塑料添加劑的常用類型和作用

作者：精顏化工日期： 2024-04-08 點擊量：文字大小：大中小

在大多數產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，在聚合物成型過程中，通過注塑成型、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、光穩定劑、潤滑劑、著色劑（顏料/染料）、分散劑、抗靜電劑、爽滑劑和熱穩定劑等。它們在提供/增強塑料產品的(最終)功能特性方面發揮著獨特的作用。

例如，催化劑能夠加速化學反應的進行，促進塑料的合成和加工過程；成核劑可以提高樹脂的透明度并縮短加工時間；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、建筑和運輸應用中使用；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/光穩定劑、抗靜電劑、阻燃劑、增塑劑、分散劑、爽滑劑、固化劑、發泡劑、殺菌劑等；
著色劑：有機顏料、無機顏料、染料；
填料：云母、滑石粉、高嶺土、粘土、碳酸鈣、硫酸鋇等；
增強材料：玻璃纖維、碳纖維等。

下文介紹了其中大多數塑料添加劑的用途、作用和潛在影響。

一.增容劑在聚合物混溶性中的作用

在過去的幾十年里，聚合物共混已被廣泛用于生產新的聚合物材料，這些材料結合了組分聚合物的各個屬性。增溶劑（相容劑）是通常用于制造這種特殊樹脂混合物(共聚物)的物質。并且具有所需的性能，從原本不兼容的組分樹脂開始。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聚合物的不混溶性和不相容性。具體來說，使用增容劑徹底改善了共混物的整體性能：改善了共混物形態并增強了界面附著力。

此外，一些國家已通過立法，促進在聚烯烴和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目標是將這些材料重新融入環境。

另一個值得一提的細微差別是，廢塑料中兩種或多種聚合物來源的相容性可以導致性能和/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，同時減少熔體流動。這些添加劑可減少聚合物生產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脂中，以延緩塑料在暴露于紫外線(UV)時的整體氧化降解。由熱、輻射和機械剪切產生的高反應性自由基（通常因金屬雜質的存在而加劇）會導致聚合物降解。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；酚類和有機磷酸鹽（用于減少醇氧化過程中形成的氫過氧化物）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.熱穩定劑

熱穩定劑負責防止聚合物在暴露于高溫時發生熱降解。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，需要添加熱穩定劑以保持其功能。然而，一些其他類型的聚合物即使在沒有熱穩定劑的高溫條件下也能保持其穩定性。

主要的熱穩定劑有三種類型（混合金屬鹽混合物、有機錫化合物和鉛化合物）。二次熱穩定劑有三種類型（烷基有機磷酸鹽、環氧化合物和β-二酮）。一般來說，環氧穩定劑是環氧大豆油(ESBO)、亞麻籽油和葵花籽油的衍生物，最常見于食品包裝塑料中。還有其他熱穩定劑，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。除了為薄膜表面提供潤滑外，它們還用于增強聚合物的抗靜電性能，實現更好的脫模性、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.光穩定劑

光穩定劑的主要作用是保護塑料制品免受紫外線輻射的損害。在塑料制品的生產和使用過程中，長期暴露于陽光下會導致塑料材料發生劣化、變黃、開裂等問題，光穩定劑的加入能有效延緩這些不良反應的發生，從而延長塑料制品的使用壽命和保持其外觀和性能穩定。

6.殘留或未反應的單體和低聚物

形成塑料材料的大分子是通過相應單體的化學反應產生的。單體和低聚物都傾向于從包裝材料遷移到食品中。因此，當食物中未反應的單體或低分子量物質的濃度達到一定限制時，潛在的健康風險可能會出現，并可能被人體吸收。

例如，PS食品包裝中的殘留苯乙烯會遷移，并可能導致健康問題。據報道，BPA的環氧樹脂，也稱為雙酚A二甘油酯醚(BADGE)，會在活組織中產生細胞毒性作用，并可能增加細胞分裂的速度。然而，最近美國食品藥品監督管理局（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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