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塑料加工時用的PPA到底是什麽?有什麽作用?

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塑料加工時用的PPA到底是什麽?有什麽作用?

發布日期:2020-05-24 作者:祥雲 點擊:

首先需要知道PPA是Polymer Processing Aid(聚合物加工助劑)的簡稱。另外污应用市场還常常見到另外一種PPA,Polyphthalamide(聚鄰苯二甲酰胺) 是一種耐高溫尼龍。兩種PPA雖然縮寫相同,但是要用途和功能大相庭徑,使用時切不可混淆。

    


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加工助劑是用於改善高分子量聚合物的加工和處理性能的幾類材料的總稱。主要在高聚物基體的熔融狀態發揮作用,可以起到和潤滑劑相同的降低高聚物熔體粘度的作用。但相對於傳統的潤滑劑,加工助劑有效率高,加入量少的優點。除此之外,加工助劑還有消除熔體破裂,降低物料沉積,減少凝膠生成等作用,因此從潤滑劑的概念中脫離出來,單獨列為一類新的助劑。目前市場上的加工助劑主要有氟橡膠類助劑,有機矽類助劑,樹狀高分子,聚乙二醇四大品種。





近年來,隨著聚烯烴和工程熱塑性樹脂應用領域的擴展,對聚烯烴和工程熱塑性樹脂加工助劑的研究和產品日趨增多,促進了新穎、高效的助劑迅速發展。含氟聚合物加工助劑是新的一代加工助劑,它是由氟聚合物彈性體改進而來的,具有優異的改善加工性能的能力,是正在發展中的高效、優質、實用的新的一類助劑。












1.什麽是含氟聚合物加工助劑(PPA)





最近幾年來, 國內外含氟聚合物加工助劑(PPA)申報的專利大量湧現,各個公司產品組分不同,總的來說是一個或多個氟代烯烴的共聚物或氟代烯烴與其他烯烴的共聚物。如偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯的二元共聚物或三元共聚物,偏氟乙烯、四氟乙烯、六氟丙烯與乙烯或丙烯的共聚物。還有與其他聚合物,如聚氧化乙烯、無機物等複配,形成組分更為多樣的聚合物的複配物。









PPA在口模中的作用機理


含氟聚合物加工助劑是利用氟化合物具有極低的表麵能,在塑料加工中能減少加工樹脂分子內的內摩擦,增加熔融速率和熔體的變形性,降低熔體表觀粘度,改善總體塑化效果。同時它在加工樹脂中溶解度較低、不相容,在加工過程中從熔體中滲出到熔體表麵,在金屬表麵形成一個隔離層,降低熔體與機體、模口金屬表麵的粘著力,減少熔體在運動過程中與器壁產生的摩擦,改善加工過程中熔體運動不均勻狀態。因此,含氟聚合物加工助劑是指一類用於改善樹脂加工性能,提高產品質量的含有氟代烯烴共聚物的複配物。





2.含氟聚合物加工助劑的功能





(1)改善低熔融指數樹脂的加工流變性。在加工低熔融指數樹脂時,由於熔體粘性較大,形成螺杆扭矩增大、機筒內壓力增高等現象,迫使塑料加工時提高加工溫度,增加了加工難度。使用含氟聚合物加工助劑能使一係列問題得到妥善解決。








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(2)消除吹塑加工時熔體破裂現象,減少膜泡顫動,提高加工穩定性,消除薄膜表麵的“鯊魚皮”現象。







 


消除鯊魚皮-熔體破裂





(3)減少模口積料,減輕薄膜厚度不均的現象。降低熔體中凝膠的產生,減少晶點,使薄膜質量得到提高。












(4)在LLDPE加工時,不會因熔體粘度太大,故意擴大模口間隙。減小模口間隙後,使薄膜內分子間有更好的取向,提高薄膜的質量。












(5)在加工LDPE/LLDPE共混薄膜中,可以提高LLDPE添加比例,提高薄膜抗張強度和降低生產成本。





(6)降低塑料加工時擠出壓力,減少能源消耗,減少機械磨損,降低薄膜加工的綜合成本。在相同產品質量和能源消耗條件下,可提高生產效率30% 一60% 。





(7)提高薄膜表麵光潔度、不影響製品透明度、透光率、霧度,提高產品抗張強度,提高產品質量。














(8)對需降低加工溫度或對溫度敏感型樹脂,有助改善加工條件。





(9)容易清除螺杆和機筒內雜質,縮短顏色切換有效時間,可以用做螺杆清洗料。












(10)含氟聚合物加工助劑以分散的球狀小顆粒存在於高聚物材料中,小顆粒尺寸與加工時分散效果有關,分散效果越好,應用效果越好,最佳的顆粒直徑為1-2um。





加工後含氟聚合物不會停留在擠出物表麵,不會在薄膜表麵產生噴霜現象,不影響薄膜表麵印刷性能,不影響薄膜表麵其他性能(熱粘性、熱封性、表麵張力、靜態摩擦係數、動態摩擦係數)。





3.含氟聚合物作用機理





含氟聚合物加工助劑是利用含氟高分子化合物低表麵能的特性,在加工過程中含氟聚合物有向熔體表麵移動,並附著在螺杆和機筒金屬表麵,形成一層“潤滑”的塗層。聚合物“潤滑”塗層是動態平衡的,塗層的形成並達到穩定狀態需要有一定時間,約一小時左右,在達到平衡後能明顯地顯示擠出機的背壓、扭矩和熔體表觀粘度下降等塑料加工參數的變化。聚合物加工助劑使用量為200-1000mg/kg。如果在加工初期用較高濃度的助劑量,能更快地使加工狀態趨於穩定。












4.國外含氟聚合物加工助劑的現狀






Dynamar PPA是美國公司生產的一類由含氟高分子聚合物為基礎結構的添加劑,它能改善聚合物的加工性能,已經大量用於塑料加工工業,適用於多種樹脂的擠出加工工藝。





Dynamar PPA是一係列聚合物加工助劑產品,有不同的牌號, 以適應多種聚烯烴樹脂加工需要, 用於如吹塑薄膜、淋膜、流延擠出、管材擠出、片材擠出、拉絲、線纜包覆的擠出, 吹瓶等加工工藝過程中。它既可以用來改善聚乙烯類,如:mLLDPE、LLDPE、MDPE、HDPE、HMW-HDPE、LDPE、VLDPE、EVA、PP、PVC等聚烯烴類的加工;也可用於PS、PA、PET以及ABS等工程塑料的加工,同時Dynamar PPA聚合物加工助劑也可用於PS、PA、PET以及ABS等工程塑料的加工, 同時,Dynamar PPA聚合物加工助劑也可應用於色母粒製造和原料共混工藝。適當添加氟聚合物,能夠改善塑料製品的性能塑料擠出加工中使用氟聚合物Dynamar PPA, 能提高設備生產能力、降低能耗、提高質量、拓寬原料選用範圍,Dynamar PPA符合食品與藥品管理局對接觸食品的聚烯烴應用要求(最高用量為2000mg/kg),Dynamar PPA加工助劑一般用量是400-1000mg/kg,通常使用含有Dynamar PPA加工助劑2-5%的母料加到樹脂中。


 







含氟聚合物加工助劑種類、牌號繁多, 美國3M公司提供數種牌號的Dynamar PPA,雖然是基於相似的作用機理,但每一種均為不同的配合體係專門設計,其生產的助劑牌號、所適用的樹脂類型如表1所示。







 


Dynamar PPA可以用於聚丙烯包括BOPP和CPP薄膜的生產,可以提高薄膜產品質量,使得薄膜產品透明度提高,厚度更均勻, 同時亦可提高BOPP膜的光澤度。


 


針對聚丙烯而言,消除模頭積料可選FX-5911和FX9613,利於顏料分散的可選FX5911。BOPP膜和PP拉絲以及BOPP薄膜、CPP薄膜、PP-R和PP-B管材都可以選用FX-5911 。FX5911是100%的氟聚合物,熱穩定性好,在擠出加工時不分解。氟聚合物助劑能減少或消除口模積料,減少停車維修時間,在吹膜、流延薄膜、電線電纜及型材擠出中都會出現口模積料,用FX-5911可以避免物料在模口滯留和積累。如果將FX-5911用於PP纖維,廢品率可由5%減少到1%。

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