|
工程塑料 |
|
| 按行业筛选 |
|
|
| 按产品筛选 |
|
|
| |
|
查看本类全部文章 |
| |
|
|
|
|
新型抗冲剂追求多功能化 |
|
|
作者：SpecialChem |
|
不同助剂发挥一方面功能的同时，常常会影响材料的其他性能。抗冲改性剂是聚合物加工过程中应用相当普遍的一种改性添加剂。塑料厂家适应不同产品加工的需要，开发了多种具有综合功能的新型抗冲改性剂。
抗冲改性剂简介
抗冲改性剂是聚合物添加剂非常重要的一个组成部分，通常选用橡胶或其他弹性体类材料，以达到吸收或缓冲冲击的效果，可用于脆性材料或低温脆性、开槽敏感及裂缝易扩散材料的性能改善。
抗冲改性剂是用于增强材料韧性与耐冲击强度的重要添加剂。我们知道，聚合物在不同的周围环境下，具有不同的性能特点。未改性的刚性聚氯乙稀（PVC）、聚苯乙烯（PS）、SAN等在常温下均为脆性材料，虽然尼龙或其他聚烯烃在常温下具有良好的延展性，但在低温时却非常易碎。还有一些材料，如PC具有非常好的冲击强度，抗撕裂能力则非常差。因此，当这些材料应用于一些特殊领域时，通常需要进行抗冲改性。
所有抗冲改性剂均为弹性体或类橡胶物质，通常都具有低于主材的模量。橡胶粒子分布于主材中，以吸收或缓冲冲击能量的影响，避免裂缝生成或扩散。为了达到好的缓冲效果，橡胶相粒子必须在主材中分散均匀，与聚合物良好相容并结合。橡胶相本身也必须有足够的粘合力以避免裂缝沿橡胶粒子传递。为了得到良好的低温冲击性能，改性剂必须具有极低的玻璃相温度（Tg）。
有时可以通过聚合反应实现材料的抗冲改性，例如在聚丁二烯橡胶（PBR）上嫁接苯乙烯和丁二烯以实现大批量生产ABS。当然，也可以把抗冲改性剂作为添加剂直接进行配混加工。有些抗冲剂与主聚合物是自然相容的，如EPDM可作为聚丙烯（PP）的改性剂。有时要求抗冲剂具有对多种材料的相容性和良好的粘合性，例如，SAN与EPDM嫁接可以实现EPDM与SAN以及其他极性聚合物相容。对于那些反应型工程塑料如尼龙、聚酯等通常需要增强反应，如马来酐（MA）与改性剂嫁接，MA改性EPDM、聚烯烃、苯乙烯块状共聚物（SBCs）等可用于尼龙和聚酯的抗冲改性。杜邦包装和工业聚合物高级研究员Karlheinz Hausmann认为，非反应型改性通常只能达到一般级别的增强要求，对于超强或低温耐冲改性，通常需要采用反应型抗冲剂。
据统计，2001年全球抗冲改性剂的总量为54万吨，产值12.5亿美元。其中苯乙烯类共聚物如ABS、MBS占据最大的市场份额，大约占市场总额的45%；丙烯酸树脂占30%；弹性体（包括EPDM和塑性体）和氯化聚乙烯各占10%；其他产品占据剩馀份额。专家估计，从2001年到2006年，苯乙烯基抗冲改性剂的增长速度会低于3%，而其他产品则会以5%-6%的速度增长。工程PVC是抗冲改性剂的最大市场，大约占据抗冲剂80%的消费量，由此可见，抗冲改性剂市场的增长与PVC市场密切相关。其他工程塑料如PC、PA以及聚酯大约占抗冲改性剂用量的10%。近几年工程塑料市场强势增长，将会推动冲击改性剂的应用，聚烯烃将占据其馀10%的市场。工业专家评论说，“更好，更廉，更快”的发展潮流将继续推动改性剂应用市场的扩张，抗冲改性剂将不仅用于性能改善，更将发挥保证薄壁制件性能持久的作用。
新型弹性体抗冲改性剂
TPE改性剂市场正在快速增长，尤其在改性PP市场表现显着。与此同时，其他聚烯烃、尼龙等市场的应用都在增长。过去8年里，聚烯烃弹性体和热塑性弹性体正在许多领域不断代替EPDM用于TPOs，如汽车内外饰件、工业注塑制件等有低温耐冲击要求的领域。聚烯烃基抗冲改性剂具有优越的耐热、耐紫外线、耐低温冲击和良好的流动性能。再者，TPE粒料比EPDM更易于处理，并具有更好的分散效果。
Dow化学公司在去年推出的VERSIFY®丙烯—乙烯弹性体和塑性体，是采用Dow公司INSITE®技术制造的。Dow化学高级技术总监Mark Murphy介绍说，“丙烯与乙烯组分的合理搭配可以实现冲击、刚性、透明度和加工性能的完美平衡”。采用较多的乙烯组分和较少的结晶相组分的产品，可以保证在添加较多的阻燃剂或矿物（如云母）时的良好冲击性。
ExxonMobil化学在2003年8月推出Vistamaxx丙烯—乙烯弹性体。Vistamaxx采用Exxpol®茂金属催化技术，在位于路易斯安那州Baton Rouge的新工厂生产。一般的塑性体具有较高的乙烯含量，Vistamaxx则采用较少的乙烯组分，而加入更多的丙烯。高的丙烯含量使产品具有更好的弹性，并且更耐高温。
汽车工业对材料的热稳定性要求越来越高，抗冲改性应与热稳定性良好均衡
抗冲与其他性能的平衡
配方工程师在选用冲击改性剂时，必须考虑到抗冲性能、流动性、刚性、耐老化、低温冲击、热稳定性等性能的综合平衡，同时还要考虑到生产的成本。供应商通常可以提供多种不同级别的改性产品，配方工程师就能根据产品的性能要求选择冲击改性产品以降低成本。新型SBCs，如Atofina的Finaclear 540、KRATON聚合物公司的KRATON 1403等就是较低端的食品包装用结晶PS的冲击改性剂，价格较低。通过整个配方中不同添加剂，如抗冲改性剂、润滑剂、各种加工助剂和稳定剂的综合平衡，也可以降低成本。选用高效的改性剂同样也能达到此目的，如Rohm & Haas去年4月份新推出的Paraloid 352，是用于PVC建材生产的抗冲改性剂。此外，DuPont Dow开发的低密度CPE抗冲改性剂Tyrin® 2500P，以及低密度EnliteTM系列产品，均是刚性PVC在建材行业应用的高效改性剂。
流动性
抗冲剂通常会影响材料在挤出或注射过程中的流动性，尤其是注射过程中对流动性要求更高。Fusabond AEB560是DuPont公司最近推出的一种MA改性聚烯烃抗冲剂，获得良好的低温冲击强度的同时，对尼龙、聚酯等工程塑料的流动性能几乎没有任何影响。
Atofina功能材料商务推展经理Richard Perrinaud表示，使用反应型与非反应型冲击改性剂复合既改善及平衡冲击性与流动性，又降低成本。Atofina推出一种非反应型改性聚烯烃抗冲剂Lotader XX1336，用于与反应型冲击改性剂合成以改进尼龙6的冲击性与流动性的平衡。之所以能够达到这样的结果，Perrinaud解释，“非反应型改性剂作为反应型改性剂和尼龙之间的结合剂，与两种物料均具有很好的相容性，可以在两相之间的介面上实现晶化转换”。在其他系统中，非反应型Lotryl 丙烯酸—乙烯共聚物也可以用于与反应型Lotader改性剂结合。
KRATON聚合物公司也开发了一种非功能型苯乙烯—乙烯/丁烯—苯乙烯（SEBS）的合成物，以改进尼龙6和尼龙66的抗冲击性能。配方工程师也可以通过选择MA中参与反应的改性剂组分来实现抗冲与流动性的平衡。高等级的MA有效改善抗冲性能和分散性，更把对流动性的负面影响降到最低。
良好的分散性是抗冲改性非常重要的因素。双螺杆挤出机优异的分散性能使之成为配混改性最主要的设备之一。此外，也有公司希望能够用单螺杆挤出机进行材料的抗冲改性。Perrinaud指出，Lotader MAH就是一种可以同时用双螺杆和单螺杆加工的添加剂。这种材料用单螺杆挤出机加工也能表现出良好的分散性。
刚性
抗冲改性剂通常会降低聚合物的模量或刚性，有多种方法可以实现性能的平衡。矿物填充剂常用于增加材料的刚度，但一般会降低抗冲性能。改进的矿物填充剂产生的负面影响较小，有时还可以与抗冲改性剂一起改善冲击性能。偶合剂也可用于有添加剂情况下改进抗冲性能。Robert Eller公司总裁Bob Eller说，“新型SEBS与茂金属催化聚烯烃可以显着增强抗冲性能，对加工性能则无明显的副作用。”
抗老化和耐低温冲击
对于经常暴露于紫外光环境中的材料，抗老化性能也非常重要。从PVC的主要抗冲改性剂来看，EPDM和丙烯酸改性剂可以耐老化，而MBS和ABS则不能。Crompton公司聚合物改性业务市场经理George McCarty认为，耐老化抗冲改性剂在PVC中的应用，受到建筑市场的推动，增长很快。丙烯酸改性剂虽然有优良的耐老化性能，但是低温抗冲性能差。通过共挤方法，使内层材料具有良好的耐低温冲击性，而外层采用丙烯酸改性层或直接使用丙烯酸树脂便可以改善性能。此外，像塑胶篱笆、塑胶楼梯扶手等对耐低温冲击性能的要求也越来越高。
热力学性能
汽车工业对材料的热稳定性要求越来越高。EPDM会明显地降低材料的热稳定性，而其他改性剂对热稳定性的影响相对较小。加工商也正与稳定剂供应商协作，共同开发更好的稳定剂产品，以满足热老化性能的要求。
防止高温软化或变形也十分重要。在建筑领域，随着各种易吸热的暗色材料使用量不断增加，对耐热性能的要求也不断增加。耐热的改性剂可适应高温工作条件的需要，但是这些助剂通常会降低抗冲性能。Crompton就提供一种具有良好耐热与抗冲性能平衡的改性剂Blendex 703。
PARCEL交联聚丙烯酸酯是一种较新型的抗冲改性剂，具有良好的耐热性能。PARCEL的交联聚丙烯酸酯在PP、EBA、聚酯、聚亚氨酯、尼龙等材料中可以形成不同的连续相分布，其具体分布与所用的主聚合物有关。Optatech技术和贸易推展副总裁Christer Bergstrom表示，由于聚丙烯酸酯为交联结构，因而在高温之中也不会变形，且具有良好的耐高温和耐紫外线性能。(end)
|
|
| 文章内容仅供参考
(投稿)
(5/17/2005) |
对 工程塑料 有何见解？请到 工程塑料论坛 畅所欲言吧！
|
