如何正确的选择开口剂?

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  • 什么是开口剂?

开口剂,也称为爽滑剂、抗粘连剂、抗结剂等,常用于塑料薄膜料制品的生产制备过程中,可有效提高薄膜的开口性能。最早的开口剂是无机的滑石粉、硅藻土等;中期发展到有机的油酸酰胺、芥酸酰胺及EBS衍生物等;目前合成二氧化硅作开口剂在薄膜中的应用也较为广泛。

  • 开口剂的种类及性能

塑料薄膜开口剂有以下三代产品:第一代为滑石粉、硅藻土、磷酸氢钙等,其缺点为开口性能较差,且加入影响塑料薄膜的光学等物理化学性能。第二代为油酸酰胺、芥酸酰胺及乙撑双硬脂酰胺(EBS)衍生物等,其缺点为有机开口剂析出物附在薄膜表面,影响薄膜的印刷性、热封性及颜色,也影响其作为食品包装材料的安全性。第三代为合成二氧化硅,其优点是开口性能良好、无毒,加入还能提高塑料薄膜的拉伸强度和拉伸断裂伸长率,使塑料薄膜的使用性能和物理性能得以提高,降低薄膜的生产成本,目前得到最广泛的应用,为国内外的主流产品。

  • 开口剂的工作原理

如何正确的选择开口剂?

图1.微颗粒型开口剂工作原理

如何正确的选择开口剂?

图2。渗透性开口剂工作原理

塑料薄膜的粘连问题主要有两方面原因:一种是由于薄膜闭合后膜间形成真空密合状态不易分开;另一种是薄膜成型后其表面有大量的外露分子链在两片薄膜闭合后产生了大分子链之间的互相缠绕使其无法打开。事实上,造成薄膜开口困难的原因是:二者共存的且后者是主要原因。早期的无机开口剂就是使薄膜的表面产生凸凹不平来减少膜间负压使其分离,工作原理如图1所示。后期的有机开口剂是在薄膜表面形成一层润滑膜降低薄膜的摩擦系数使之不互相粘连,工作原理如图2所示。二者同时也阻碍了分子链之间的缠绕。新型开口爽滑剂的工作原理是选用纳米级的二氧化硅粉体使其在树脂中分散到微米级的颗粒。这种颗粒是由二氧化硅自身的聚集能形成没有添加任何辅助助剂,该种颗粒是多孔有间隙的不规则的比表面积很大的松软颗粒,其直径为1-2微米,比表面积为500-600平方米/克,聚合物在加工过程中大分子链的末端被二氧化硅颗粒的空隙吸入该颗粒同时成为成核中心使其结晶。这样就大大地减少了外露的分子链使两膜接触时从而解决了开口问题,同时也因为分子链的不外露薄膜在经过物体摩擦时也减轻了吸附力从而增加了爽滑性能。这种粒子不仅使薄膜表面产生凸起,而且还具有封闭大分子链端的功能。聚合物在加工过程中大分子的末端被颗粒的孔隙吸人同时该颗粒可成为成核中心加快聚合物结晶速度。这样就大大减少外露分子链,使两膜接触时没有大分子链的缠绕,解决了开口问题。

  • 开口剂对TPE表观及性能影响

                                                        如何正确的选择开口剂?图3.材料的表面直观图

如图3所示,加入开口剂的弹性体表面粗糙度大,这是由于开口剂固体粉末加人弹性体后可使塑料表层形成许多凸起,使塑料层与层之间的实际接触面积减少,从而降低粘结力。从图2中可以看出样品挤出光泽度都表示为哑光,但是样品+芥酸酰胺挤出样条更加细腻,主要原因是,芥酸酰胺粒径小,开口剂所造成的凸起比较小。添加二氧化硅的样品,表面哑光比较明显,这是因为加入二氧化硅的目的就是使材料表面粗糙化,产生凹凸点,防止膜与膜之间发生粘连。粗糙化的结果也必然对材料表面和光学性能产生影响。

表1填料/TPE比例为10/90,TPE力学性能数据

牌号拉伸强度/MPa撕裂强度/MPa断裂伸长率/%熔融指数g/10min硬度

/邵A

密度

g/cm3

样品TPE10.9148.96640.714.28801
样品+芥酸酰胺10.945.62578.716.880.51
样品+二氧化硅10.5146.46573.511.88791
样品+山嵛酰胺11.1151.37578.413.5681.51

从表1看出:与空白试样相比。样品+芥酸酰胺、样品+二氧化硅的强度有所下降,样品+山嵛酰胺的强度明显增加,但三个样品的拉伸性能明显下降,表明上述复配开口剂添加量对样品的力学性能有明显影响。这是因为一方面复配开口剂中无机组分以固体小微粒的形式分散于弹性体塑料中,由于分散不均,开口剂团聚会造成一定的缺陷,导致断裂伸长率降低。另一方面微粒起到品核的作用,使弹性体中的塑料部分的结晶性能提高,从而增大了材料的强度,而样品+山嵛酰胺的强度及断裂伸长率都有明显的增加。

综上所述,在材料表面上,选择芥酸酰胺开口剂可以使得材料表面更加细腻,二氧化硅和山嵛酰胺开口剂使得材料更加哑光;在材料力学性能上,加入山嵛酰胺开口剂得到材料的力学性能更优异,而二氧化硅和山嵛酰胺开口剂得到材料力学性能相对较差一些,可以根据自己的需求选择合适的开口剂。

  • TPV/TPE业务助理
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