塑料助剂是塑料工业中不可缺少的辅助材料,其机理研究、品种开发和应用效果直接关系着塑料制品加工技术水平的提高,随着塑料制品的应用领域不断拓宽,塑料助剂的作用越来越重要。为此,国外各大公司及研究机构都非常注重这类应用广泛、高附加值的精细化工产品的开发,呈现出一些新的趋向。
生产趋大型专用化
现在一些应用广泛的助剂,如增塑剂、热稳定剂等,由于市场需求的不断增加,生产规模不断扩大,技术开发也向着生产大型化、产品专用化发展。
增塑剂是世界产量和消费量最大塑料助剂之一,包括邻苯二甲酸酯(DOP)、脂肪族二元酸酯、磷酸酯环氧化合物、偏苯三酸酯、石油酯、含氯增塑剂和聚合增塑剂等,目前国外的研究重点是开发具有特殊性能和用途的增塑剂。在工艺方面,目前国外已废除了无催化剂工艺,只采用酸性和非酸性两大催化剂体系;在产品方面,占主导地位的DOP已趋向于大型化生产,并且开发出电气绝缘级、食品包装级、医药卫生级等专用品种。如德国巴斯夫公司开发的环保增塑剂可用于食品包装、医用设备和玩具,美国和日本开发的新型增塑剂不仅无毒、无臭,并且耐油、耐萃取及耐迁移性良好。
热稳定剂是塑料助剂的重要组成部分,专用于聚氯乙烯制品的加工,防止树脂在受热时引发的老化降解现象。目前,全世界热稳定剂的消费总量已达30万吨/年,其中铅盐、复合金属皂、有机锡等传统的热稳定剂品种仍然在PVC热稳定剂市场占主导地位。不过美国历来对铅盐毒性问题比较重视,其热稳定剂的构成中有机锡的比例较高。近来,美国推出的固体钙/锌稳定剂,可用于90℃、105℃两种温度的电缆护套和绝缘材料,具有良好的性价比;OMG公司开发出一种可大大提高产品中金属含量的独特技术,大大提高了产品的热稳定性。
环保要求备受重视
不少塑料助剂在使用过程或生产过程中,会对环境造成危害,为此,开发环保型产品也成为国外的热点。比如阻燃剂这种赋予聚合物制品难燃性和抑烟性的功能化助剂,一般分为溴系阻燃剂、氯系阻燃剂、磷系阻燃剂、无机系阻燃剂几大类。目前国外虽然仍以综合性能优良的溴系阻燃剂为主,但随着环保要求日益严格,降低阻燃剂毒性以及开发无毒阻燃剂已成为研究热点。其中,磷系阻燃剂正向高功能化、高附加值方向发展,它具有阻燃和增塑双重功能,产生的毒性气体和腐蚀性气体比卤系阻燃剂少;三氧化二锑阻燃剂主要开发超细颗粒和胶体,以此调节氢氧化铝的粒径分布,增强阻燃效果。此外,国外不少公司正在寻求各种无机阻燃剂复配方法。
再如主要用于长效农膜生产的光稳定剂,按其作用机理大致分为紫外线吸收剂、猝灭剂、自由基捕获剂和光屏蔽剂4类。其中受阻胺光稳定剂(HALS)具有高效多功能、无毒等优点,已成为21世纪光稳定剂的发展方向,而淘汰低分子量光稳定剂,而转向发展相对高分子量、多官能团化、非碱性与反应型品种已成为趋势。
高效多能成为方向
随着人们对产品质量、性能要求的提高,开发高效、多功能的塑料助剂产品,已成为国外大公司和科研机构的重点。
塑料抗氧剂以受阻酚为主,另外还有亚磷酸酯类化合物及二者复配品,通常包括酚类抗氧剂、磷类和硫类辅助抗氧剂以及金属离子钝化剂等。近年来,国外硫类抗氧剂的开发速度相对放慢,许多公司把重点转移到主剂和辅剂复合使用的开发。以实现产品分子量高、热稳定性好、不污染、不变色的特点。此外,聚合物用金属离子钝化剂向多功能化发展,而塑料包装业特别是用于食品和医药包装的塑料生产厂商,对维生素E类抗氧剂表现出极大兴趣。维生素E的有效成分为α-生育酚(ATP),不仅具有极高的抗氧活性,而且可以消除或降低塑料包装材料内的异味。
在其他类型的助剂中,主要用于降低塑料制品表面电阻、消除表面静电的抗静电剂,目前国外在耐久、耐热、功能性、阻燃性和透明性等方面都有较大提高,品种已形成系列化。目前国外抗冲改性剂在综合性能优良的ACR(丙燃腈-苯乙烯共聚物)以及MBS(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物)中的用量迅速增加,另外,还有一些功能助剂也已开始形成市场规模,如发泡剂、润滑剂、着色剂、偶联剂、生物抑制剂、防雾剂、增强剂和填充剂、成核剂、降解剂等,尽管需求量还相对较少,但发展前景不容忽视。
我国的塑料助剂生产技术近年来发展较快,但与发达国家相比仍存在着许多不足。主要存在着单产能力小、规模效益差和品种消费结构不合理等问题,品种和性能与市场要求相差甚远。为此,我们要在调整产品结构、扩大生产能力的同时,在高效、无毒或低毒、多功能以及复配型增塑剂新产品上加大开发力度,全面提升我国塑料助剂的生产和科研水平。
生产趋大型专用化
现在一些应用广泛的助剂,如增塑剂、热稳定剂等,由于市场需求的不断增加,生产规模不断扩大,技术开发也向着生产大型化、产品专用化发展。
增塑剂是世界产量和消费量最大塑料助剂之一,包括邻苯二甲酸酯(DOP)、脂肪族二元酸酯、磷酸酯环氧化合物、偏苯三酸酯、石油酯、含氯增塑剂和聚合增塑剂等,目前国外的研究重点是开发具有特殊性能和用途的增塑剂。在工艺方面,目前国外已废除了无催化剂工艺,只采用酸性和非酸性两大催化剂体系;在产品方面,占主导地位的DOP已趋向于大型化生产,并且开发出电气绝缘级、食品包装级、医药卫生级等专用品种。如德国巴斯夫公司开发的环保增塑剂可用于食品包装、医用设备和玩具,美国和日本开发的新型增塑剂不仅无毒、无臭,并且耐油、耐萃取及耐迁移性良好。
热稳定剂是塑料助剂的重要组成部分,专用于聚氯乙烯制品的加工,防止树脂在受热时引发的老化降解现象。目前,全世界热稳定剂的消费总量已达30万吨/年,其中铅盐、复合金属皂、有机锡等传统的热稳定剂品种仍然在PVC热稳定剂市场占主导地位。不过美国历来对铅盐毒性问题比较重视,其热稳定剂的构成中有机锡的比例较高。近来,美国推出的固体钙/锌稳定剂,可用于90℃、105℃两种温度的电缆护套和绝缘材料,具有良好的性价比;OMG公司开发出一种可大大提高产品中金属含量的独特技术,大大提高了产品的热稳定性。
环保要求备受重视
不少塑料助剂在使用过程或生产过程中,会对环境造成危害,为此,开发环保型产品也成为国外的热点。比如阻燃剂这种赋予聚合物制品难燃性和抑烟性的功能化助剂,一般分为溴系阻燃剂、氯系阻燃剂、磷系阻燃剂、无机系阻燃剂几大类。目前国外虽然仍以综合性能优良的溴系阻燃剂为主,但随着环保要求日益严格,降低阻燃剂毒性以及开发无毒阻燃剂已成为研究热点。其中,磷系阻燃剂正向高功能化、高附加值方向发展,它具有阻燃和增塑双重功能,产生的毒性气体和腐蚀性气体比卤系阻燃剂少;三氧化二锑阻燃剂主要开发超细颗粒和胶体,以此调节氢氧化铝的粒径分布,增强阻燃效果。此外,国外不少公司正在寻求各种无机阻燃剂复配方法。
再如主要用于长效农膜生产的光稳定剂,按其作用机理大致分为紫外线吸收剂、猝灭剂、自由基捕获剂和光屏蔽剂4类。其中受阻胺光稳定剂(HALS)具有高效多功能、无毒等优点,已成为21世纪光稳定剂的发展方向,而淘汰低分子量光稳定剂,而转向发展相对高分子量、多官能团化、非碱性与反应型品种已成为趋势。
高效多能成为方向
随着人们对产品质量、性能要求的提高,开发高效、多功能的塑料助剂产品,已成为国外大公司和科研机构的重点。
塑料抗氧剂以受阻酚为主,另外还有亚磷酸酯类化合物及二者复配品,通常包括酚类抗氧剂、磷类和硫类辅助抗氧剂以及金属离子钝化剂等。近年来,国外硫类抗氧剂的开发速度相对放慢,许多公司把重点转移到主剂和辅剂复合使用的开发。以实现产品分子量高、热稳定性好、不污染、不变色的特点。此外,聚合物用金属离子钝化剂向多功能化发展,而塑料包装业特别是用于食品和医药包装的塑料生产厂商,对维生素E类抗氧剂表现出极大兴趣。维生素E的有效成分为α-生育酚(ATP),不仅具有极高的抗氧活性,而且可以消除或降低塑料包装材料内的异味。
在其他类型的助剂中,主要用于降低塑料制品表面电阻、消除表面静电的抗静电剂,目前国外在耐久、耐热、功能性、阻燃性和透明性等方面都有较大提高,品种已形成系列化。目前国外抗冲改性剂在综合性能优良的ACR(丙燃腈-苯乙烯共聚物)以及MBS(甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物)中的用量迅速增加,另外,还有一些功能助剂也已开始形成市场规模,如发泡剂、润滑剂、着色剂、偶联剂、生物抑制剂、防雾剂、增强剂和填充剂、成核剂、降解剂等,尽管需求量还相对较少,但发展前景不容忽视。
我国的塑料助剂生产技术近年来发展较快,但与发达国家相比仍存在着许多不足。主要存在着单产能力小、规模效益差和品种消费结构不合理等问题,品种和性能与市场要求相差甚远。为此,我们要在调整产品结构、扩大生产能力的同时,在高效、无毒或低毒、多功能以及复配型增塑剂新产品上加大开发力度,全面提升我国塑料助剂的生产和科研水平。