树脂是塑料中最主要的组分,它是决定塑料类型、性能和用途的根本因素。单一组分塑料中含树脂几乎达100%,在多组分塑料中,树脂的含量约为30%~70%。塑料组分中除了树脂外,还有以下添加剂。
1.填充剂
填充剂又称填料,是塑料的重要组成部分,它是对合成树脂呈惰性的补充材料。填充剂的加入不仅是单纯的混合,除了增量作用,降低成本外,往往可以改变塑料的硬度、抗冲击强度、耐磨性和尺寸稳定性,还可以改善塑料的耐热性能、电性能、抗化学及美化外表。填充剂的种类很多,常用的有机填料有木粉、棉花、纸张和木材单片等;常用的无机填料有碳酸钙、硅酸盐、黏土、滑石粉、石膏、石棉、方丹、金属粉、玻璃纤维等。填充剂的用量根据性能要求加入,一般在40%以下,有时也会超过合成树脂的用量。
2.增塑剂
为了使塑料具有柔软性、弹性和流动性,必须使塑料本身或通过添加增塑剂进行增强。没有增塑剂,塑料不可能制成薄膜、片材、管子和其他柔软产品。增塑剂可促成包括聚合物结构中的分子链的内部运动,增塑剂能让这些分子链相互运动,且在运动中保持最小的摩擦系数,这样,它起到了一种内部润滑剂的作用,克服了链与链之间的分子作用力(引力),阻止了分子链之间的相互缠结。在加工过程中,温度越高,分子链与分子链之间的增塑剂渗透得越快,其实际柔韧性就越强。
大多数增塑剂是液体,具有与树脂可相溶的特点。增塑剂通常是无色的、低蒸气压性和热稳定性好的液态有机物。常用的增塑剂主要有邻苯二甲酸酯、脂肪二元酸酯、膦酸酯、环氧化合物、含氯化合物等。
3.稳定剂
塑料制品在加工和使用过程中,由于受热、光或氧的作用,过早地发生降解、氧化断链、交联等现象,使材料性能衰变。为了稳定塑料制品质量,阻缓制品材料变性,延长使用寿命,通常在其组分中加入稳定剂,所以稳定剂又称防老化剂。
稳定剂的加入可抑制聚合物因光照、热、高能辐射、超声波、水、氧、微生物等因素造成的降解,使塑料变色、脆裂、强度下降等变质过程减缓。由于不同聚合物降解的机理不同,所以选用的稳定剂也不同。
按稳定剂的作用可分为热稳定剂、光稳定剂、抗氧化剂等。
•热稳定剂可与具有催化作用的金属离子络合,或者能消除产生的游离基等活性中心。
如聚氯乙烯成形加工时的塑料熔融流动温度接近于分解温度,容易分解出盐酸,而盐
酸又会起催化作用,促进聚氯乙烯加速分解。为了防止这一影响,可在其组分中加入
硬脂酸盐作为热稳定剂以阻缓这种变化。常用的热稳定剂有脂肪酸、酚或醇类的铬、
镍、镉、锌盐,有机锡化合物,胺类、亚膦酸酯及硫醇类等。
•光稳定剂有紫外线吸收剂、光屏蔽剂等。常用的光稳定剂有:α-羟二苯甲酮衍生物,取代丙烯酸酯、芳酯(如间苯二酚酯、水杨酸芳酯)镍络合物,以及颜料(如炭黑、氧化锌、氧化钛等)。•抗氧化剂可以抑制合成树脂氧化、降解。常用的抗氧化剂有酚(如2,6-二叔丁基酚)、芳香胺(如N,N-二苯基对苯二胺)、正膦酸酯类(如三壬基苯基正膦酸酯)和各种类型的含硫化合物(如硫化二丙酸二月桂酯)等。
4.固化剂
固化剂也称硬化剂,作用是在塑料树脂中生成横跨键,使分子交联,由受热可塑的线形结构,变成体形(网状)的热稳定结构,如环氧、醇酸树脂等,在成形前加入固化剂,才能成为坚硬的塑料制品。
固化剂的种类很多,通常随着塑料制品及加工条件不同而异。用于酚醛树脂的固化剂有六次甲基四胺,环氧树脂的固化剂有胺类、酸酐类化合物,聚酯树脂的固化剂是过氧化物等。
5.着色剂
颜色是塑料制品和包装物的一个重要的特色。目前,使用的着色剂能使塑料制品染成从淡色到深色及其他各种不同颜色。用于塑料制品的两种基本着色剂为染料与颜料。染料与颜料相对来说不易溶解,但能扩散在整个塑料制品中。在塑料制品的整个使用过程中,颜料比染料更稳定,不易褪色。现在使用的一种着色剂,叫做色母料,它可在加工成形过程中加入到塑料制品中去。塑料制品中可将这种着色剂和塑料成分拌在一起,或在制品加工时直接加进这种着色剂,就能使塑料变色。
6.润滑剂
为改进塑料熔体的流动性能,减少或避免对塑料制品加工设备的黏附,提高制品表面光洁度等,而加入塑料中的该类添加剂称为润滑剂。一般聚烯烃、醋酸纤维素、聚酰胺(尼龙)、ABS树脂、聚氯乙烯等在成形加工过程中,常常加入润滑剂,其中尤以聚氯乙烯最为需要。润滑剂可根据其作用不同,而分为内润滑剂及外润滑剂两类。内润滑剂与塑料树脂有一定的相溶性,加入后可减少树脂分子间的作用力,降低其熔体黏度,从而削弱聚合物间的内摩擦。一般常用的内润滑剂有:硬脂酸及其盐类、硬脂酸丁酯、硬酯酰胺等。外润滑剂与塑料树脂仅有很小的相溶性,而在成形过程中,易从内部析出黏附在设备的接触表面(或涂于设备的表面),形成润滑剂层,降低了熔体和接触表面间的摩擦,防止塑料熔体对设备的黏结。属于这类润滑剂的有硬脂酸、石蜡、矿物油及硅油等。
塑料中除上述组分外,有时根据特殊用途,在其中还加入发泡剂、防粘剂、增韧剂、抗静电剂等。
所以,通常所说的塑料是由合成树脂与添加剂等组分共同组成的。表明各种添加剂与树脂重量的比例关系称为配方,它是根据包装物的用途,所需性能和成形要求,再结合各种组分的特性和来源制定的,合理的配方既能改善加工工艺条件,又能以较低的成本生产出优质塑料包装物,因此配方要经过多次反复实践,才能不断完善和提高。