塑編工藝之改性與母料概述（二）

王仁龍 整理

（上接《塑料包裝》2019年第3期）

五、透明改性劑綜述

塑料編織袋主要是用于糧食、化工原料和物資運輸?shù)劝b領域。為了滿足從外表看到袋內(nèi)物質(zhì)的產(chǎn)品，透明塑編袋成為塑編市場上的新亮點。透明編織袋還有“放大”作用，使袋內(nèi)顆粒狀物體顯得大氣、渾圓。

1. 透明改性劑簡述

透明改性劑是一種成核劑，在塑編原料中加入透明劑，目的是增加成核中心，使聚丙烯結晶時成核中心增多，球晶的成核空間變小，被迫形成很細微的球晶。當晶體尺寸小于1 μ m時，透光率很強。不同的成核劑對聚丙烯扁絲的透光率不同。

2. 塑編工藝中常用透明劑種類

1） 山梨醇縮醛類成核劑增加透明度效果好，但是，因分子中含有親水基團，在生產(chǎn)過程中易與水分子結合，導致扁絲力學性能變差，扁絲在牽伸過程中容易斷絲。

2） 磷酸鹽類成核劑的透明度改善效果不如山梨醇縮醛類成核劑，但是生產(chǎn)過程中不易斷絲，扁絲不易起毛，擠出的膜不易帶水，是優(yōu)選方案。

3） 無機鹽類成核劑雖然生產(chǎn)過程比較穩(wěn)定，但是透光效果較差，因為這類成核劑與聚丙烯相容性較差，在分散過程中自身產(chǎn)生渾濁，降低透明度。

3. 透明聚丙烯概述

透明聚丙烯（CPP）和普通聚丙烯（PP）比，都是由丙烯單體聚合而得，不同的是在后加工工序或造粒工序添加了透明改性劑。透明聚丙烯并不比普通聚丙烯價格高出很多。與其他透明塑料樹脂相比，透明聚丙烯是一種質(zhì)優(yōu)價廉，極具競爭優(yōu)勢的新型樹脂。

這源于它的物理性能優(yōu)勢，首先是耐高溫性優(yōu)異，它的熱變形溫度可達到 110℃，可用于制造耐高溫的塑料制品，如微波爐內(nèi)的炊具、奶瓶，蒸煮飯盒等，比目前大量使用的透明塑料聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）樹脂的熱變形溫度僅在 70~90℃提高了20℃多；其二是它的良好柔韌性，熱成型的餐具盤不會開裂，塑編袋更加柔軟，用于密封材料有良好的彈性；其三是它的無毒性，越來越廣泛用于食品包裝；其四是保持了聚丙烯良好的加工性，它可以拉絲，吹膜，拔管，流延，注塑，擠塑等加工和后加工。

使用塑編專用透明聚丙烯還具有性能穩(wěn)定，不用擔心混料不均的優(yōu)點。

六、吸濕母料綜述

塑料原料中含有的少量水分，如果在注塑、吹膜、擠出、拉絲等加工之前不消除，會在制品的表面形成氣泡或水紋，對制品的強度及外觀構成致命的影響。而利用電熱干燥機械消除水分的傳統(tǒng)工藝，存在著延長制品加工時間、原料重量損失、耗電量高，增加生產(chǎn)成本等。

1. 吸濕母料簡述

吸濕消泡母料是以金屬氧化物為主要原料經(jīng)鋁鈦偶聯(lián)劑、丙烯酸酯類改性劑、復合分散劑等助劑包覆處理，使添加的金屬氧化物表面形成既能與氧化物以化學鍵形式相結合，又能與塑料產(chǎn)生很強親和力的新界面，在加工助劑的作用下，與載體樹脂在高速捏合機、雙螺桿擠出機混煉擠出，達到共混塑化，增容分散后切粒制成。

塑料吸濕母料能吸收塑料中水分和低分子汽化物，防止產(chǎn)生汽泡，因此有時稱吸濕消泡母料。

2. 吸濕母料主要特點

吸濕母料是專為解決塑料生產(chǎn)過程中的水泡問題而開發(fā)的一種新型功能母料。其主要特點為吸水性能好，可以吸收相當于本身重量20%的水分。加工性能好，可以使用普通設備，加工工藝不用改變。無毒，無刺激性氣體釋放。產(chǎn)品廣泛應用于PP、PE、PC、PO、PS、ABS（除透明制品）的再生料及受潮母料的吹膜、注塑、擠出等加工。降低能耗，提高生產(chǎn)效率。

由于消除了汽泡，模頭產(chǎn)生糊料的現(xiàn)象會減少，生產(chǎn)膜片無刮料線。

塑料吸濕母料具有流動性好，耐熱性高，分散性佳，氣味小，無毒性等優(yōu)點。

3. 吸濕母料使用方法

在塑料生產(chǎn)過程中，吸濕母料具體的添加量應根據(jù)用戶使用原料的水分含量和天氣來確定。

常用原料重量比例為：拉絲、吹膜1%-3%（推薦用量2%），注塑3%-6%（推薦4%），然后加入到塑料混合機械中，混合均勻后，即可直接進行制品的加工。但是，濕法破碎的太濕的塑料廢片不應直接加入使用。

七、碳酸鈣母料綜述

塑編企業(yè)廣泛應用填充母料，填充母料是塑編原料改性的重要添加劑，其作用不僅可以適當降低塑編產(chǎn)品的成本，更為重要的是能夠顯著改善塑編原料的剛度、硬度、耐熱性、成型收縮率、尺寸穩(wěn)定性、透光性、耐磨性、老化性等方面的性能。

1. 碳酸鈣母料簡述

塑編企業(yè)廣泛使用的填充母料為碳酸鈣母料。碳酸鈣母料中 70~90%是碳酸鈣，是一種填充物，故稱填充母料。

碳酸鈣母料結構分成四層：最里層為填料核，起提高剛度，改善制品性能，降低成本作用；第二層為偶聯(lián)層，由偶聯(lián)劑或交聯(lián)劑組成，起包裹填料表面并與載體纏繞的作用；第三層為分散層，由分散劑（潤滑劑）組成，起到分散并避免填料聚集和混合均勻作用，它能提高造粒過程中的流動性，故稱潤滑劑；第四層，即最外層是增混層，它由具有一定雙鍵的共聚物或高聚物組成，起到載體作用，即填充劑均勻混合其中，故稱載體。

2. 碳酸鈣母料改性特點

添加碳酸鈣母料對扁絲性能的改性作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

1） 拉伸強度

拉絲添加碳酸鈣母料，其拉伸屈服強度變化曲線如圖1所示。從圖中看到添加碳酸鈣時，隨著填加量的增加，屈服強度不斷下降，在增加量較小時，屈服強度下降不多，當超過一定量后，由于填充粒子缺欠和制品應力集中，引起屈服強度快速下降。

圖1 添加量與屈服強度關系

2） 斷裂伸長率

碳酸鈣對聚丙烯扁絲改性后的拉伸斷裂伸長率影響如圖2所示。從圖中可以看到：隨著填充量的增加，斷裂伸長率不斷下降，但下降的比較平穩(wěn)。

圖2 伸長率與添加量的關系

3） 剛性

碳酸鈣對聚丙烯扁絲改性后，隨著填加量的增加，其剛性不斷提高。因此，編織袋感覺比較挺括。但是，超過一定量時反而下降。

4） 沖擊強度

碳酸鈣對聚丙烯扁絲改性后，從總體上看，隨著添加量的增加，沖擊強度下降，在10%之內(nèi)下降較快，超過10%下降比較平穩(wěn)。而碳酸鈣比滑石粉下降的強度要小近一倍左右。

5） 成型收縮率

碳酸鈣對聚丙烯扁絲改性后，其成型收縮率有所下降。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是由于聚丙烯是半晶型聚合物，其成型收縮率較大，增加改性填料后，由于這些填料是無機填料在聚丙烯高分子鏈中混夾起到了松弛作用。

6） 熱變形溫度

碳酸鈣對聚丙烯扁絲改性后，其熱變形牽伸溫度有所提高。不加填料時聚丙烯的熱變形溫度約為115℃，填加10%碳酸鈣為120℃，填加40%碳酸鈣為135℃。

3. 聚丙烯為載體的基本配方

聚丙烯為載體的碳酸鈣填充母料，稱為PMP填充母料。根據(jù)生產(chǎn)單位的實際情況，通過變換各種添加劑，可以研發(fā)出各種配方。

1） 關于載體

載體不一定用顆粒聚丙烯，載體可以選用間歇法小本體聚丙烯粉料，這種PMP填充母料中應填加抗氧劑，因為粉料中一般沒有抗氧劑。

2） 關于抗氧劑

視其母料應用范圍和客戶對老化的要求，決定是否添加抗老化劑及種類。一般情況下粉料應加抗老化劑。添加抗氧劑的目的是防止生產(chǎn)母料和生產(chǎn)扁絲加工時的熱氧老化，對防止塑編產(chǎn)品的進一步老化也有一定的作用。

3） 關于偶聯(lián)劑

建議選用鋁酸酯偶聯(lián)劑，其價格便宜而且效果好。有些生產(chǎn)母料的企業(yè)，配方中根本沒有添加偶聯(lián)劑，而且載體比例小，碳酸鈣量的比例大。

4. 聚乙烯為載體的基本配方

聚乙烯為載體的碳酸鈣填充母料，稱為PEP填充母料。根據(jù)生產(chǎn)單位的實際情況，通過變換各種添加劑，可以研發(fā)出各種配方。低密度聚乙烯或線性低密度聚乙烯為載體的碳酸鈣填充母料，這種PEP載體來源豐富，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。在這種載體中，有時也摻混少量的聚丙烯。這種載體雖然不是聚丙烯，卻是同種聚合物。少量聚乙烯載體的母料添加到拉絲的聚丙烯中，相容性較好，且有改善聚丙烯扁絲較硬的缺欠。

1） 關于載體

載體不一定用顆粒聚乙烯，可以用編織袋襯膜等回料或再生料。

2） 關于抗氧劑

一般可以不加抗氧劑，添加抗氧劑的目的是防止生產(chǎn)母料和生產(chǎn)扁絲加工時的熱氧老化，對防止塑編產(chǎn)品的進一步老化也有一定的作用。

3） 關于偶聯(lián)劑

建議選用鋁酸酯偶聯(lián)劑，其價格便宜而且效果好。有些生產(chǎn)母料的企業(yè)，配方中根本沒有添加偶聯(lián)劑，而且載體比例小，碳酸鈣量的比例大。

八、其他常用母料

1. EVA

EVA是乙烯-乙酸乙烯共聚物的英文縮寫，它由乙烯（E）和乙酸乙烯（VA）共聚而制得。

EVA樹脂的特點是具有良好的柔軟性，橡膠般的彈性，在-50℃以下仍具有較好的可繞性，具有透明性和表面光澤性，化學穩(wěn)定性，抗老化性等。它與填料的參混性好，著色和成型加工性好。它和乙酸乙烯的含量和分子量、熔融指數(shù)關系很大。當熔融指數(shù)一定時，乙酸乙烯含量提高時，其彈性、柔軟性、相容性、透明性等也隨著提高。當乙酸乙烯含量減少時，則性能接近聚乙烯，剛性增加，耐磨性、電絕緣性提高。當乙酸乙烯含量一定時，熔融指數(shù)增加，則軟化點下降，加工性和表面光澤性得到改善，但是強度會下降。隨著熔融指數(shù)下降則分子量增大，沖擊性能和抗環(huán)境應力開裂性能提高。乙酸根的極性使彈性和粘性增大，結晶性和電性能下降。

塑編原料PP中添加EVA的主要作用：

1） 塑編的PP中添加EVA可以改善流動性，增加擠出能力；使布面有光澤，增加透明度，使編織布柔軟；

2） 塑編的HDPE中添加EVA，也可以改善流動性，增加擠出能力，使布面有光澤，增加透明度，使編織布更柔軟；

3） EVA與填料、色料相容性很好，是一種分散劑，因此，它能改善填充母料與 PP的分散能力，減少粉塵，它能改善色料在 PP中的分散能力，增加著色能力，特別是直接使用色粉的塑編產(chǎn)品，添加EVA更能增加著色能力。

2. 熒光增白劑

現(xiàn)在的塑編制品，不僅要求內(nèi)在質(zhì)量，外觀感覺也是不容忽視的問題。白色的編織布、編織袋、蓬布等，添加熒光增白劑可以改變外觀陳舊、蒼老、泛黃的感覺，給人以光亮潔白的外觀。

熒光增白劑是有機物，和聚丙烯有良好的相容性。熒光增白劑是一種粉狀的有機物，非固體顆粒無機物。熒光增白劑熔于烯烴，在 PP、PE中分散很好，因而添加少量，經(jīng)熔融過程，在擠出機螺桿的擠壓混合作用下，擠出后，熒光增白劑的高分子就能均勻分散到PP扁絲或PE等高分子鏈層之間，起到增白效果。

添加熒光增白劑的樹脂在成型加工及使用中要經(jīng)受不同的熱過程，為此，對熒光增白劑要有耐熱性能的要求。PP加工扁絲時，最高溫度可達200℃，要求熒光增白劑的耐熱溫度超過200℃。

熒光增白劑分子結構主要包括兩部分，一個芳環(huán)連續(xù)共軛體系和一個或多個取代基團。共軛體系含有一定的π電子，吸收紫外線后，π電子由基態(tài)激發(fā)到活潑態(tài)，然后在極短的時間內(nèi)又回到基態(tài)，這時放出波長為420~450 nm的藍色熒光。長時間的光照，芳環(huán)會開環(huán)，取代基會斷開，失去π電子由基態(tài)激發(fā)到活潑態(tài)的能力，增白作用逐漸降低，又開始泛黃。PP編織袋存放一段時間，特別是在光照時，袋子本身會老化，其中的增白劑分子也會開環(huán)斷基，逐漸失去增白作用。另外，長時間光照，增白劑可能隨同 PP老化，進行一些復雜的化學反應，失去增白作用。建議避光存儲編織袋，延長增白效果。也可考慮改變一下增白劑的品種。增白不是永久的，是有時間性的。國產(chǎn)熒光增白劑SFW-Y在PP、ABS塑料中的用量在0.005%~0.035%時，增白效果明顯，黃度下降，亮度提高，具有明顯的增白效果。如果用量繼續(xù)增加，白度增加，黃度下降的效果會越來越不明顯，增加了成本。

3. 石蠟

石蠟為白色的固體，密度0.87~0.92 g/cm3，熔點 57~63℃。在生產(chǎn)填充母料和色母粒時，添加石蠟可以改善體系的流動性，有利于提高填充母料和色母粒的生產(chǎn)能力，還可以獲得光滑平整的外觀，因此有許多廠家作為分散劑使用。但是，它的熱性能很難適應用雙螺桿擠出機生產(chǎn)填充母料和色母粒的加工溫度 160~220℃。熔點為57~63℃的石蠟在加工過程中會失重。在 200℃時，石蠟在4 min內(nèi)就失重9.75%，在10 min內(nèi)重量損失達20%。故此，目前生產(chǎn)色母料的企業(yè)很少用石蠟作分散劑，采用聚乙烯蠟或EVA蠟。而生產(chǎn)填充母料的企業(yè)，有的不用雙螺桿擠出機，還在使用石蠟，因為價格便宜。

塑編生產(chǎn)扁絲時，擠出機的溫度達到 280℃左右，添加的石蠟會分解，發(fā)煙，失重，比生產(chǎn)色母粒更嚴重，因此添加石蠟應當慎重，可以添加1~3%的EVA作潤滑劑。