新型塑料助剂

纳米相容剂

    Dyneon目前正在研究把可控结构的烃类嵌段共聚物作为相容剂和偶联剂，用于纳米熔融混合法制备的蒙脱土/聚烯烃（苯乙烯）纳米复合材料。据内尔森称，这些新开发的CAM助剂为纳米粘土提供了良好的分散性能以及与树脂母体间坚固的界面。在亲水的粘土和憎水的聚烯烃母体间由于不相容，粘土的分散通常收到阻碍。另外，粘土层间有强烈的相互集聚的倾向，这使粘土难于分散于聚合物。
    现有的助剂包括马来酸酐接枝聚烯烃可以增强有机改性粘土的剥离和分散，但其缺点非常明显：添加量很大。Dyneon已经开发了一系列用于不同粘土的新型嵌段共聚物，它们含有胺基、环氧基、酸酐及羧酸官能团。
    比如，5%CAM偶联剂、5%有机粘土和90% PP组成的复合材料在双螺杆挤出机中混合，制成的纳米复合材料与与采用同样方法制的粘土/5%马来酸酐接枝PP无规共聚物/PP复合材料进行比较。
    X射线衍射研究表明，CAM纳米复合材料在帮助粘土的剥离方面更有效，同时用量明显较低（只需1%）。此外，在拉伸模量方面，CAM偶联的复合材料要比MA-PP高40~50%。

PP β成核剂

    Mayzo公司开发了一种新型聚丙烯（PP）成核剂母料。据称它可以在OPP薄膜上产生独特的性能，还可增强模塑和挤出产品的性能和加工性能。技术副总裁菲利普·雅各比（Philip Jacoby）博士说，大多数PP成核剂成核为α晶相，这是PP最普通的结晶形式。注塑或挤出PP中，α晶型占晶体的95%以上。而β晶型很少，它可提高冲击强度和韧性，但是会降低拉伸屈服强度。
    在美国，虽然有很多商品化α成核PP产品，但却没有商品化的β成核PP，仅有的两个用于管道的小MFR品级的也只在欧洲生产。
    Mayzo在去年推出了两种商品化的β成核剂母料。两种产品都含有PP均聚物载体和用于食品接触的可接受的成份，与高性能的α成核剂相比价格也具有竞争力。BNX BetaPP-LN含有较少量的公司专有的β成核剂，适用于无色膜和热成型片材。典型加入量2%~3%。
另外一个品级BNX BetaPP-N的β成核剂含量高一些，设计用量2%~3%，可弱化α成核剂，比如存在于PP中某些颜料和助剂可能会干扰β成核。这种产品也适用于混料商和树脂生产商，其用量可低至0.25%~0.50%。
    含有这些母料的挤出PP片材具有很高程度的β晶型，当拉伸成单轴或双轴薄膜时，β结晶转变成α结晶，并产生微孔。这些微孔分散光线，产生不透明的薄膜，依据加工条件的不同，密度可降低12%~40%。
    在热成型方面，β晶型PP片材比传统PP片材有更宽的加工窗口，β成核片材可制成白色不透明的容器（见图），这对乳制品非常有利，因为可以减少产生白色的TiO2的用量，通常情况下TiO2用量至少降低50%。
热成型β成核片材也可增大侧壁的厚度，因为β晶型PP比α晶型PP拉伸更均匀，因此在侧壁留下更多的材料。
    拉伸过程中产生的微孔导致侧壁密度的降低和厚度的增加，制成的容器具有更高的刚性和最大负载强度，而且βPP片材的加工循环时间也缩短17%。
Mayzo同时发现，注塑时，β成核母料的用量为2%，成型PP部件显著提高了室温下的冲击强度，而对劲度并无影响。
氟表面改性剂

    Dyneon已经开发了助剂包，它能在低用量下改性聚烯烃的性能。这些助剂包括一种氟化丁烯氨磺酰-甲基丙烯酸乙酯的嵌段共聚物，它能赋予聚烯烃的表面以亲水或憎水的特性，使其具有消雾、除静电、粘结、相容、可涂敷、可印刷、可染色和吸湿性能。应用包括地毯纤维、农膜、无纺布、汽车保险杠、包装、卫生产品、不相容树脂的混合及眼镜等。

康普顿的马来酸酐化聚丙烯偶联剂

    康普顿公司采用自有的新技术加入更多的马来酸酐（MA）官能团以生产马来酸酐化聚丙烯（PP）。采用这种方法，该公司已经生产了马来酸酐化PP偶联剂，它允许摩尔质量和官能团各自独立改变，克服了现今商品化产品的局限性。此外，由于官能化反应过程中的断链得以降低，因此初始树脂的摩尔质量分布能被更紧密地保护。
    用于PP/天然纤维复合材料的传统偶联剂是通过反应挤出制备的。在这种方法中，MA官能团含量高，这会导致最终产品的摩尔质量降低。这就限制了可被添加到聚合物中的MA官能团的用量。
    在50%木粉填充PP中，采用这种偶联剂生产的复合材料与多家公司产商品化偶联剂制得的复合材料进行对比。与反应挤出样品相比，采用新工艺制得的样品具有更低的熔体质量流动速率。
    与无偶联剂的配方相比，新法制得的产品的弯曲和拉伸强度提高66%~70%，而传统偶联剂只能使产品的抗弯和拉伸强度提高22%~30%。而且，新技术制备的偶联剂在加入量为1%时提供的抗弯强度比加入量为2%的传统偶联剂要高。Izod缺口冲击强度比参照物平均提高了124%，而传统偶联剂仅提高23%。采用了新偶联剂的PP/木粉复合材料的吸水率也要低39%。
    采用康普顿新技术制备的偶联剂受润滑剂的影响很小。当在PP/木粉复合材料中加入脂肪酸酯/脂肪酸酰胺混合物（75/25）时，采用了这种偶联剂的产品可保持90%的抗弯强度，而采用反应挤出偶联剂产品只能保持76%的抗弯强度。
杜邦的塑木复合材料用含酸酐偶联剂

    杜邦工业聚合物公司也介绍了一种用于PE/木复合材料的新型Fusabond偶联剂，在极低用量的情况下它可显著提高强度和降低吸水率。Fusabond W PC-567D就是新型偶联技术的产物，该技术涉及了一种以酸酐组成其骨架的乙烯基共聚物。
    市场项目经理Megan O'Brien说，“相比以前的品级，最新的进展允许我们构建更高水平的酸酐。而这会为纤维素纤维和聚合物母体间的化学链接建立更多的场所，这样少量的Fusabond W PC-576D就能对复合材料的性能产生显著的提升。”
HDPE与25%木粉的最新注塑试验表明，这种偶联剂用量仅为0.5%即可提高材料的拉伸强度和弹性模量（见图所示）。而在在早期的高填充配方（填充了55%木粉的HDPE）试验中，添加0.5%的Fusabond W PC-576D即可使材料30天后的吸水率降低2/3，并使强度翻番，劲度更高。

具有特别粒子尺寸的氢氧化镁阻燃剂

    J.M Huber公司已经开发了新系列的氢氧化镁（简称MDH），它们具有不同的粒子特征和表面处理，以使低烟、无卤、阻燃聚烯烃复合材料（如EVA电缆电线套）最优化。一个新品级是Vertex 100，这是一种具有中间粒子尺寸分布的0.8微米的MDH。当用一种乙烯基硅烷处理后用在EVA电缆护套上时，该产品据称胜过现有的用硅烷或脂肪酸表面处理的MDH。
对竞争者的产品也进行了测试，包括了具有狭窄粒子分布的1微米品级、具有宽粒子分布的1.5微米MDH、具有中间粒子尺寸分布的4.5微米品级。通过锥形色度计测量热释放率（ASTM E1354）对所有产品进行比较（见图所示）。
    在这些测试中，Vertex 100复合材料显示了更低的热释放特点，同时第二热释放峰更迟、更低，表明它的阻燃效力更大。
改善塑木复合材料表面光洁度的助剂

    Dyneony以其专有技术——“可控结构材料”（简称CAM），开发了一种基于烃类的功能性嵌段共聚物。目前正在塑木复合材料和聚合物纳米复合材料上进行实地测试。另外一个潜在的应用是聚烯烃表面改性。
    项目负责人詹姆斯·内尔森（James Nelson）解释说，CAM是一种为了获得最有效的助剂性能而控制聚合物结构和官能团位置的方法。Dyneon为塑木复合材料（WPC）开发的相容剂，其目标在于提升加工性能和表面美观度，减少边缘撕裂度，增加劲度和拉伸强度。“我们正在开发一系列的这类嵌段共聚物，它可对存在于这一领域的界面问题提供令人感兴趣的解决方案，”内尔森在会议上称。
    他报告称，在最近的测试中，一种正在开发的助剂包使用了这种新型功能嵌段共聚物的一种作为偶联剂，另加硬脂酸锌/亚乙基二硬脂酰胺混合物（50/50）作为润滑系统。该助剂包在注塑HDPE/40%~60%木粉和添加40%木粉的PP板材挤出上进行评估。
    在注塑HDPE/木样品中，新型助剂包与标准马来酸酐化聚乙烯（MA-PE）偶联剂，以及MA-PE添加二硬脂酰胺润滑剂体系进行了对比，结果清楚地显示采用了Dyneon包的材料表面外观更光滑（见图所示），甚至其添加量仅为其它产品的一半或1/4的情况下也如此，挠曲模量和拉伸强度也更大。
    同时也在探索这种助剂系统在PP/木型材挤出中的功效。初始发现表明，弹性断裂模量提高了10%，挤出压力降低了50%。

降低黄变的高分子抗氧剂

    Polnox公司已经开发了一系列用于聚烯烃的高性能新型抗氧剂。相对于传统的抗氧剂，它具有更显著的活性和更低的迁移，因此可使成品具有更长的使用寿命。这些Polnox PNX系列的高分子抗氧剂可使黄变减至最低。
    最新的氧化诱导时间（OIT）评估表明，在挤出PP中，与广为应用的基于季戊四醇的抗氧剂（如汽巴化学的Irganox 1010）相比，高摩尔质量的抗氧剂PNX 102和103的表现更好.
在高浓度下（5000ppm），PNX 103的稳定效果特别惊人，其性能几乎高出1010的3倍。这意味着抗氧剂用量不到原来的2/3即可在不牺牲性能的情况下使酚类导致的黄变和粉红色变化降至最低。
    Albemarle公司则有另一种使酚类导致的变色降至最低的新颖方法。研究者发现，当与酚类抗氧剂一起用在PP和HDPE中时，少量Albemarle的"Poly A"多元醇（约300ppm）是一种非常有效的减少变色的助剂。在PP多次挤出中，对黄变指数的评估中，300ppm的Poly A据称胜过了600ppm的同是Albemarle公司的Ethaphos 326和Ethaphos 368，前者是一种用于高黄变控制的具有较高成本的亚磷酸盐，后者是用于低黄变控制的低成本亚磷酸盐。而Ethaphos 368和Poly A.混合使用的效果略好一点。

受阻羟基苯甲酸酯光热稳定剂

    Cytec Industries的研究者发现，新近开发的受阻羟基苯甲酸酯（hydroxybenzoate，简称HB）光稳定剂在与主抗氧剂、辅助抗氧剂及高摩尔质量受阻胺类（HALS）光稳定剂混合时，提供了效果显著的优点。这些稳定剂系统据称在赋予聚烯烃很高的光稳定性（适中温度下）的同时还使其具有长期热稳定性。
    “通常情况下，最有效的长期热稳定系统是基于酚类抗氧剂与硫酯（thiodiester）热抗氧剂的混合系统，如Cyanox STDP。但是当加入HALS以提供耐光能力时，结果通常是令人不满意，因为HALS和硫酯之间互相影响。”资深应用化学家伦纳德·戴维斯（Leonard Davis）解释道。
    而Cytec的新型羟基苯甲酸酯如Cyasorb UV-2908则与HALS具有强烈的协同作用，不会受到硫酯的反作用。Cytec说它们是同时要求热稳定和光稳定场合下的理想产品。
最近的试验显示，HB加入到含有STDP和HALS的注塑PP中，可提高产品在适度温度和更高温度下的长期热稳定性，也可提高其长期耐紫外光稳定性。在此种方法中，稳定剂的加入总量可以降低，因为一些SDTP可被HB替代，这样可降低对UV稳定性的干扰。通过使用HB，既可降低STDP用量，也可降低HALS用量，甚至二者皆可降低，都可达到相同水平的热稳定性。

有机硅流动增强剂

    Wacker化学推出了一种制成了圆柱状的新型有机硅胶，它是基于一种超高摩尔质量的聚二甲基硅氧烷，据称在提高一系列热塑性塑料特别是填充聚烯烃的加工性能和流动性能方面非常有效。相对于传统的固体有机硅助剂，超高摩尔质量有机硅胶具有更高的浓度。这种名为Genioplast Pellet S的产品还可以提高冲击强度和拉伸强度，改善表面光滑度和耐磨性能。
    在一项测试中，0.2%的这种助剂就能提高40%碳酸钙填充PP的熔体质量流动速率（MFR）20%以上，在60%ATH填充EVA和LDPE中也得到类似的结果。更低的熔体粘度允许更高的挤出速率和更低的压力。
    在另一项测试中，1%的助剂加入量就几乎使40%碳酸钙填充的LDPE、HDPE和PP的Charpy缺口冲击强度翻番。加入5%的Genioplast S，冲击强度提高了5~8倍！