塑料助剂与配方设计技术（第4版）

前言

目前，我国正处于扩展现有技术革命、迎接新技术革命的叠加期，我们要统筹处理好传统产业改造提升、信息技术深度应用和新兴产业培育三者的关系。“十三五”时期是我国全面建成小康社会后冲刺的关键时期，是我国由中等收入国家迈向高收入国家门槛的重要的历史阶段，是深化改革开放、转方式、调结构的攻坚时期，也是塑料加工工业由大变强的重要时期。“十三五”规划要以加快塑料加工业转型升级为重点，以提高塑料加工自主创新能力为核心，以新材料、新技术、新装备和新产品为重点，大力实施赶超战略，努力缩小与发达国家差距，大力实施高端化战略，全面提高产业素质。

我们要认真研究塑料制品行业调结构、转方式的关键点，同时要加快信息化与工业化在技术、产品、业务、产业四个方面进行全方位深度融合的速度，即两化融合。

《塑料助剂与配方设计技术》第四版的出版正赶上“十三五”规划起始之年，正是中国经济进入增速换挡期的时代，也是塑料加工业实现进入世界先进国家行列实现强国梦的重要阶段。因此，本版的重点是塑料助剂的安全性和环保性法规；塑料助剂的“绿色、低碳、循环、生态”发展；塑料助剂的导电、导热、耐温、抗菌、防霉、高韧、超强、阻燃等多功能化。

由于塑料助剂专业委员会自2012年后没有举办“塑料助剂与配方设计技术”研讨会，因而第四版的主要、重点论文来自《塑料助剂》和塑料助剂近几年的论文，以及以北京化工大学段雪院士作为项目负责人、承担中国科学院学部咨询评议项目——“塑料制品中限制使用有毒有害物质的建议”咨询研究项目中的部分论文，它们分别刊登在《塑料》、《塑料助剂》2014年第4期中。此外，在《塑料工业》陈敏剑主编和宁军副编审、《中国塑料》张玉霞主编和《塑料》杨明锦主编们的大力支持下，他们提供了几十篇相关论文。在此基础上编纂成册。

第四版的格式、体例和章节基本上沿袭第三版，只是增加了“塑料安全与环保法规”，并列为章。此外，考虑到本书的主要读者是塑料加工业界的技术员、技术工人和企业管理人员，因而本书把参考文献省略了，但在书中仍保留了论文的出处，以便研发人员可以查找。

本书内容丰富、翔实，理论阐述简明易懂，深入浅出；实践经验真实可靠，密切结合生产实际。既有前沿性研究成果，又有大量的生产线经验总结。因而本书既可作为专业培训教材，也是专业人员扩展知识、增长才干的参考读物。

编者

2016.8

第三版前言

在过去几年中，全球包括中国的塑料行业经历了一段飞速发展的繁荣期，特别是中国这个“世界工厂”展示出的蓬勃生机吸引着全球包括从原料、机械供应商到塑料加工商们的眼球。对于处在全球经济一体化浪潮中的中国塑料行业来说，如何在与国外同行的竞争中保持高增长率的发展势头，如何面对世界能源危机带来的一系列压力，如何进一步发挥塑料对各行各业以及人们生活的积极作用，如何解决塑料带来的回收、污染等问题，任重而道远！

2008年我国塑料用合成树脂产量约1700万吨/年，进口约1600万吨/年，表观消耗量达5191万吨/年，已步入世界塑料消耗大国，消耗量仅次于美国。塑料助剂的表观需求量也将由1999年的157万吨/年增长到245万吨/年，发展空间很大。特别是一些无毒、无污染的塑料助剂以及功能性助剂的需求量将迅速增长。

近年来国家对基础设施的投入加大，很大程度上为塑料在建材领域的推广应用创造了条件，为塑料行业的不断提升提供了良好的政策基础。

由于对REACH法规等贸易法则缺乏足够认识而没有积极应对，因而将会显示出被动局面，并影响我们的对外贸易。为了应对国外的相关法令、法规，顺应人们对环境保护意识的要求，我国政府部门也制定了一系列相关法令、法规。这些法规、指令的出台给我国的助剂行业带来了极大的挑战，同时也使塑料助剂品种的升级换代成为必然趋势。

塑料助剂新品种的不断开发极大地促进了塑料在增强、增韧、阻燃、耐候、耐腐蚀、抗静电、抗菌和多功能化等方面的作用，提高了塑料的性能和应用范围，从而推动了塑料工业的进一步发展。随着人们对塑料产品质量、性能要求的提高，开发高效、多功能的塑料添加剂产品已经成为国内外企业及大公司的投资重点。近几年来，塑料助剂行业大部分企业根据市场需求，积极开发新产品，革新工艺，提高产品质量，适应经济形势的发展对企业提出的要求。高效、特效、无毒、无公害、复配多功能化是塑料添加剂总的发展趋势。

随着市场对塑料制品需求的扩大，特别是在建筑材料、汽车部件、电子电器等行业中，对塑料制品的要求也越来越高,新的塑料加工工艺不断出现。

为了应对新的国际形势，也为了提高塑料加工业与助剂行业的技术水平，2005～2009年间，以中国塑料加工工业协会塑料助剂专业委员会为主体举办了多次“塑料助剂与配方设计技术”研讨会，本书第三版的内容有70％是选用近五年特别是近两年研讨会的授课内容整理而成。

本书力求内容翔实，理论阐述深入浅出，密切结合生产实际。因而既可作为培训教材，也是专业人员扩展知识增长才干的参考读物。

在编辑过程中倘有遗漏和不足之处，还望读者不吝赐教。

编者

2010年4月

本书重点介绍了塑料助剂与配方设计相关技术，具体内容包括塑料安全与环保法规,塑料改性技术,塑料增韧改性,增塑剂,阻燃剂,热稳定剂,抗冲改性剂和加工助剂,润滑剂,抗氧剂与光稳定剂,塑料着色剂与功能母料,抗静电剂,抗菌剂,稀土助剂,转矩流变仪,填充与复合,废旧塑料回收利用,应用技术。

本版更新的重点是塑料助剂的安全性和环保性法规;塑料助剂的“绿色、低碳、循环、生态”发展；塑料助剂的导电、导热、耐温、抗菌、防霉、高韧、超强、阻燃等多功能化。

本书是塑料行业业内人员，特别是材料研究、配方设计、制造加工、管理、销售、教学人员的之书，也是广大塑料使用人员重要的参考书籍，还可作为自学教材。

第1章塑料安全与环保法规1

1.1概述1

1.1.1“十三五”时期塑料行业的任务1

1.1.2塑料制品的安全和环保要求2

1.2我国与欧盟塑料助剂法规标准体系的比较2

1.2.1塑料助剂概况2

1.2.2欧盟塑料助剂中有毒有害物质的管控法规3

1.2.3我国发布的塑料助剂相关的法律法规5

1.2.4我国与欧盟塑料助剂法规体系的对比8

1.3欧洲食品包装材料法规目前的动态9

1.3.1引言9

1.3.2欧盟的相关法规结构9

1.3.3欧洲几个重要立法目前的动态10

1.4国内外管理化学品和阻燃剂的法律法规及阻燃剂的发展方向12

1.4.1阻燃剂简介12

1.4.2化学品风险13

1.4.3阻燃剂风险来源13

1.4.4世界主要国家或地区或行业管理化学品的法律法规14

1.4.5阻燃剂的发展趋势19

1.5阻燃剂的限制法规及发展趋势20

1.5.1限用或禁用阻燃剂的法律法规20

1.5.2绿色替代产品及阻燃剂的发展方向24

1.6塑料制品的安全和环保要求与抗氧剂的选择和应用26

1.6.1塑料制品的安全性和环保性法律、法规要求与塑料抗氧剂26

1.6.2《食品容器、包装材料用添加剂使用卫生标准》允许使用的抗氧剂28

1.7塑料着色安全性及国内外主要法规要求33

1.7.1颜料在塑料着色中的安全性33

1.7.2塑料着色国内外的法规以及相应的要求和标准39

1.7.3现状和风险分析及如何应对国际相关化学要求51

第2章塑料改性技术53

2.1改性塑料配方功效的技术优化53

2.1.1改性塑料配方研发的误区——服药模式53

2.1.2基础树脂的正确选择是改性塑料功效的保障54

2.1.3多功能改性塑料配方组分的简约化55

2.1.4小结58

2.2塑料加工助剂与功能塑料的环境友好化58

2.2.1概述58

2.2.2有毒、有害元素和化合物的替代技术是改性塑料的主题之一59

2.2.3塑料助剂绿色化是实现塑料材料环境友好化的前提60

2.2.4实现塑料功能化的核心是塑料加工助剂62

2.2.5几种典型的塑料加工助剂的技术发展方向63

2.2.6铝体系绿色化工助剂及其功能塑料产业链64

2.2.7制订相关行业标准的必要性和可行性65

2.3塑料助剂与塑料改性66

2.3.1概述66

2.3.2塑料填充改性67

2.3.3偶联剂70

2.3.4塑料增强改性71

2.3.5聚合物共混改性76

2.3.6不相容聚合物体系的增容77

2.3.7塑料功能助剂的应用现状和发展趋势78

2.4改性塑料绿色化发展的技术研究方向81

2.4.1改性塑料的发展状况81

2.4.2技术发展趋势81

2.5PC／ABS合金新型高效相容剂84

2.5.1概述84

2.5.2实验原料与设备85

2.5.3相容剂对PC／ABS合金力学性能影响85

2.5.4合金外观性能86

2.5.5结论87

2.6嵌段及接枝共聚物相容剂的研究与应用87

2.6.1相容剂作用原理87

2.6.2相容剂的研究进展87

2.6.3相容剂的应用研究88

第3章塑料增韧改性91

3.1塑料的增韧增强与增刚91

3.1.1概述91

3.1.2增韧机理及影响因素92

3.1.3增韧、增刚体系的研究93

3.1.4小结102

3.2塑料/橡胶共混物的相结构与增韧作用102

3.2.1橡胶的相结构与增韧作用的关系102

3.2.2界面结构与增韧作用的关系105

3.2.3塑料基体的性质与增韧机理之间的关系107

3.2.4粉末橡胶对塑料的增韧作用110

3.3PP/EPDM/滑石粉微孔发泡复合材料制备和性能114

3.3.1实验原料与设备114

3.3.2滑石粉含量对PP/EPDM/滑石粉微孔发泡制品微观形态的影响115

3.3.3滑石粉含量对PP/EPDM/滑石粉微孔发泡复合材料力学性能的影响115

3.3.4结论118

3.4EVA/LLDPE/纳米白炭黑的结构与性能研究118

3.4.1实验原料及试样制备118

3.4.2改性纳米白炭黑的红外表征119

3.4.3力学性能分析120

3.4.4热稳定性能分析121

3.4.5复合材料的热氧老化性分析122

3.4.6改性纳米白炭黑对EVA/LLDPE复合体系熔体流动速率的影响123

3.4.7结论123

3.5聚丙烯/硅灰石复合材料的改性124

3.5.1概述124

3.5.2硅灰石的表面处理及其在PP中的应用125

3.5.3工艺条件对PP/硅灰石性能的影响126

3.5.4硅灰石与其他聚合物复合改性PP126

3.6高熔体强度聚丙烯的制备及配方研究128

3.6.1实验原料与试样制备129

3.6.2结果与讨论130

3.6.3结论133

第4章增塑剂134

4.1非邻苯二甲酸结构增塑剂的合成及其应用进展134

4.1.1概述134

4.1.2新型环保非邻苯类增塑剂134

4.1.3新型环保非邻苯类增塑剂的应用137

4.1.4结论141

4.2环保型塑料增塑剂研究进展141

4.2.1概述141

4.2.2环保增塑剂142

4.2.3结论146

4.3环境友好型高分子增塑剂增塑聚氯乙烯研究与应用进展146

4.3.1常用增塑剂的分类与特点146

4.3.2高分子增塑剂在PVC中的应用进展147

4.3.3结论149

4.4聚酯增塑剂在PVC电缆料配方中的应用149

4.4.1实验部分149

4.4.2结果与讨论150

4.5食品级增塑剂乙酰化单甘油脂肪酸酯（ACETEM）的应用研究151

4.5.1实验部分152

4.5.2结果与讨论153

4.5.3结论157

第5章阻燃剂159

5.1阻燃剂的功能与重点品种应用技术159

5.1.1阻燃机理及阻燃技术159

5.1.2阻燃剂应用技术161

5.2有机磷酸酯阻燃剂发展现状与展望164

5.2.1概述164

5.2.2磷酸酯阻燃剂165

5.2.3膦酸酯阻燃剂166

5.2.4氧化膦阻燃剂167

5.2.5次膦酸酯阻燃剂167

5.2.6有机磷杂环化合物阻燃剂167

5.2.7结论168

5.3含磷高分子阻燃剂的研究进展169

5.3.1双螺环型聚磷酸酯阻燃剂169

5.3.2含DOPO的含磷高分子阻燃剂170

5.3.3含氮的聚磷酸酯阻燃剂171

5.3.4醇酚类聚磷酸酯阻燃剂172

5.4无卤膨胀型阻燃电缆料的研究进展173

5.4.1概述173

5.4.2线缆火灾产生的原因及其危害174

5.4.3国内外发展现状175

5.4.4无卤阻燃电缆料基体树脂176

5.4.5电缆料用无卤阻燃剂177

5.4.6无卤膨胀型阻燃聚烯烃电缆料179

5.5家电用含溴阻燃塑料的替代技术179

5.5.1国内外卤系阻燃剂的生产及应用概况180

5.5.2家电用阻燃塑料中溴系阻燃剂的替代技术180

5.5.3含溴阻燃聚合物材料技术开发展望185

5.6聚丙烯用阻燃剂的应用研究185

5.6.1水合金属化合物阻燃剂185

5.6.2磷系阻燃剂186

5.6.3硅系阻燃剂187

5.6.4膨胀型阻燃剂187

5.6.5纳米阻燃剂188

5.7聚苯乙烯阻燃研究进展189

5.7.1概述189

5.7.2添加型阻燃剂阻燃189

5.7.3化学改性聚苯乙烯赋予其阻燃性能192

5.7.4发展动向与展望192

5.8硅系阻燃剂的研究进展192

5.8.1有机硅系阻燃剂的研究现状192

5.8.2无机硅系阻燃剂的研究现状195

5.8.3结论与展望196

第6章热稳定剂197

6.1聚氯乙烯热稳定剂研究新进展197

6.1.1热稳定剂作用机理197

6.1.2PVC热稳定剂的种类及应用198

6.1.3发展与展望201

6.2PVC环保Ca/Zn热稳定剂的研究进展及应用前景202

6.2.1PVC的降解机理202

6.2.2Ca/Zn复合热稳定剂作用机理203

6.2.3Ca/Zn类热稳定剂及其增效剂研究进展204

6.2.4PVC环保Ca/Zn热稳定剂的应用前景207

6.3新型钙锌复合热稳定剂的研究与应用207

6.3.1实验部分208

6.3.2结果与讨论209

6.3.3结论215

6.4PVC用有机化合物基热稳定剂215

6.4.1有机化合物基热稳定剂的定义216

6.4.2国外研