塑料添加剂的常用类型和作用

作者：精颜化工日期： 2024-04-08 点击量：文字大小：大中小

在大多数产品中使用的塑料材料中，基本聚合物被掺入具有不同“添加剂”的配方(塑料化合物)中，这些添加剂是添加以改善聚合物的加工性(例如，在聚合物成型过程中，通过注塑成型、挤出、吹塑、真空成型等)、功能性和耐久性能。不同类型聚合物包装材料中最常用的塑料添加剂有增塑剂、阻燃剂、抗氧剂、酸清除剂、光稳定剂、润滑剂、着色剂（颜料/染料）、分散剂、抗静电剂、爽滑剂和热稳定剂等。它们在提供/增强塑料产品的(最终)功能特性方面发挥着独特的作用。

例如，催化剂能够加速化学反应的进行，促进塑料的合成和加工过程；成核剂可以提高树脂的透明度并缩短加工时间；而颜料和染料着色剂则提供多种颜色；抗静电剂允许从薄膜或零件中释放静电；阻燃剂的添加允许PP在电子、建筑和运输应用中使用；防粘连剂和防滑剂通常用于薄膜中，以防止后者粘在一起或粘在金属表面。

塑料添加剂的常用类型主要可分为以下4大类：

功能性添加剂：热/光稳定剂、抗静电剂、阻燃剂、增塑剂、分散剂、爽滑剂、固化剂、发泡剂、杀菌剂等；
着色剂：有机颜料、无机颜料、染料；
填料：云母、滑石粉、高岭土、粘土、碳酸钙、硫酸钡等；
增强材料：玻璃纤维、碳纤维等。

下文介绍了其中大多数塑料添加剂的用途、作用和潜在影响。

一.增容剂在聚合物混溶性中的作用

在过去的几十年里，聚合物共混已被广泛用于生产新的聚合物材料，这些材料结合了组分聚合物的各个属性。增溶剂（相容剂）是通常用于制造这种特殊树脂混合物(共聚物)的物质。并且具有所需的性能，从原本不兼容的组分树脂开始。相容性通常是共混聚合物的必要程序，这主要是由于大多数聚合物的不混溶性和不相容性。具体来说，使用增容剂彻底改善了共混物的整体性能：改善了共混物形态并增强了界面附着力。

此外，一些国家已通过立法，促进在聚烯烃和PET中使用可生物降解的添加剂。使用可生物降解塑料背后的目标目标是将这些材料重新融入环境。

另一个值得一提的细微差别是，废塑料中两种或多种聚合物来源的相容性可以导致性能和/或新性能的有利组合，而这些特性在任何一种初始材料中都不存在。

二.常用塑料添加剂的作用

1.增塑剂

增塑剂最常用于提高聚合物薄膜的柔韧性、耐久性和可拉伸性。它们还用于减少熔体流动，同时减少熔体流动。这些添加剂可减少聚合物生产混合步骤中的剪切力，并提高最终塑料薄膜的抗冲击性，它们还为材料提供了柔软和粘性的特性。

一些重要的增塑剂包括邻苯二甲酸酯(PAEs)，如PVC配方中使用的DEHP，约占PVC生产增塑剂体积的80%；用于PET的增塑剂包括DPP、DEHA、DOA、DEP、邻苯二甲酸二异丁酯和DBP；乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)是一种用于PVDC保鲜膜的增塑剂。其他常见的增塑剂有 DBP、DEHP、DHA、DCHP、BBP、HAD和HOA等。

2.抗氧化剂

抗氧化剂嵌入到各种聚合物树脂中，以延缓塑料在暴露于紫外线(UV)时的整体氧化降解。由热、辐射和机械剪切产生的高反应性自由基（通常因金属杂质的存在而加剧）会导致聚合物降解。在食品包装中，暴露于高温（包括接触热食、暴露于红外线加热、蒸煮加工和微波(MW)加热）的情况下，氧化的可能性会增加。

芳胺是塑料食品包装中最常用的抗氧化剂；酚类和有机磷酸盐（用于减少醇氧化过程中形成的氢过氧化物）也用作抗氧化剂。第一组包括BHT、BHA、Irganox 1010、BPA和Cyanox 2246和425，而后一组包括TNPP 和Irgafos 168。

3.热稳定剂

热稳定剂负责防止聚合物在暴露于高温时发生热降解。某些类型的聚合物，如PVC、PVDC、氯乙烯共聚物（例如氯乙烯/醋酸乙烯酯）和PVC共混物，需要添加热稳定剂以保持其功能。然而，一些其他类型的聚合物即使在没有热稳定剂的高温条件下也能保持其稳定性。

主要的热稳定剂有三种类型（混合金属盐混合物、有机锡化合物和铅化合物）。二次热稳定剂有三种类型（烷基有机磷酸盐、环氧化合物和β-二酮）。一般来说，环氧稳定剂是环氧大豆油(ESBO)、亚麻籽油和葵花籽油的衍生物，最常见于食品包装塑料中。还有其他热稳定剂，其中一些甚至更有效；尽管如此，由于它们的潜在毒性，不被推荐或被认为不适合用于食品包装塑料。

4.爽滑剂

爽滑剂可显著降低聚合物的表面摩擦系数。除了为薄膜表面提供润滑外，它们还用于增强聚合物的抗静电性能，实现更好的脱模性、降低熔体粘度和防粘性。一些最常用的爽滑剂是脂肪酸酰胺（芥酸酰胺和酸油酰胺）、脂肪酸酯、金属硬脂酸盐（如硬脂酸锌）和蜡。

5.光稳定剂

光稳定剂的主要作用是保护塑料制品免受紫外线辐射的损害。在塑料制品的生产和使用过程中，长期暴露于阳光下会导致塑料材料发生劣化、变黄、开裂等问题，光稳定剂的加入能有效延缓这些不良反应的发生，从而延长塑料制品的使用寿命和保持其外观和性能稳定。

6.残留或未反应的单体和低聚物

形成塑料材料的大分子是通过相应单体的化学反应产生的。单体和低聚物都倾向于从包装材料迁移到食品中。因此，当食物中未反应的单体或低分子量物质的浓度达到一定限制时，潜在的健康风险可能会出现，并可能被人体吸收。

例如，PS食品包装中的残留苯乙烯会迁移，并可能导致健康问题。据报道，BPA的环氧树脂，也称为双酚A二甘油酯醚(BADGE)，会在活组织中产生细胞毒性作用，并可能增加细胞分裂的速度。然而，最近美国食品药品监督管理局（FDA）与毒理研究中心（NCTR）合作的研究表明，在容器和其他食品包装材料中使用BPA是安全的。

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