塑编工艺之改性与母料概述（二）

王仁龙 整理

（上接《塑料包装》2019年第3期）

五、透明改性剂综述

塑料编织袋主要是用于粮食、化工原料和物资运输等包装领域。为了满足从外表看到袋内物质的产品，透明塑编袋成为塑编市场上的新亮点。透明编织袋还有“放大”作用，使袋内颗粒状物体显得大气、浑圆。

1. 透明改性剂简述

透明改性剂是一种成核剂，在塑编原料中加入透明剂，目的是增加成核中心，使聚丙烯结晶时成核中心增多，球晶的成核空间变小，被迫形成很细微的球晶。当晶体尺寸小于1 μ m时，透光率很强。不同的成核剂对聚丙烯扁丝的透光率不同。

2. 塑编工艺中常用透明剂种类

1） 山梨醇缩醛类成核剂增加透明度效果好，但是，因分子中含有亲水基团，在生产过程中易与水分子结合，导致扁丝力学性能变差，扁丝在牵伸过程中容易断丝。

2） 磷酸盐类成核剂的透明度改善效果不如山梨醇缩醛类成核剂，但是生产过程中不易断丝，扁丝不易起毛，挤出的膜不易带水，是优选方案。

3） 无机盐类成核剂虽然生产过程比较稳定，但是透光效果较差，因为这类成核剂与聚丙烯相容性较差，在分散过程中自身产生浑浊，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，都是由丙烯单体聚合而得，不同的是在后加工工序或造粒工序添加了透明改性剂。透明聚丙烯并不比普通聚丙烯价格高出很多。与其他透明塑料树脂相比，透明聚丙烯是一种质优价廉，极具竞争优势的新型树脂。

这源于它的物理性能优势，首先是耐高温性优异，它的热变形温度可达到 110℃，可用于制造耐高温的塑料制品，如微波炉内的炊具、奶瓶，蒸煮饭盒等，比目前大量使用的透明塑料聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）树脂的热变形温度仅在 70~90℃提高了20℃多；其二是它的良好柔韧性，热成型的餐具盘不会开裂，塑编袋更加柔软，用于密封材料有良好的弹性；其三是它的无毒性，越来越广泛用于食品包装；其四是保持了聚丙烯良好的加工性，它可以拉丝，吹膜，拔管，流延，注塑，挤塑等加工和后加工。

使用塑编专用透明聚丙烯还具有性能稳定，不用担心混料不均的优点。

六、吸湿母料综述

塑料原料中含有的少量水分，如果在注塑、吹膜、挤出、拉丝等加工之前不消除，会在制品的表面形成气泡或水纹，对制品的强度及外观构成致命的影响。而利用电热干燥机械消除水分的传统工艺，存在着延长制品加工时间、原料重量损失、耗电量高，增加生产成本等。

1. 吸湿母料简述

吸湿消泡母料是以金属氧化物为主要原料经铝钛偶联剂、丙烯酸酯类改性剂、复合分散剂等助剂包覆处理，使添加的金属氧化物表面形成既能与氧化物以化学键形式相结合，又能与塑料产生很强亲和力的新界面，在加工助剂的作用下，与载体树脂在高速捏合机、双螺杆挤出机混炼挤出，达到共混塑化，增容分散后切粒制成。

塑料吸湿母料能吸收塑料中水分和低分子汽化物，防止产生汽泡，因此有时称吸湿消泡母料。

2. 吸湿母料主要特点

吸湿母料是专为解决塑料生产过程中的水泡问题而开发的一种新型功能母料。其主要特点为吸水性能好，可以吸收相当于本身重量20%的水分。加工性能好，可以使用普通设备，加工工艺不用改变。无毒，无刺激性气体释放。产品广泛应用于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、挤出等加工。降低能耗，提高生产效率。

由于消除了汽泡，模头产生糊料的现象会减少，生产膜片无刮料线。

塑料吸湿母料具有流动性好，耐热性高，分散性佳，气味小，无毒性等优点。

3. 吸湿母料使用方法

在塑料生产过程中，吸湿母料具体的添加量应根据用户使用原料的水分含量和天气来确定。

常用原料重量比例为：拉丝、吹膜1%-3%（推荐用量2%），注塑3%-6%（推荐4%），然后加入到塑料混合机械中，混合均匀后，即可直接进行制品的加工。但是，湿法破碎的太湿的塑料废片不应直接加入使用。

七、碳酸钙母料综述

塑编企业广泛应用填充母料，填充母料是塑编原料改性的重要添加剂，其作用不仅可以适当降低塑编产品的成本，更为重要的是能够显著改善塑编原料的刚度、硬度、耐热性、成型收缩率、尺寸稳定性、透光性、耐磨性、老化性等方面的性能。

1. 碳酸钙母料简述

塑编企业广泛使用的填充母料为碳酸钙母料。碳酸钙母料中 70~90%是碳酸钙，是一种填充物，故称填充母料。

碳酸钙母料结构分成四层：最里层为填料核，起提高刚度，改善制品性能，降低成本作用；第二层为偶联层，由偶联剂或交联剂组成，起包裹填料表面并与载体缠绕的作用；第三层为分散层，由分散剂（润滑剂）组成，起到分散并避免填料聚集和混合均匀作用，它能提高造粒过程中的流动性，故称润滑剂；第四层，即最外层是增混层，它由具有一定双键的共聚物或高聚物组成，起到载体作用，即填充剂均匀混合其中，故称载体。

2. 碳酸钙母料改性特点

添加碳酸钙母料对扁丝性能的改性作用主要体现在以下几个方面：

1） 拉伸强度

拉丝添加碳酸钙母料，其拉伸屈服强度变化曲线如图1所示。从图中看到添加碳酸钙时，随着填加量的增加，屈服强度不断下降，在增加量较小时，屈服强度下降不多，当超过一定量后，由于填充粒子缺欠和制品应力集中，引起屈服强度快速下降。

图1 添加量与屈服强度关系

2） 断裂伸长率

碳酸钙对聚丙烯扁丝改性后的拉伸断裂伸长率影响如图2所示。从图中可以看到：随着填充量的增加，断裂伸长率不断下降，但下降的比较平稳。

图2 伸长率与添加量的关系

3） 刚性

碳酸钙对聚丙烯扁丝改性后，随着填加量的增加，其刚性不断提高。因此，编织袋感觉比较挺括。但是，超过一定量时反而下降。

4） 冲击强度

碳酸钙对聚丙烯扁丝改性后，从总体上看，随着添加量的增加，冲击强度下降，在10%之内下降较快，超过10%下降比较平稳。而碳酸钙比滑石粉下降的强度要小近一倍左右。

5） 成型收缩率

碳酸钙对聚丙烯扁丝改性后，其成型收缩率有所下降。产生这种现象的原因可能是由于聚丙烯是半晶型聚合物，其成型收缩率较大，增加改性填料后，由于这些填料是无机填料在聚丙烯高分子链中混夹起到了松弛作用。

6） 热变形温度

碳酸钙对聚丙烯扁丝改性后，其热变形牵伸温度有所提高。不加填料时聚丙烯的热变形温度约为115℃，填加10%碳酸钙为120℃，填加40%碳酸钙为135℃。

3. 聚丙烯为载体的基本配方

聚丙烯为载体的碳酸钙填充母料，称为PMP填充母料。根据生产单位的实际情况，通过变换各种添加剂，可以研发出各种配方。

1） 关于载体

载体不一定用颗粒聚丙烯，载体可以选用间歇法小本体聚丙烯粉料，这种PMP填充母料中应填加抗氧剂，因为粉料中一般没有抗氧剂。

2） 关于抗氧剂

视其母料应用范围和客户对老化的要求，决定是否添加抗老化剂及种类。一般情况下粉料应加抗老化剂。添加抗氧剂的目的是防止生产母料和生产扁丝加工时的热氧老化，对防止塑编产品的进一步老化也有一定的作用。

3） 关于偶联剂

建议选用铝酸酯偶联剂，其价格便宜而且效果好。有些生产母料的企业，配方中根本没有添加偶联剂，而且载体比例小，碳酸钙量的比例大。

4. 聚乙烯为载体的基本配方

聚乙烯为载体的碳酸钙填充母料，称为PEP填充母料。根据生产单位的实际情况，通过变换各种添加剂，可以研发出各种配方。低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯为载体的碳酸钙填充母料，这种PEP载体来源丰富，产品质量稳定。在这种载体中，有时也掺混少量的聚丙烯。这种载体虽然不是聚丙烯，却是同种聚合物。少量聚乙烯载体的母料添加到拉丝的聚丙烯中，相容性较好，且有改善聚丙烯扁丝较硬的缺欠。

1） 关于载体

载体不一定用颗粒聚乙烯，可以用编织袋衬膜等回料或再生料。

2） 关于抗氧剂

一般可以不加抗氧剂，添加抗氧剂的目的是防止生产母料和生产扁丝加工时的热氧老化，对防止塑编产品的进一步老化也有一定的作用。

3） 关于偶联剂

建议选用铝酸酯偶联剂，其价格便宜而且效果好。有些生产母料的企业，配方中根本没有添加偶联剂，而且载体比例小，碳酸钙量的比例大。

八、其他常用母料

1. EVA

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

EVA树脂的特点是具有良好的柔软性，橡胶般的弹性，在-50℃以下仍具有较好的可绕性，具有透明性和表面光泽性，化学稳定性，抗老化性等。它与填料的参混性好，着色和成型加工性好。它和乙酸乙烯的含量和分子量、熔融指数关系很大。当熔融指数一定时，乙酸乙烯含量提高时，其弹性、柔软性、相容性、透明性等也随着提高。当乙酸乙烯含量减少时，则性能接近聚乙烯，刚性增加，耐磨性、电绝缘性提高。当乙酸乙烯含量一定时，熔融指数增加，则软化点下降，加工性和表面光泽性得到改善，但是强度会下降。随着熔融指数下降则分子量增大，冲击性能和抗环境应力开裂性能提高。乙酸根的极性使弹性和粘性增大，结晶性和电性能下降。

塑编原料PP中添加EVA的主要作用：

1） 塑编的PP中添加EVA可以改善流动性，增加挤出能力；使布面有光泽，增加透明度，使编织布柔软；

2） 塑编的HDPE中添加EVA，也可以改善流动性，增加挤出能力，使布面有光泽，增加透明度，使编织布更柔软；

3） EVA与填料、色料相容性很好，是一种分散剂，因此，它能改善填充母料与 PP的分散能力，减少粉尘，它能改善色料在 PP中的分散能力，增加着色能力，特别是直接使用色粉的塑编产品，添加EVA更能增加着色能力。

2. 荧光增白剂

现在的塑编制品，不仅要求内在质量，外观感觉也是不容忽视的问题。白色的编织布、编织袋、蓬布等，添加荧光增白剂可以改变外观陈旧、苍老、泛黄的感觉，给人以光亮洁白的外观。

荧光增白剂是有机物，和聚丙烯有良好的相容性。荧光增白剂是一种粉状的有机物，非固体颗粒无机物。荧光增白剂熔于烯烃，在 PP、PE中分散很好，因而添加少量，经熔融过程，在挤出机螺杆的挤压混合作用下，挤出后，荧光增白剂的高分子就能均匀分散到PP扁丝或PE等高分子链层之间，起到增白效果。

添加荧光增白剂的树脂在成型加工及使用中要经受不同的热过程，为此，对荧光增白剂要有耐热性能的要求。PP加工扁丝时，最高温度可达200℃，要求荧光增白剂的耐热温度超过200℃。

荧光增白剂分子结构主要包括两部分，一个芳环连续共轭体系和一个或多个取代基团。共轭体系含有一定的π电子，吸收紫外线后，π电子由基态激发到活泼态，然后在极短的时间内又回到基态，这时放出波长为420~450 nm的蓝色荧光。长时间的光照，芳环会开环，取代基会断开，失去π电子由基态激发到活泼态的能力，增白作用逐渐降低，又开始泛黄。PP编织袋存放一段时间，特别是在光照时，袋子本身会老化，其中的增白剂分子也会开环断基，逐渐失去增白作用。另外，长时间光照，增白剂可能随同 PP老化，进行一些复杂的化学反应，失去增白作用。建议避光存储编织袋，延长增白效果。也可考虑改变一下增白剂的品种。增白不是永久的，是有时间性的。国产荧光增白剂SFW-Y在PP、ABS塑料中的用量在0.005%~0.035%时，增白效果明显，黄度下降，亮度提高，具有明显的增白效果。如果用量继续增加，白度增加，黄度下降的效果会越来越不明显，增加了成本。

3. 石蜡

石蜡为白色的固体，密度0.87~0.92 g/cm3，熔点 57~63℃。在生产填充母料和色母粒时，添加石蜡可以改善体系的流动性，有利于提高填充母料和色母粒的生产能力，还可以获得光滑平整的外观，因此有许多厂家作为分散剂使用。但是，它的热性能很难适应用双螺杆挤出机生产填充母料和色母粒的加工温度 160~220℃。熔点为57~63℃的石蜡在加工过程中会失重。在 200℃时，石蜡在4 min内就失重9.75%，在10 min内重量损失达20%。故此，目前生产色母料的企业很少用石蜡作分散剂，采用聚乙烯蜡或EVA蜡。而生产填充母料的企业，有的不用双螺杆挤出机，还在使用石蜡，因为价格便宜。

塑编生产扁丝时，挤出机的温度达到 280℃左右，添加的石蜡会分解，发烟，失重，比生产色母粒更严重，因此添加石蜡应当慎重，可以添加1~3%的EVA作润滑剂。