴纖維和無紡布中,則可以在數秒內吸收水分,并長期保持該性質。對于PP這類非極性的聚合物,解決了由于疏水性高在一些應用領域不能有效使用的問題(如衛生用品、擦布需要快速吸水,一般的聚丙烯無紡材料不能滿足這樣的需求)。國內在此領域中也有人進行相關研發,但產業化應用產品尚未見報道。
從某種意義上講,表面極性改性劑與永久型抗靜電劑在某些方面相類似,研發人員可以將一種產品調整后用于另外的應用中,這對于橫向開發助劑是一個有益的啟發。
 
高增強體系用防玻纖外露劑
 
近些年,國內在汽車與機械等應用領域,對高增強工程塑料的需求越來越多。所謂高增強體系,是指玻纖含量在50%以上的增強工程塑料產品,這類產品具有強度高、尺寸穩定性好等優點,與傳統的金屬制品相比,還具有成型周期短、比重輕、總成本低等優勢。
 
由于體系中的玻璃纖維含量高,超過50%,因此,制品的外觀很容易出現由于玻纖外露導致的發白現象,特別是黑色制品更為嚴重。為解決這一問題,人們紛紛使用各類潤滑分散劑。由于作用機理不同,傳統的小分子蠟類、酯類、酰胺類潤滑劑在高填充增強應用領域效果不佳,而硅酮粉類產品可通過有效分散玻纖,促進高剪切下(如:注射成型時)的流動性,有著比較好的效果。此外,也有技術人員選用一些特殊的黑色母粒,此種產品是通過將玻纖染黑,做到即便是出現浮纖,制品表面也不會發白,從而改進此問題。不過,后者只能用于黑色制品,局限性較大。
 
特種塑料用耐高溫抗氧劑
 
近些年,特種工程塑料,像PPA,PA6T, LCP等產品,隨著電子元器件的小型化,其應用日益廣泛。而這些塑料的加工穩定劑,隨著應用的推廣,需求得到增長。
 
傳統的抗氧劑,如:168、1076、1098等,由于熱穩定性不夠,或者在高溫下抗氧化效率差等因素,不能滿足特種工程塑料加工熱穩定的需求(加工溫度往往在320度以上)。而選用一些特殊結構的主、輔抗氧劑,如:美國氰特公司的1790、3114,德國科萊恩公司的PEP-Q,美國DOVER化學的9228等,配合使用可滿足高溫加工的需求,成為技術人員共同的解決方案。而在一些場合,這些體系再復配以BASF 公司的HP-136(內酯型抗氧劑),通過其對碳自由基的捕捉,發揮三元抗氧化的協同作用,對于高溫塑料的白度保持,具有更好的效果。
 
隨著高分子工業的發展,聚合物添加劑新產品和新應用不斷涌現,把握添加劑的作用機理和產品應用要求,合理篩選和復配使用,是從事高分子產業研究與開發的技術人員的重點關注。關注熱點,關注發展!