塑料技术
2022年10月10日 Read time: MinutesMinute
有机硅助剂——只需添加1%至3%
硅橡胶母料只需少量，即可改善模塑料中填料的分布、模塑料的流动性及耐擦洗性。GENIOPLAST® PE50S08是一种瓦克专为聚乙烯研制的助剂，可为混合物生产商开发新配方开辟更多空间。
聚乙烯在混炼时添加GENIOPLAST® PE50S08，其表面性能更佳，尤其适用于运动跑鞋鞋底等必须承受高机械负荷的应用。
聚乙烯是全球应用最为广泛的热塑性塑料，市场竞争极为激烈，竞争压力与日俱增，废料的回收利用更是对行业提出了额外挑战。瓦克有机硅业务部门功能有机硅下属业务团队负责人Martin Schmid先生知道：“这是一个从经济和技术角度都充满挑战的领域，混合物生产商和塑料加工商只有凭借高人一筹的质量、高度的专业性和严格的成本控制方可立足。”他指出，无论是原生品，还是再生品，使用能够改善塑料产品性能或提高模塑料生产及加工流程效率的助剂，是占据上述竞争优势的途径之一。
塑料行业在聚乙烯和热塑性塑料中添加有机硅助剂的历史已久。有机硅一方面在塑料中可降低摩擦系数，改善聚合物熔体的流动性，起到加工助剂的作用，另一方面也可影响塑料制品的质量，降低其表面摩擦力。
瓦克博格豪森有机硅助剂应用技术实验室负责人Oliver Fuhrmann先生介绍说：“与有机助剂相比，有机硅助剂的优势在于表面能极低，这既是它的相界面具有高活性，也是它具有耐温性及低温柔韧性的原因。”
然而，传统的有机硅助剂也有一些缺点。例如，低粘度的硅油往往会从塑料中渗出，有碍后续加工步骤。高粘度有机硅，即，非反应性超高分子量线性聚二甲基硅氧烷，简称硅橡胶，尽管几乎不会渗出塑料，却很难融入热塑性塑料。Fuhrmann先生指出：“我们的硅橡胶母料解决了这个问题，亦即在此类配方中添加一种与待改性热塑性塑料相容的热塑性聚合物作为硅橡胶的载体。这些固体颗粒的母料之后相当易于加工。”
有机硅助剂，图中为即用型颗粒，能够简化可加工型聚乙烯模塑料的生产，改善塑料制品的表面性能。
分子量极高的硅橡胶
GENIOPLAST® PE50S08是瓦克现专为聚乙烯混炼开发而成的硅橡胶母料，有效成分是一种分散在一种低密度聚乙烯中的分子量极高的硅橡胶，其含量为50%。
这种助剂因其使用的载体，仅限用于聚乙烯和与聚乙烯相容的类似聚合物。GENIOPLAST® PE50S08亦适用于与食品接触的塑料制品。
这款新助剂以球状颗粒形式供货，混合物生产商可使用常规设备，如，双螺杆挤出机或混炼机，或与矿物质填料一起，将其轻松拌入聚乙烯这种基础聚合物中。这时，有机硅成分可改善填料的分布，提高聚合物熔体的流动性，为混合物生产商研制新配方提供更大的空间。
有机硅活性成分具有降低摩擦的功能，因此可简化混合物，亦即可加工型粒状模塑料的生产。因此，在混炼过程中添加有机硅助剂，能够降低能源消耗，混合物生产商还可因此提高产量，因而添加GENIOPLAST® PE50S08可节省混炼成本。这种硅橡胶高度有效，只需添加1%至3%即可。
“GENIOPLAST® PE50S08能够为聚乙烯类热塑性塑料的可持续利用做出贡献。”
Martin Schmid先生，瓦克有机硅业务部门功能有机硅业务单元
GENIOPLAST®可确保工艺稳定
使用有机硅助剂也可为回收聚乙烯的再加工流程带来优势。这是因为聚乙烯废料通常由不同种聚乙烯混合物组成，它们之间的熔化特性和流动性差别很大。混炼机在将此类混合物重新混炼成新的可加工模塑料，以便再次利用时，会出现强烈的扭矩及温度波动，挤出过程无法做到稳定。GENIOPLAST® PE50S08可在此确保工艺流程均匀稳定。
塑料加工商无论是采用注射成型工艺生产成型件，还是借助挤出机生产型材、软管、电缆护套或薄膜，GENIOPLAST® PE50S08助剂同样有助于模塑料成型工序。
GENIOPLAST® PE50S08不仅能够改善工艺，还可优化模塑料制品的表面性能，而无不良副作用，让聚乙烯基础聚合物在保持拉伸强度、硬度、热稳定性等基本特性不变的同时，提高冲击韧性。
作为一种典型的有机硅助剂，GENIOPLAST® PE50S08可使原生及再生聚乙烯的表面更加光滑，而更光滑的表面又会增强塑料的耐刮擦性和耐磨性。
根据使用的聚乙烯基础聚合物，添加2%的有机硅助剂即可将滑动摩擦系数降至0.25以下，再生料也不例外。滑动摩擦系数低，有利于薄膜开卷，可满足薄膜生产商及包装行业的需要。如若不加助剂，卷筒上层层叠加的薄膜会紧紧粘连，使薄膜难以剥离，滑动摩擦系数显著降低后，薄膜裁切和货物包装的速度都会明显提高。瓦克的新助剂因此有利于薄膜生产商和使用者节省时间，节约成本。
未改性的聚乙烯板的划痕清晰（上图），添加GENIOPLAST® PE50S08的聚乙烯板的划痕硬度大大提高（下图）
在ERICHSEN划痕硬度测试中，针尖用准确设置的压力和速度划过塑料试样的表面，生成划痕网格，之后，检查划痕，并用色度计测定颜色差异。
实验室测试证明产品耐刮擦及耐磨性更佳
瓦克应用技术实验室测试证明，新助剂可提高材料的耐刮擦性及耐磨性，试验以ERICHSEN划痕硬度测试和CROCKMETER测试为重点。
在ERICHSEN划痕硬度测试中，用划痕硬度测试仪在塑料表面生成既定划痕，然后检查划痕。在根据DIN EN ISO 105-X12标准进行的CROCKMETER测试中，让棉布包裹的测试头在塑料表面反复摩擦，留下或多或少清晰可见的摩擦痕迹，然后进行视觉评估。
用共聚焦显微镜对划痕硬度测试仪生成的划痕进行检查表明，经GENIOPLAST® PE50S08改性的聚乙烯，表面划痕比未经改性的聚乙烯浅，同时，划痕的粗糙度也明显更低。这就减弱了划痕对射入光线的散射，降低了划痕的视觉亮度。对亮度进行测量的结果也证实了这一效果：改性塑料上的划痕处与未受损处之间的亮度差更小，划痕看上去不甚明显。
此外，CROCKMETER测试还证明，GENIOPLAST® PE50S08可降低磨损：与未改性的聚乙烯相比，不仅划痕，摩擦痕迹看上去也要不明显许多。
乙烯-醋酸乙烯共聚物是一种与聚乙烯相容的聚合物，因而亦可用GENIOPLAST® PE50S08进行改性，这种简称EVA的塑料常被用来制作鞋底和电缆护套。此时，瓦克有机硅助剂的效果大大取决于EVA中醋酸乙烯酯的含量。混合物生产商如果选择适当的EVA基础聚合物，并精调助剂用量，便可根据应用来平衡材料的滑动摩擦系数与磨损性，让鞋底等产品在降低磨损、延长寿命的同时，保持防滑性能。
GENIOPLAST® PE50S08具备改善工艺与表面特性的效果，是聚乙烯混炼的高效助剂，主要应用领域为吹塑薄膜生产、聚乙烯废料回收利用，以及高填充聚乙烯模塑料成型工艺，包括低压电缆护套挤出工艺，前提是，电缆无需满足特殊的耐火要求。
混合物生产商在对聚乙烯废料进行再加工时，可通过添加瓦克有机硅助剂，使再生品的性能接近于原生品。瓦克经理Schmid先生指出：“GENIOPLAST® PE50S08因此能够为聚乙烯类热塑性塑料的可持续利用做出贡献，并有助于塑料行业建设循环经济。”
上述几个简例即已表明，GENIOPLAST® PE50S08为聚乙烯的低成本混炼与再加工开启了一扇大门。Schmid先生充满信心地说：“我们的这种新型硅橡胶母料能够助力混合物生产商和塑料制品生产商节约成本，实现更高的产品质量——这才是真正的竞争优势所在。”
其它热塑性塑料混炼用助剂
瓦克用以完善有机硅混炼助剂产品组合的GENIOPLAST® PE50S08，是专为聚乙烯模塑料应用开发而成的新产品。瓦克还为热塑性塑料混炼提供以下产品：GENIOPLAST® Pellet S：普遍适用于混炼各种热塑性塑料，含有一种附着于气相二氧化硅的非交联超高分子量有机硅聚合物作为活性组分，主要应用领域为耐火电缆护套。
GENIOPLAST® PP50S12：一种可提高聚丙烯制品划痕硬度的有机硅助剂母料， 主要应用领域为包装膜、户外花园家具及汽车座舱内部件。GENIOPLAST® Pellet 345：热塑性聚氨酯用有机硅助剂，可赋予智能手机外壳、可穿戴式腕带设备等制品以舒适的佩戴感，并更加耐脏。
