第二节 塑料助剂的种类
塑料助剂是塑料工业中为使聚合物配料能顺利成型加工及获得所需应用性能而添加到塑料基体树脂中的化学品，又称为“塑料添加剂”。塑料助剂能弥补塑料材料本身的不足，提高加工性能和改善某些应用性能，赋予塑料各种新的宝贵性能。
塑料助剂在聚合物中的添加方式包括：①在聚合物聚合过程中或在聚合物后处理过程中加入；②在树脂成型加工前配料时掺混；③在塑料制品表面进行涂敷、浸渍等处理。
塑料助剂有的仅改变聚合物的物理性能，聚合物的结构不会发生变化，如增塑剂、填充剂、润滑剂、高分子抗冲击剂、着色剂、增强纤维、阻燃剂等；而有的则能使聚合物结构发生或多或少的变化，如交联剂、固化剂（专用于热固性树脂）、偶联剂等。
塑料助剂很大程度上弥补了高聚物材料本身的不足，并赋予其产品各种宝贵的性能。塑料助剂的种类和品种繁多，而且新助剂不断涌现，很难全面一一概括。一般按助剂的功能进行分类，包括稳定化助剂、改善力学性能助剂、提高加工性能助剂、柔软化与轻质化助剂、改变表面性能助剂、改变色光助剂、阻燃抑烟助剂及其他。各大类中又包含若干小类。
一、稳定化助剂
该类助剂能使塑料对热、光、氧、霉菌等的作用产生稳定作用。它们可以阻止或延缓聚合物在储存、加工及使用过程中的老化（或劣化），或提高聚合物在成型加工中的热稳定性。
（1）抗氧剂 大多数聚合物都能与氧反应，尤其是在热加工和受日光照射时，氧化反应速率更快，致使制品的使用寿命缩短。按其作用机理，抗氧剂具有抑制自由基连锁反应和分解氢过氧化物两种作用。自由基抑制剂称为主抗氧剂，它包含胺类和酚类两大系列；氢过氧化物分解剂又称为辅助抗氧剂，主要包括硫代酯和亚磷酸酯两类，它通常与主抗氧剂并用。
（2）光稳定剂 紫外线辐射作用是高聚物户外老化极重要的原因，光稳定剂即紫外线防护剂能延缓光氧化作用，延长其户外使用寿命。按其作用机理又分为光屏蔽剂（如炭黑、钛白粉、氧化锌等）、紫外线吸收剂（如二苯甲酮、水杨酸酯、苯并三唑、三嗪、取代丙烯腈等）、光猝灭剂（主要是能猝熄光激发态高分子的有机镍络合物）。
（3）热稳定剂 主要用于聚氯乙烯、氯乙烯共聚物、聚偏二氯乙烯以及其他含氯树脂和含卤素助剂。结构缺陷导致PVC等含氯树脂在加工受热过程中很容易发生降解脱HCl，产生严重危害。因此，热稳定剂对PVC产品具有十分重要的意义。它包括碱性铅盐类、金属皂类、有机锡类等主稳定剂和环氧化合物、亚磷酸酯、多元醇等辅助热稳定剂。
（4）防霉剂 一些塑料制品易受霉菌等微生物的侵蚀而发霉，导致表面质量下降，发生微生物降解和老化。如冰箱密封条和内层添加抗菌剂能有效阻止细菌滋生。
（5）金属钝化剂 某些具有变价的过渡金属离子如钴离子、铜离子、铁离子，尤其是电线电缆中的铜离子能加速高聚物的氧化反应。金属钝化剂能减缓金属离子的催化氧化作用而使聚合物稳定，又称为钝化剂或抑制剂，实际上是一些能与金属离子螯合的有机螯合物。
此外，还有具有特殊功用的塑料稳定化助剂，包括抗臭氧剂、防辐射剂。
二、改善力学性能的助剂
该类助剂可使塑料制品的力学性能如冲击强度、拉伸强度、模量、耐蠕变性能等得到改善。
（1）交联剂和助交联剂 凡能使高分子发生交联反应的物质都称为交联剂，为提高交联效率而使用的助剂称为助交联剂。交联使高分子链之间形成网状结构，从而增强材料的力学性能。有机过氧化物是使用最广的交联剂。
（2）固化剂 主要用于液态热固性树脂的固化，实质上也是交联剂。环氧树脂的常用固化剂有胺类、酸酐、低分子聚酰胺等；其他热固性树脂如酚醛树脂、不饱和聚酯、醇酸树脂、脲醛树脂也都有相应的固化剂。橡胶的交联过程则称为硫化，其交联剂为硫黄及硫化物。
（3）抗冲击剂（增韧剂） 许多塑料（如聚苯乙烯、聚丙烯）冲击强度较低，不能满足实际使用要求。橡胶类物质如ABS、MBS、CPE、EVA等能改善其冲击性能。凡能提高塑料冲击强度的助剂均为增韧剂。
（4）增强剂 是指通过纤维类材料或其他增强材料使塑料的拉伸强度和挠曲强度比原塑料显著提高的助剂。广义地说，增强改性属于填充改性的范畴。增强与填充的区别是，增强材料能大大提高塑料的拉伸强度和挠曲强度，而填充材料则可能提高不明显，甚至降低材料的这些性能。
增强剂主要为具有一定长径比的纤维类材料，如玻璃纤维、碳纤维、有机高分子纤维、晶须等，除此之外，片状材料也同样可以起到增强的作用，如云母、氧化铝、硼化铝和碳化硅等六角形片晶；玻璃、金属和陶瓷也可人工做成薄片状填料使用，同样具有增强效果。
（5）相容剂与偶联剂 相容剂主要是一些接枝或嵌段聚合物以及通过化学改性的树脂。它借助于分子间的键合力，促使不相容的两种聚合物结合成一体，进而得到稳定共混物。相容剂分子中具有分别能与两种聚合物进行物理或化学结合的基团，改善界面结合情况，使两种聚合物之间的粘接力增大，促进了共混、填充以及增强聚合物中分散相和连续相的均匀性。为了增强某些聚合物与玻璃纤维、无机填料等的结合牢度，提高其力学性能，还可以使用偶联剂。偶联剂分子中含有化学性质不同的两个基团，用以改善无机物与有机物之间的界面作用，常用于填充塑料以及纤维增强塑料。主要品种有硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂、铝酸酯偶联剂等。
三、提高加工性能的助剂
这类助剂能改善塑料在成型加工中的流动性，防止聚合物与聚合物之间、聚合物与加工机械表面之间的黏附，利于制品从模具中脱出，从而使生产顺利进行。
（1）润滑剂 主要用于热塑性树脂特别是PVC的加工，以改善树脂成型时的流动性。润滑剂依其润滑作用类型分为外润滑剂（如石蜡烃类、低分子聚乙烯）和内润滑剂（如酰胺类、酯蜡、脂肪醇、脂肪酸酯等）。
（2）脱模剂 主要用于注塑制品，有利于塑料制品从模具中取出。一般喷涂于模具表面。
（3）软化剂（增塑剂） 主要用于促进PVC树脂的塑化加工。主要是指增塑剂等改善聚合物塑化性能的助剂。除了增塑剂之外，一些其他功能的助剂也可能同时具有改善加工性能的特点，如增韧剂ACR、热稳定剂硬脂酸盐等。
（4）防粘闭剂 为了防止塑料薄膜或片材层间粘连，使其易于揭开，可以加入防粘闭剂（亦称“开口剂”）。此类助剂一般为石蜡状物或极细粉末，由于它与树脂的不相容性而在制品表面，从而防止层间的粘连。它与润滑剂的区别是不需要减小制品表面的摩擦系数。一般外润滑剂有一定的防粘闭作用。
四、特殊功能化的助剂
这类助剂赋予塑料制品特殊的功能，如表面带电性、防雾性、手感以及其他一些特殊性能。
（1）抗静电剂 能降低塑料表面的静电聚集、避免因静电造成的种种弊害，也有利于塑料的加工操作过程。有时抗静电剂是一种表面活性剂，应用最广的是非离子型抗静电剂，其次为阳离子型抗静电剂。
（2）防雾（滴）剂 主要用于农业薄膜和食品包装袋等。当膜内温度降到环境露点以下时，水汽会在其内面形成浓密的雾滴而影响阳光的透射率，对农作物生长不利，对包装物外观有不良影响。防雾剂不仅可以增加作物的产量，而且可以提高包装商品的价值。它也是表面活性剂的一类，主要是多元醇脂肪酸酯类。
（3）表面改性剂 表面改性剂主要用于人造革和合成皮革的表面处理，并可改善其表面层的韧性、手感及耐污染性。它的主要成分是树脂，包括均聚物和共聚物，如氯乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（VC/VAC）、丙烯酸树脂、聚酯、聚氨酯等。
（4）填充剂 主要采用无机粉末或有机粉末填充至塑料材料中，能够降低塑料材料的成本。有些填料还能赋予塑料一些新的优异性能，如导电性、耐热性、导热性、绝热性、阻燃性等。这些赋予塑料新性能的填料又可分别称为导电剂、耐热剂、阻燃剂等。
（5）增塑剂 主要用于PVC中，主要作用是使制品柔化，提高其耐低温性同时易于加工。通常增塑剂为高沸点液体有机化合物，少数为低熔点固体和橡胶型聚合物。增塑剂绝大多数为邻苯二甲酸酯类，其他有磷酸酯类、二元酸脂肪酸酯类、氯代烃等。
（6）发泡剂 主要用于泡沫塑料的制造，包括物理发泡剂和化学发泡剂两大类，其中以化学发泡剂尤其是有机发泡剂的应用最广。其在塑料成型的同时受热分解放出如N2、CO2等气体，以降低塑料密度。某些化学物质能促进或抑制发泡剂的分解，改变发泡剂的分解温度，分别称其为发泡促进剂和发泡抑制剂。
除此之外还有一些用于特殊目的的助剂，包括成核剂、驱避剂、分散剂、增香剂以及制造降解塑料而新出现的光降解剂和生物降解剂等。
五、改变色光的助剂
这一类助剂使塑料着色或赋予塑料特殊的色光，或消光，使塑料制品美观，便于识别，同时也提高商品的价值。
（1）着色剂 包含染料和颜料，后者在塑料着色中应用最多，颜料包括无机颜料和有机颜料。无机颜料通常是一些天然矿物和合成的金属盐类及氧化物类，由于其粒径较大，分散性差，虽遮盖力大，耐热性高，但着色力低，不够鲜艳。而有机颜料颜色鲜艳丰富，分散性好，着色力强，虽遮盖力、耐热性不如无机颜料，但在塑料着色剂中仍占主导地位。
（2）荧光增白剂 是一些能发射蓝色荧光的物质，可以使发黄、白度差的制品增白，从而提高制品的白度。
（3）消光剂 某些制品表面能强烈反光，有时这是不需要的，为了消除反光，就要使其表面粗糙化，这时可添加消光剂。消光剂通常是一些具有一定粒径的无机物，如沉降硫酸钡、含水石膏粉、滑石粉、钛白粉等。
（4）珠光剂 是具有珍珠光泽的特殊颜料，有的具有多面晶体的结构，是制造珠光有机玻璃及其他珠光制品的重要助剂，主要包括碱式碳酸铅、氧氯化铋、云母钛（白）等。
此外，闪光剂、荧光剂、夜光剂可用于某些塑料。
六、阻燃与抑烟助剂
（1）阻燃剂 合成树脂大都具有可燃性，但在电子电气、交通工具、建筑材料等应用领域，要求塑料能达到自熄和难燃的程度。目前应用的阻燃剂主要是一些含卤素阻燃剂、磷系阻燃剂、硅系阻燃剂、膨胀阻燃剂、无机金属氢氧化物以及三氧化二锑和硼酸锌等协效剂。
（2）抑烟剂 塑料燃烧过程中放出的大量烟尘危害极大，可以加入烟雾抑制剂（即抑烟剂），它能通过使炭粒焦化而大大减少烟雾。主要是一些无机金属氧化物，如氧化钼、氧化铁等。
目前，塑料助剂的发展正向高效、长效、无毒、大分子量化、多功能化、复配型、微细化、微胶囊化和低成本化方向发展，那些有毒、低效、有污染、价格昂贵的品种将逐渐被市场淘汰。