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1、塑料新材料新应用中国塑料加工工业协会塑料新材料、新应用王德禧（中国科学院化学研究所，北京，100080）摘要：材料科学是永恒的话题，正是新材料、新技术的不断涌现在推动着塑料产业的持续发展。同时塑料新材料、新应用的信息也在吸引着企业家的眼球，是他们寻求新的投资方向的风向标。下面例举的是2005年国内外报刊、杂志上最新发表的塑料新材料的应用实例，介绍给大家，以供参考。1. 不腐蚀塑料涂料可延长金属结构材料寿命10倍1美国科学家最近研制成功一种不腐蚀的塑料涂料，它能使汽车、桥梁、管道以及其它金属结构材料的寿命延长10倍，适用于多数金属材料，目前已被日本、韩国、意大利、德国、法国等国家广泛应用于工程项

2、目中。普通塑料对“环境腐蚀”只能起到暂时的屏蔽作用，相比之下聚苯胺涂料与钢、铁和其它金属材料作用后，能生成永久的“有机金属”。 据了解，聚苯胺涂料之所以能保护金属，并非是靠形成有机屏障，而是能中和形成腐蚀反应的催化剂。这种由两个步骤构成的反应能在金属表面形成一层纯净的氧化铁离子，而这层纯的氧化铁离子能阻止金属发生腐蚀。研究表明，在理想的实验条件下聚苯胺涂料的防蚀能力要比锌强10000倍。在实际应用中，聚苯胺涂料的防腐蚀能力也优于锌310倍，足以延长大多数金属的使用寿命。与锌相比，聚苯胺离子属于非金属，即使处置不当也不会进入食物链，不会危害人类健康。此外聚苯胺的使用成本也比锌低。2. 提高木粉塑

3、料复合材料性能的新型偶联剂2DuPont公司最近推出一种木粉塑料复合材料专用新型偶联剂Fusabond W PC-576D，该偶联剂用量仅为0.5%时就能极大提高木粉塑料复合材料的强度并降低其吸水性。最近对含25%木粉的HDPE复合材料的注塑成型样品测试发现，很少量的Fusabond W PC-576D就能够提高复合材料的抗张强度和弯曲强度。以前对含50%木粉的HDPE高填充复合材料进行测试发现，这种新型偶联剂用量0.5%一个月内将材料的吸水量相对于空白样品降低三倍，而且将复合材料的强度和硬度提高两倍。DuPont Industrial Polymers公司的产品销售经理Brien M.说，F

4、usabond W PC-576D偶联剂用于木粉或其它纤维型材料增强挤出成型和注塑成型复合材料经济适用。该公司声称，这种新型偶联剂Fusabond W PC-576D是采用聚合物骨架中含酸酐官能团的聚乙烯共聚物偶联剂新技术提高性能的。据最新报道，提高偶联剂中酸酐官能团的含量可以提高纤维质填充剂和聚合物基体材料的化学键合的密度，这样很少量的Fusabond W PC-576D偶联剂就能极大提高复合材料的性能。3. 能增强聚合物机械性能的新型偶联剂3硅烷偶联剂和功能型聚合物（尤其是马来酸衍生物高分子材料）是当前热塑性复合材料中应用最多的偶联剂。最近刚刚由Noveon Specialty Addit

5、ives公司开发出的Solplus C800偶联剂可以替代上述两种偶联剂，这种偶联剂是一种含双官能团的低聚物，它能够跟填充剂的表面通过离子键结合，并且还可以通过双键接枝到高分子基体上。Solplus C800利用酸根键合到填充剂表面，它对于碱性和两性材料尤其有效。该偶联剂能够使电缆和普通建筑材料等阻燃性热塑性复合材料机械性能大幅提高。大量添加该偶联剂的聚合物材料韧性和模量能得到提高，而且受冲撞力时的形变减小。4. 消除聚碳酸酯泡沫材料吸水性添加剂4一种放热性化学发泡剂XO230已经开发成功，该产品是专为高温聚碳酸酯泡沫加工成型设计，可用于聚碳酸酯结构性泡沫成型、注射成型产品、以及挤出性框材和片

6、材的制造。传统的发泡剂会分解产生副产物水，从而使PC材料高分子链被相互分开，导致PC材料的物理性能的下降。而XO230发泡剂使用时不会产生水，从而消除了由于聚合物降解而产生的脆性。该产品是一种球状塑料母粒制品，其密度低，在树脂上利用可以降低生产成本。它也可以用于水槽污渍清洗和提高产品的抗弯曲性。5. Danisco食品添加剂公司开发出一种新的用于食品行业高分子增塑剂5哥本哈根Danisco食品添加剂公司最近开发出一种新的用于食品行业高分子增塑剂Grindsted Soft-N-Safe。目前这种高分子增塑剂已经获得许可在欧洲销售和使用。该公司声宣称，该增塑剂可以作为邻苯二甲酸酯的换代产品，它已

7、经被列为欧盟特殊保护产品，由于其安全可靠，在食品行业使用中不受量的限制，美国以及日本等其它国家也准备批准该产品的使用。他们还声称该产品是对食品行业的一大突破，其主要成分是一种已经在人造黄油和巧克力等食品中使用的植物油，该产品不会引起人体激素分泌紊乱，可用作当前各种食品需要的增塑剂。也可用于瓶盖，封口以及其它食品包装材料。他们声称塑料行业新客户已经对Grindsted Soft-N-Safe进行了分析测试，确证该产品在使用中不会更改当前的产品生产设备。Danisco期望该产品推出两三年后能突破千万欧元销售大关。目前广泛使用的邻苯二甲酸酯增塑剂销售市场已经达到70万欧元订单。6. 用于食品包装材料

8、的Clariant添加剂6Clariant Masterbatches 分公司声称他们开发出的CESA-extend添加剂塑料母粒材料已经取得食品和药品管理许可证（FDA），可用于食品包装材料。CESA-extend用于诸如低粘度聚酯等树脂能够有利于挤出，提高熔融强度和产量。这种添加剂塑料母粒材料不会影响基体树脂材料的粘度，能够制造出不易下垂的坚硬挤出型坯。Clariant of Holden使用Johnson Polymer LLC of Sturtevant公司生产的Joncryl ADR 4368低聚物产品来保持产品的固有粘性。CESA-extend塑料母粒材料可以用许多树脂材料作为载体

9、树脂。因此它可以用于聚酯、聚碳酸酯、热塑性聚氨酯橡胶、聚乳酸以及尼龙等材料，提高它们的可加工性。7. 使树脂产生金属性的新型工程填充剂7GE Advanced Materials最近发明一种Cycoloy Engineered Filler (EF)树脂生产新技术，该技术为满足客户需求利用一种新型工程金属填充剂消除第二次上漆工艺以及降低成本，在达到高区分度效果时降低对环境的不良影响。该公司声称，这项新型树脂工艺优化了GE公司 Visualfx特效树脂生产线，同时也大大增进了材料的整体美观度以及性能。该公司声称，这种填充剂添加到树脂基体中，可以增加Cycoloy EF树脂的光泽，通常使用的金属填

10、充剂能够使成品材料表面产生难看的流线。为了解决这一问题以及提高产品的性能，这种新型 Cycoloy EF树脂能够产生好的流线跟填充剂金属性所产生的各种颜色相协调。流线性能取决于部件和模具设计以及加工工艺。GE声称，这种新型GE Cycoloy EF树脂相对于现有的填充剂能够极大降低或消除流线从而提高产品的美观度。Cycoloy EF树脂是利用该公司自主知识产权的阻燃性Cycoloy树脂基材制备而成，该材料具有UL94VO和5VA等级的优良性能，85的HDT温度以及极好的可加工性。而且这种新材料不含卤素以及好的WEEE和 RoHS相容性。该公司声称，利用Cycoloy EF树脂替代第二次喷涂工艺

11、有许多好处。首先诸如金属闪光性等特殊性能能够提高材料的设计灵活性以及局部的可区分性；其次该材料的使用省去了着漆这一步以及减少了存货管理费用，从而降低了生产成本；再次，这种免着漆产品可以降低溶剂和喷涂过程中产生的有毒性气体，从而也节省了控制可挥发性气体设备的费用。GE公司声称，这种具有金属性Cycoloy EF树脂可用于制造电子设备、个人防护产品、小器具、通讯设备、以及运动休闲器材以及包装材料。作为更新换代材料这种树脂可用于把手、边框、设备罩子、电子箱、化妆品包装、仪表前盖以及移动话筒等。而且根据顾客需要以及模具表面选择性，Cycoloy EF 树脂能够做成各种各样的材料表面从粗糙到光滑以及颜色

12、黯淡到色泽光亮。并且这种新型GE树脂不像涂料那样容易老化，它能够经久保持诸如纽扣以及陈列品等高度触摸产品材料的美观度。8. Potters Europe开发出新型功能填料8Potters Europe公司最近开发出一种新型填充剂Spheriwhite，这种填充剂能够增强聚合物产品的色度。该公司声称，他们已经发明出一种新工艺使Spheriwhite在没有颜料的情况下使用可以控制聚合物产品的白度，而在有颜料的情况下使用能够增强材料的色度，而且Spheriwhite不会使聚合物材料的性能发生任何改变。Potters Europe公司补充说，Spheriwhite的另一个优点就是可以降低成本，相对较昂

13、贵的增白剂被用来增加聚合物材料的白度，Spheriwhite跟这些材料一起使用可以降低材料的加工成本，同时也改进了材料的外观。Potters Europe公司已经提高了Spheriwhite的产量，该填充剂适合于与一些增色剂联合使用，可用于制造室内家具以及运动器材。Potters Europe公司是Potters Industries公司的一个分公司，Potters Industries公司是世界上最大的玻璃微珠制造商，在全球12个国家有22家分公司。9. TOR Minerals公司研制出新型超细TiO2颜料9TOR Minerals International公司目前研制出新型超细二氧化钛

14、颜料HITOX-SF，生产这种颜料是采用了新工艺，该产品可以扩大该公司Hitox产品的市场同时降低了生产成本。TOX公司声称，HITOX-SF能够用于薄膜涂层和塑料制品、抛光涂料以及现有材料所达不到要求的材料上。这种新产品据说可以极大提高产品的色泽。TOR执行总裁Bowers R.说，该产品同白色二氧化钛一样具有不透明性，价格较传统产品低廉，填补了TOR产品的空白。HITOX-SF产品将于2005年上半年面市。这种新产品正于美国的Texas州TOR新扩充的分公司Corpus Christi 公司生产。扩建的新分公司于2004年底完工，计划将Hitox颜料年产量增加10000吨，并且利用上面提到

15、的低成本所有权生产工艺。这种新工艺可以减少天然气的消耗量，估计2005年1月投入生产每年可以节省成本一百万美元。TOR Minerals公司总部在美国的Texas州，它在Texas、Malaysia 和Netherlands分公司生产该种颜料.10. Engelhard开发出特效颜料10Engelhard引进一项新技术，用它生产出的新型特效颜料能够用于塑料、涂料及油墨。提高了产品的反射率、发光率及透明度。Engelhard公司声称，Firemist Turquoise特效颜料能够产生很强的视觉效果和很好的光学效应。它是利用具有光滑表面、很大尺寸分配系数的硼硅酸盐薄片来实现这种效果。据说Fire

16、mist Turquoise是许多应用方面的理想材料，包括化妆品、个人防护材料、运动工具、家具以及电子元件。该材料的上述优点以及富水色彩使它在各方面的应用引起了人们的关注，尤其是保留材料原始色彩的情况下的应用。Firemist Turquoise特色包括：（1）具有流线，从而在具有流线的塑料制品应用上可以实现自由设计；（2）发出星光闪闪的亮光；（3）多色效应；（4）用于涂覆膜时可以提高光对产品的穿透性、透明性、色度以及色纯度。Engelhard公司说，Firemist Turquoise能够用于大都数树脂体系，它同液态和固态涂料的相容性好，分散性好。Firemist special产品目前包括

17、金色、红色、紫色、蓝绿混色以及珍珠白产品。从其他公司得到的消息，Engelhard从该产品外观和制造工艺部分的收入增加了19，对比 2003年第四季度的 14000000$增加到2004年第四个季度的17000000$，季度销售额增加9。11. Teknor Color公司开发出新型饮料瓶着色剂11Teknor Color最近开发出一系列新型着色剂，这些产品用于PET饮料瓶加工时可以消除传统的PET着色剂所产生的加工问题，极大地减少废料的产生，使制得的饮料瓶有光泽和不透明。这一新型系列产品采用PETek技术制造，是基于该公司PETek产品制造卫生美观的包装材料，在饮料瓶制造过程中用量尽量要求少

18、。由于在饮料加工厂要求容器的体积大，这种PETek着色剂在PET之中好的分散性使得在材料加工时的废料率相对于传统的配方的废料率从10%25%减少到不足5%，Teknor公司的发言人Clarke W.K.说：不像PET饮料瓶通常所使用的液态着色剂和蜡状着色剂，这种PETek浓缩剂是一种球状产品，着色剂成分分散于高分子载体中，该高分子载体同PET相容性很好。根据使用要求，这种小球尺寸可以小到1.27mm。由于这种小球尺寸小，同PET相容性很好，从而使着色剂在PET中的分散有效而均匀，极大地减少了起涡、起雾以及其它缺点。PETek浓缩剂的超分散性使饮料瓶注塑加工时用量减到标准值的最小限度，仅为0.0

19、3%，而且制得的成品色度好。除此之外，这种PETek浓缩剂小球消除了蜡状着色剂存在的团聚、高粘度及液态着色剂所存在的滑杆以及存储问题。该产品容易加工以及有效处理的优点可以使用户节省生产成本。饮料瓶级别系列产品适用于拉伸吹塑成型产品，可使产品具有消光、色度光亮以及其它一些特殊优点。Teknor公司也推出PETek级别注射吹塑成型、挤出吹塑成型、热成型以及其它PET加工处理级别的产品。12. 用于聚酰胺新型铜热稳定剂12德国的Brggemann Chemical公司最近开发出一种新型铜稳定剂，该稳定剂可以有效稳定聚酰胺并使它不发生颜色改变。该公司声称Bruggolen H3373和H3374系列稳

20、定剂可以在温度高达180下长期起到热稳定作用。该产品还具有高的抗萃取性能，也就是意味着不易被滤出，因而可使聚酰胺材料接触金属材料没有腐蚀性，而且不会发生电化学沉积。由于铜跟熔融聚合物产生络合作用从而不存在相分离问题，该稳定剂适用于抗冲击性聚酰胺材料。该聚酰胺复合材料由于具有高的CTI值从而适于制造电子部件。13. BASF公司开发出新型光稳定剂13BASF开发出三种Uvinul系列新型塑料光稳定剂，分别为Uvinul 3034、Uvinul 5062 H和Uvinul 4092 H，其中一种为苯并三唑类化合物，另外两种为高位受阻胺类光稳定剂(HALS).该公司声称，这三种新产品扩大了他们Uvi

21、nul光稳定剂系列产品在塑料工业的应用范围。紫外光吸收剂Uvinul 3034由于其低挥发性以及好的耐热性对于PET、PA以及PC产品尤其有效。Uvinul 5062 H是一种HALS低聚物产品，它适用于聚烯烃、石蜡共聚物以及聚丙烯和人造橡胶复合材料。Uvinul 4092 H是一种液态聚合性HALS，它主要用于PU、PVC以及PET的液态着色剂中。Uvinul 3034和Uvinul 5062 H已经通过欧盟和美国的FDA管理条例可用于食品包装材料。14. Techmer开发出蒸气抗腐蚀剂14Techmer PM最近开发出具有自主知识产权可释放出蒸气抗腐蚀剂(VCI)的塑料原料。Techsp

22、erse PM11280E1P VCI塑料原料可用于包装精密电子和金属产品的吹塑膜制品。这种VCI塑料原料含有一种特殊的化学成分，这种化学成分能够渗出吹膜制品并在被包装的材料表面形成一层保护膜。Techmer声称，这种保护层可以在产品表面形成一层致密的保护层，从而阻止材料跟氧气和水蒸汽分子接触而被氧化。该公司还声称，尽管这层保护层非常薄，但可以有效防腐。该塑料原料是专门为LDPE、LLDPE等聚烯烃吹膜材料设计的。由于VCI膜非常稳定，因而添加了Techsperse PM11280E1P产品的膜能够用于存储和运输过程中产品的保护膜。Techsperse PM11280E1P产品是一种透明的聚乙

23、烯塑料，该产品制成的膜通过了Federal Test Method Standard 101C的Method 3005和 Method 4031 标准。该公司提醒广大顾客，由于该产品具有吸湿性，不要将它暴露于潮湿的空气中。15. 可见光光催化使水分解产生氢气15许多催化剂在紫外光照射下分解水,但是留下大量没有被使用的光。 一种新的硫化物光催化剂在可见光存在下能够使水分解产生氢气。 Akihiko Kudo和他的同事在东京科技大学发现硫化锌、硫化铜铟和硫化银铟的固态混合物当加载到金属钌上时具有很高的可见光催化性能，这些化学家将 ZnS-CuInS2-AgInS2光催化剂粉末分散到硫化钾和硫化钠的

24、水溶液中，然后加载到钌催化剂上使之原位光沉降。当该混合物用可见光照射时,亚硫酸盐和硫离子作为反应物将电子传递氢离子,从而产生氢气。他们研究还发现，ZnS-CuInS2-AgInS2固溶物吸收的波长范围比ZnS-AgInS2 和 ZnS-CuInS2固溶物的吸收波长范围宽，他们说：如果这种固溶物的量子产率和活性进一步提高的话，它可以在光催化生产氢气方面工业化。他们还说，这项技术在环保上还有重要意义，它可以利用化工厂和发电厂排放出来的硫化氢和二氧化硫作为硫化物和亚硫酸盐的原料.16. 新型可膨胀性微胶囊16Akzo Nobel Expancel 公司最近推出一系列新型挤出和注塑成型可膨胀性微胶囊系

25、列产品Expancel 930 DUX 120、 950 DUX 80和 950 DUX 120，这些产品可以用作吹塑添加剂和轻质填充剂。其工作原理是该微胶囊在受热时内部气体压力增加，软化了微胶囊热塑性塑料外壳，体积增大40倍以上。Expancel公司还说由于技术上的改进提高了产品的光泽度和热稳定性，表面更加光滑。17. Clariant公司开发出三种非卤聚酰胺阻燃剂17Clariant声称他们最近开发出三种新型Exolit OP系列不含卤素阻燃剂，这些新产品是专门针对玻璃纤维增强聚酰胺设计的，能够使聚酰胺在固态下具有阻燃性能，能够提高含磷阻燃剂具有的材料焦化温度。Clariant公司声称，该

26、阻燃剂除了用于聚酰胺和环氧树脂层压制品外，还可望用于制造电子电器部件的PBT等玻璃增强热塑性聚酯材料。该公司的Exolit OP系列产品能够满足欧盟 WEEE and RoHS条例，该条例规定在在电子电器设备中禁止使用有害物质。该添加剂是由位于德国Knapsack市一个分厂专门生产的，该分公司于去年9月份才开始产品生产。该公司在最近的K产品展示会上高度评价他们的Exolit OP和AP系列阻燃剂产品以及最近刚开发出的Exolit AP 760产品，Exolit AP 760产品是用于聚烯烃中的含磷和含氮阻燃剂复合产品。18. NEC利用电站废料制造阻燃聚碳酸酯18日本的NEC公司声称他们利用电

27、站的燃料废渣开发出一种具有环保意义的新型阻燃聚碳酸酯。该公司说,通过研究发现电站废渣的阻燃性能来源于其表面的活性,其表面能够与高分子材料形成强烈的物理作用力,从而增强阻热性能和提高含碳率。废渣是电能的副产品,同时也是价格低廉的阻燃添加剂，该公司还称赞该材料的最大优点是环保,它不含卤素,另外还可以降低20的能耗。该公司说他们还在继续研究渣粒大小以及增稠剂对这种聚碳酸酯材料的力学性能和流动性的影响，NEC预言这种新星聚碳酸酯材料将于2005年率先在电子产品的外壳上实现产业化。19. RTP公司开发出无铅焊接聚合物19RTP公司开发出一系列通用型的热塑性复合物，该类复合材料能够承受电子装配行业中无铅

28、焊接的更高温度，该公司声称该耐高温材料是利用增强和添加技术改性使之满足WEEE和RoHS的无铅协定。欧洲协定规定许多电子装备行业2006年7月起禁止使用一些对人体有害的物质，其中包括铅。对于该公司来说，开发出无铅焊接复合物的首要挑战是该材料必须满足无铅焊接过程中的耐高温。这种材料跟无铅焊接合金相接触的部分必须要能够耐得住260以上的高温。该公司说，因而高温热塑性技术成为材料设计的关键因素，如电容器的罩子和电位计等的连接器以及水平板部分，其热塑性材料的要求就特别高。Koehler Bright-Star的机械工程师、工业照明技术领导John Devaney说，设计一种理想的材料要考虑各种因素，该

29、材料如果导电性能太强会很耗电；如果导电性能差，将不能满足ATEX(directives)要求浪费了静电，从而只是一个点火源。RTP公司很快就开发出一种符合应用标准的复合物，其开发出的产品流动性比以前的好，而且其工艺只是在原有的基础上做了稍许改进。20. 无铅焊接耐高温尼龙20美国特拉华州Wihnington的Du Pont Engineering Polymers(杜邦工程聚合物)公司开发出新的耐高温尼龙系列树脂ZytelHTNLX，能耐250260高温，适用于无铅焊接集成电路板组装工艺，无铅焊接温度比一般焊接高20-30。据报道，ZytelHTNLX系列树脂能耐最高温度(常温)高于其它尼龙6

30、T牌号和尼龙46。实际接插件试验表明，这种新系列树脂的韧性优于日本可乐丽公司的尼龙9T树脂Genestar和一般PPS(聚苯硫醚)树脂，而且其焊接强度高于PA9T、PPS和其它PA6T牌号。新系列树脂优点还有比同类树脂更好的熔体流动性，在热水保温模具中能成型为完全结晶的部件。目前供应的Zytcl HTNLX系列树脂的玻纤含量范围为20-45，阻燃性达美国UL94V-0级。21. 新型耐热性Pocan系列产品21Lanxess Deutschland GmbH公司最近利用半晶态聚酯PBT和PET为原料开发出一系列新型Pocan，该材料表现出优良的抗热性能。该公司声称，这种新级别的Pocan能够承

31、受住不含铅SnAg(Cu)焊条软熔及其气相焊接的极高温度，该类材料的另外一个优点是相对于耐高温塑料其性价比高。Lanxess公司说，Pocan系列材料的具有耐高温、好的强度和硬度、优良的滑动性能、耐磨擦性能好、耐化学药品腐蚀性强、抗裂性强以及不易吸潮的优点。Pocan系列产品有注塑成型级、挤出半成品级、片材、电缆包层型、非增强型、玻璃纤维增强型、玻璃球增强型以及矿物材料填充型系列产品。 22. 俄专家利用硅材料合成新型聚合物22俄罗斯专家不久前利用硅材料合成一种新的聚合物，利用这种聚合物制成的表面涂层除具备不怕水广泛浸泡，防腐蚀和耐高低温环境等性能外，还具有可溶性等特性。俄专家认为，这种聚合物

32、将来有望比目前已经广泛使用的聚四氟乙烯复合材料更加具有应用前景。据俄最新一期科学信息报道，这种聚合物的分子实际上分成两部分，其中一部分具有弹性，使得利用这种聚合物制成的复合材料在零下100摄氏度的温度环境下不发生结晶现象；而另外一部分具有很好的硬度，使得所制成的复合材料具有很好的坚固性能并能耐受400摄氏度的高温。俄专家解释说，由于这种聚合物的分子链不含碳，而是由氢和硅原子构成，因而具有很好的化学稳定性和热稳定性。如果将这种聚合物溶液涂到物品表面，则变干之后聚合物的各个分子会联结在一起形成一层不可溶解、具有弹性的透明薄膜，并牢牢地附着在物品表面，对物品产生很好的保护作用。开发这一聚合物的俄专家介绍说，用这种聚合物做成的煎锅表面涂层如果出现刮痕，还可以通过往刮痕位置重新涂抹聚合物溶液的方法来修补刮痕。而用聚四氟乙烯做成的煎锅表面涂层如果出现刮痕则只能将涂层全部揭下来并粘上新的涂层。从这个意义上说，俄专家新合成的聚合物比聚四氟乙烯更加具有应用前景。据介绍，由于新合成的聚合物能够耐受温度急剧变化、高速、含氢和臭氧的空气等极端条件，因而这种聚合物除了可以用于煎锅等食品工业，还可以应用于航空与航天工业。23. Wacker公司开发出一种通