塑胶制品的添加剂

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1、永續化學與生活永續化學與生活—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，可使無色之塑膠變為有色與不透明，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〈撥雲見月—起雲劑和塑化劑〉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。物變為交聯的熱固性塑膠。1839年固特異（Goodyear）發現硫黃使天然橡膠（聚異戊二烯）交聯而硬化（圖七）是開創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加成可用來交聯低分子量不飽和聚酯，科學月刊第四十四卷第八期635永續化學與生活圖七。使其交聯。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