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塑料加工时用的PPA到底是什么?有什么作用?

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塑料加工时用的PPA到底是什么?有什么作用?

发布日期:2020-05-24 作者:祥云 点击:

首先需要知道PPA是Polymer Processing Aid(聚合物加工助剂)的简称。另外我们还常常见到另外一种PPA,Polyphthalamide(聚邻苯二甲酰胺) 是一种耐高温尼龙。两种PPA虽然缩写相同,但是要用途和功能大相庭径,使用时切不可混淆。

    


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加工助剂是用于改善高分子量聚合物的加工和处理性能的几类材料的总称。主要在高聚物基体的熔融状态发挥作用,可以起到和润滑剂相同的降低高聚物熔体粘度的作用。但相对于传统的润滑剂,加工助剂有效率高,加入量少的优点。除此之外,加工助剂还有消除熔体破裂,降低物料沉积,减少凝胶生成等作用,因此从润滑剂的概念中脱离出来,单独列为一类新的助剂。目前市场上的加工助剂主要有氟橡胶类助剂,有机硅类助剂,树状高分子,聚乙二醇四大品种。





近年来,随着聚烯烃和工程热塑性树脂应用领域的扩展,对聚烯烃和工程热塑性树脂加工助剂的研究和产品日趋增多,促进了新颖、高效的助剂迅速发展。含氟聚合物加工助剂是新的一代加工助剂,它是由氟聚合物弹性体改进而来的,具有优异的改善加工性能的能力,是正在发展中的高效、优质、实用的新的一类助剂。












1.什么是含氟聚合物加工助剂(PPA)





最近几年来, 国内外含氟聚合物加工助剂(PPA)申报的专利大量涌现,各个公司产品组分不同,总的来说是一个或多个氟代烯烃的共聚物或氟代烯烃与其他烯烃的共聚物。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、六氟丙烯与乙烯或丙烯的共聚物。还有与其他聚合物,如聚氧化乙烯、无机物等复配,形成组分更为多样的聚合物的复配物。









PPA在口模中的作用机理


含氟聚合物加工助剂是利用氟化合物具有极低的表面能,在塑料加工中能减少加工树脂分子内的内摩擦,增加熔融速率和熔体的变形性,降低熔体表观粘度,改善总体塑化效果。同时它在加工树脂中溶解度较低、不相容,在加工过程中从熔体中渗出到熔体表面,在金属表面形成一个隔离层,降低熔体与机体、模口金属表面的粘着力,减少熔体在运动过程中与器壁产生的摩擦,改善加工过程中熔体运动不均匀状态。因此,含氟聚合物加工助剂是指一类用于改善树脂加工性能,提高产品质量的含有氟代烯烃共聚物的复配物。





2.含氟聚合物加工助剂的功能





(1)改善低熔融指数树脂的加工流变性。在加工低熔融指数树脂时,由于熔体粘性较大,形成螺杆扭矩增大、机筒内压力增高等现象,迫使塑料加工时提高加工温度,增加了加工难度。使用含氟聚合物加工助剂能使一系列问题得到妥善解决。








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(2)消除吹塑加工时熔体破裂现象,减少膜泡颤动,提高加工稳定性,消除薄膜表面的“鲨鱼皮”现象。







 


消除鲨鱼皮-熔体破裂





(3)减少模口积料,减轻薄膜厚度不均的现象。降低熔体中凝胶的产生,减少晶点,使薄膜质量得到提高。












(4)在LLDPE加工时,不会因熔体粘度太大,故意扩大模口间隙。减小模口间隙后,使薄膜内分子间有更好的取向,提高薄膜的质量。












(5)在加工LDPE/LLDPE共混薄膜中,可以提高LLDPE添加比例,提高薄膜抗张强度和降低生产成本。





(6)降低塑料加工时挤出压力,减少能源消耗,减少机械磨损,降低薄膜加工的综合成本。在相同产品质量和能源消耗条件下,可提高生产效率30% 一60% 。





(7)提高薄膜表面光洁度、不影响制品透明度、透光率、雾度,提高产品抗张强度,提高产品质量。














(8)对需降低加工温度或对温度敏感型树脂,有助改善加工条件。





(9)容易清除螺杆和机筒内杂质,缩短颜色切换有效时间,可以用做螺杆清洗料。












(10)含氟聚合物加工助剂以分散的球状小颗粒存在于高聚物材料中,小颗粒尺寸与加工时分散效果有关,分散效果越好,应用效果越好,最佳的颗粒直径为1-2um。





加工后含氟聚合物不会停留在挤出物表面,不会在薄膜表面产生喷霜现象,不影响薄膜表面印刷性能,不影响薄膜表面其他性能(热粘性、热封性、表面张力、静态摩擦系数、动态摩擦系数)。





3.含氟聚合物作用机理





含氟聚合物加工助剂是利用含氟高分子化合物低表面能的特性,在加工过程中含氟聚合物有向熔体表面移动,并附着在螺杆和机筒金属表面,形成一层“润滑”的涂层。聚合物“润滑”涂层是动态平衡的,涂层的形成并达到稳定状态需要有一定时间,约一小时左右,在达到平衡后能明显地显示挤出机的背压、扭矩和熔体表观粘度下降等塑料加工参数的变化。聚合物加工助剂使用量为200-1000mg/kg。如果在加工初期用较高浓度的助剂量,能更快地使加工状态趋于稳定。












4.国外含氟聚合物加工助剂的现状






Dynamar PPA是美国公司生产的一类由含氟高分子聚合物为基础结构的添加剂,它能改善聚合物的加工性能,已经大量用于塑料加工工业,适用于多种树脂的挤出加工工艺。





Dynamar PPA是一系列聚合物加工助剂产品,有不同的牌号, 以适应多种聚烯烃树脂加工需要, 用于如吹塑薄膜、淋膜、流延挤出、管材挤出、片材挤出、拉丝、线缆包覆的挤出, 吹瓶等加工工艺过程中。它既可以用来改善聚乙烯类,如:mLLDPE、LLDPE、MDPE、HDPE、HMW-HDPE、LDPE、VLDPE、EVA、PP、PVC等聚烯烃类的加工;也可用于PS、PA、PET以及ABS等工程塑料的加工,同时Dynamar PPA聚合物加工助剂也可用于PS、PA、PET以及ABS等工程塑料的加工, 同时,Dynamar PPA聚合物加工助剂也可应用于色母粒制造和原料共混工艺。适当添加氟聚合物,能够改善塑料制品的性能塑料挤出加工中使用氟聚合物Dynamar PPA, 能提高设备生产能力、降低能耗、提高质量、拓宽原料选用范围,Dynamar PPA符合食品与药品管理局对接触食品的聚烯烃应用要求(最高用量为2000mg/kg),Dynamar PPA加工助剂一般用量是400-1000mg/kg,通常使用含有Dynamar PPA加工助剂2-5%的母料加到树脂中。


 







含氟聚合物加工助剂种类、牌号繁多, 美国3M公司提供数种牌号的Dynamar PPA,虽然是基于相似的作用机理,但每一种均为不同的配合体系专门设计,其生产的助剂牌号、所适用的树脂类型如表1所示。







 


Dynamar PPA可以用于聚丙烯包括BOPP和CPP薄膜的生产,可以提高薄膜产品质量,使得薄膜产品透明度提高,厚度更均匀, 同时亦可提高BOPP膜的光泽度。


 


针对聚丙烯而言,消除模头积料可选FX-5911和FX9613,利于颜料分散的可选FX5911。BOPP膜和PP拉丝以及BOPP薄膜、CPP薄膜、PP-R和PP-B管材都可以选用FX-5911 。FX5911是100%的氟聚合物,热稳定性好,在挤出加工时不分解。氟聚合物助剂能减少或消除口模积料,减少停车维修时间,在吹膜、流延薄膜、电线电缆及型材挤出中都会出现口模积料,用FX-5911可以避免物料在模口滞留和积累。如果将FX-5911用于PP纤维,废品率可由5%减少到1%。

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