塑膠制品的添加劑

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1、永續(xù)化學與生活永續(xù)化學與生活—塑膠製品的添加劑劉廣定聚合物（polymer）是指分子量很大，由許多個相同或不同的結構單元（structuralunit）以共價鍵結合而成之化合物，又稱為高分子（macromolecule）。由幾個（10個以內）或幾十個（100個以下）結構單元組成者，特稱為寡聚物或低聚物（oligomer）〔註一〕。聚合物可分兩類：一是只含相同結構單元（稱為「單體」）聚合物，稱為同元聚合物（homopolymer）；另一是含二或多種結構單元的聚合物，稱為共聚物（copolymer），例如聚胺甲酸酯（PU，圖一）。有些聚合物或高分子若結構單元總數(shù)或排列方

2、式的差異不多時，其性質變化不大，如天然橡膠及人工合成的聚乙烯等；但另一些則是性質隨結構單元總數(shù)或排列方式不同而有顯著差異，如蛋白質及核酸等。今只簡介由前一類聚合物製成塑膠中所含的添加劑。圖一。塑膠塑膠是指以人工合成的有機高分子聚合二、受熱固化定型後不能再加熱軟化或物，加入適量塑化劑、安定劑、阻燃劑等配熔融成型的「熱固性塑膠（thermosets或料，經受熱後冷卻時可以加工塑造成型的材thermosettingplastics）」，一般而言，聚料，又稱為塑料。依其熱性能和加工性能，可合物為網(wǎng)狀結構，如酚醛樹脂（圖三）。分為兩個類型：為了生產具有某些特殊性能以合乎需求一

3、、受熱後固化又可再軟化並可反覆加的塑膠製品，須用一些配料即是所謂的「添熱成型的「熱塑性塑膠（thermoplastics）」，加劑（additive）」，故大多數(shù)塑膠都混用一般而言，聚合物為可以含分枝的鏈狀結構，添加劑。添加劑的平均含量是聚合物重量的如聚苯乙烯（圖二）等。20％，某些電子應用之塑膠甚至超過50％。添加劑約有30種，限於篇幅，以下只簡介一圖二。634SCIENCEMONTHLY2013.8二、填充劑（Filler）永續(xù)化學與生活使用填充劑之主要目的為降低塑膠成本及改良塑膠性質。木屑被用做酚樹酯（phenolicresin）及其他熱固性樹脂的填充劑以降低

4、成本。雲(yún)母與石棉可加入熱固性樹脂中以增加塑膠的耐熱性。有時亦能改善塑膠的機械性質，如可用長玻璃纖維加強環(huán)氧樹脂機械性質，故亦有補強劑（reinforcing圖三。agent）之作用。三、生色劑（Colorant）些重要的〔註二〕。在塑膠中加入染料或顏料，可使無色之塑膠變?yōu)橛猩c不透明，以符合特殊用途，改善功能的添加劑或增加美觀。例如酞青藍（phthalocyanine添加劑大致可分改善功能與防止劣質化Blue，圖六）為藍色顏料，二氧化鈦為白色兩類。改善功能的主要有以下各種：顏料，碳黑（carbonblack）為黑色顏料。一、塑化劑（Plasticizer）碳黑又能吸

5、收紫外線，故也具有安定劑（見下塑化劑乃用以改良塑膠的流動性，使其文）的功能。易於加工塑造，並可減低成品之脆性。例如四、潤滑劑（Lubricant）聚氯乙烯（PVC）塑膠的性質隨塑化劑含量有些分子量較低的化合物的多寡變化很大。1860年代發(fā)明的「賽璐珞難溶於聚合物，但有降低聚合（celluloid）」即是在硝化纖維素中加入樟物的黏性（viscocity）的功腦為塑化劑所製成的第一種人造塑膠。常用的能，又會在加工過程中滲出表塑化劑有鄰苯二甲酸酯（如鄰苯二甲酸二異辛面，使其表面潤滑並能降低塑圖六。酯DOP，圖四）及磷酸的酚酯（如磷酸三甲膠成品的附著力而使其易於脫離模具。蠟

6、質、苯酚酯TCP，圖五）。（請參考本刊42卷硬脂酸（C17H35CO2H）的鹽、酯或醯胺為常用第7期〈撥雲(yún)見月—起雲(yún)劑和塑化劑〉一文）的潤滑劑。五、硬化劑（Curingagent）加入某些化學品能使原來為鏈型聚合圖四。物變?yōu)榻宦?lián)的熱固性塑膠。1839年固特異（Goodyear）發(fā)現(xiàn)硫黃使天然橡膠（聚異戊二烯）交聯(lián)而硬化（圖七）是開創(chuàng)人工塑膠製品勝過天然之首例。其他含硫化合物也有此作用，如2-氫硫苯并噻唑（圖八）。又如苯乙烯可溶解於不飽和聚酯中，藉圖五。C=C加成可用來交聯(lián)低分子量不飽和聚酯，科學月刊第四十四卷第八期635永續(xù)化學與生活圖七。使其交聯(lián)。圖八。六、阻燃劑

7、（Fireretardant）建材，家俱用塑膠必含阻燃劑以降低萬磷酸酯（圖十一），簡稱chlorinatedtris。一火災發(fā)生時的損失。阻燃劑為本身不易燃燒，或遇火分解為吸熱反應的物質，且燃燒產物不助燃。大致可分為含氯、溴的有機鹵素類，含磷類，及無機化合物類如氫氧化鎂、氫圖十一。氧化鋁與銻之氧化物Sb4O6等。含磷類阻燃劑有聚磷酸銨酯及有機磷酸酯如bisphenolAdiphenylphosphate七、發(fā)泡劑（Blowingagent）（BADP，圖九）和上文所介紹的TCP等。製造泡膠（foamedplastic）時須用受熱時可藉化學反應或氣化而產生氣體的發(fā)