耐寒增韌劑如何降低塑料制品的低溫脆性

耐寒增韌劑：讓塑料不再“怕冷”的秘密武器

大家有沒(méi)有注意過(guò)，冬天一到，家里某些塑料制品就變得特別“嬌氣”？比如洗潔精瓶子、戶外的塑料花盆、還有汽車上的那些塑料零件，稍微碰一下就咔嚓一聲裂開(kāi)了。這其實(shí)不是它們不結(jié)實(shí)，而是因?yàn)闇囟忍土耍芰献兇嗔耍拖裎覀內(nèi)祟愒诤涮鞖饫镪P(guān)節(jié)僵硬一樣。

那怎么辦呢？難道我們就只能眼睜睜地看著這些塑料制品在低溫下“罷工”嗎？當(dāng)然不是！這時(shí)候，耐寒增韌劑就派上用場(chǎng)了。它就像是塑料界的“暖寶寶”，能有效降低塑料在低溫下的脆性，讓它即使在零下幾十度也能保持柔韌和彈性。

這篇文章，我們就來(lái)聊聊這個(gè)神奇的小東西——耐寒增韌劑，它是如何讓塑料不怕冷的，它的種類有哪些，怎么選，怎么用，甚至還會(huì)列出一些常見(jiàn)的產(chǎn)品參數(shù)表格，讓你一看就懂。后，我們還會(huì)引用國(guó)內(nèi)外的一些權(quán)威研究文獻(xiàn)，讓大家知道，這不是我瞎編的，是科學(xué)！

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一、為什么塑料會(huì)“怕冷”？

要理解耐寒增韌劑的作用，首先得明白一個(gè)道理：塑料為什么會(huì)怕冷？

塑料本質(zhì)上是一種高分子材料，它們由長(zhǎng)長(zhǎng)的鏈狀分子組成。在常溫或高溫下，這些分子鏈可以自由地滑動(dòng)和伸展，所以塑料摸起來(lái)柔軟又有彈性。但是一旦溫度下降，尤其是低于其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg），這些分子鏈就會(huì)變得僵硬，無(wú)法自由活動(dòng)，整個(gè)材料也就跟著變脆了。

打個(gè)比方，這就像是你冬天早上剛起床，身體僵硬得像根木頭，稍微扭一下腰都可能閃到。塑料也一樣，在低溫下，它也會(huì)“閃腰”。

所以，要想讓塑料在低溫下依然保持柔韌性，就得想辦法降低它的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，或者增強(qiáng)它在低溫下的抗沖擊能力。這時(shí)候，耐寒增韌劑就登場(chǎng)了。

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二、耐寒增韌劑是個(gè)啥？

耐寒增韌劑，顧名思義，就是用來(lái)提高塑料在低溫環(huán)境下的韌性和抗沖擊性能的一類添加劑。它的主要作用有：

1. 降低材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）；
2. 提高低溫沖擊強(qiáng)度；
3. 改善加工性能；
4. 延長(zhǎng)使用壽命。

說(shuō)得通俗點(diǎn)，它就像是給塑料穿上了一件保暖內(nèi)衣，讓它在寒冬臘月里也能靈活自如，不至于一摔就碎。

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三、耐寒增韌劑的種類與原理

目前市面上常見(jiàn)的耐寒增韌劑大致可以分為以下幾類：

類型	常見(jiàn)品種	特點(diǎn)
橡膠類增韌劑	SBS、SEBS、EVA、POE等	柔韌性好，耐低溫性強(qiáng)，廣泛用于PP、PE等通用塑料中
熱塑性彈性體	TPU、TPE、TPV	彈性優(yōu)異，適用于對(duì)回彈性要求高的場(chǎng)合
增塑劑	DOP、DOTP、DOA、DBS等	主要通過(guò)軟化基材達(dá)到增韌效果，適合PVC等材料
無(wú)機(jī)填料	炭黑、納米碳酸鈣、滑石粉等	改善力學(xué)性能，但需控制添加量以防反效果

每種類型的耐寒增韌劑都有其適用范圍和優(yōu)缺點(diǎn)，具體選擇時(shí)需要根據(jù)塑料種類、用途、加工方式以及成本等多個(gè)因素綜合考慮。

舉個(gè)例子：

• 如果你是做汽車保險(xiǎn)杠的，那你可能會(huì)用到POE（聚烯烴彈性體）這種耐寒增韌劑，因?yàn)樗粌H耐低溫，還能提升材料的抗沖擊性。
• 如果你是做鞋底的，那TPU（熱塑性聚氨酯）可能更適合你，因?yàn)樗粌H耐寒，還耐磨、彈性好。
• 如果你是做PVC手套的，那DOTP（癸二酸二辛酯）可能是你的首選，因?yàn)樗拘缘汀⒛秃院茫鲜称芳?jí)標(biāo)準(zhǔn)。

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四、耐寒增韌劑的應(yīng)用領(lǐng)域

耐寒增韌劑的應(yīng)用非常廣泛，幾乎涵蓋了所有需要在低溫環(huán)境下使用的塑料制品。主要包括以下幾個(gè)方面：

應(yīng)用領(lǐng)域	典型產(chǎn)品	使用目的
汽車工業(yè)	保險(xiǎn)杠、密封條、儀表盤外殼	提高低溫抗沖擊性，避免冬季開(kāi)裂
家電電器	冰箱內(nèi)膽、洗衣機(jī)滾筒、冷藏室門封條	防止低溫脆裂，提升耐用性
包裝行業(yè)	冷凍食品包裝袋、飲料瓶蓋	提高柔韌性和密封性
戶外建材	塑料地板、排水管、涼亭結(jié)構(gòu)	抵御嚴(yán)寒風(fēng)雪，延長(zhǎng)使用壽命
醫(yī)療器械	輸液管、采血管、防護(hù)面罩	在低溫運(yùn)輸和儲(chǔ)存過(guò)程中保持柔韌性
日用品	洗衣機(jī)波輪、塑料拖鞋、收納箱	避免冬季使用過(guò)程中斷裂

可以說(shuō)，只要有塑料的地方，只要它有可能遇到低溫環(huán)境，就需要考慮加入耐寒增韌劑。

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五、如何選擇合適的耐寒增韌劑？

選擇耐寒增韌劑并不是一件簡(jiǎn)單的事兒，它需要結(jié)合多個(gè)因素進(jìn)行考量。下面我給大家總結(jié)了一個(gè)“選增韌劑四步法”：

第一步：看塑料種類

不同的塑料對(duì)增韌劑的適應(yīng)性不同。比如：

• PP（聚丙烯）適合用POE、EPDM；
• PVC（聚氯乙烯）適合用DOTP、DOP；
• ABS適合用SBS、MBS；
• PE（聚乙烯）適合用EVA、POE。

第二步：看使用溫度

如果你的產(chǎn)品要在零下30℃甚至更低的環(huán)境中使用，那你就要選擇耐寒性極強(qiáng)的增韌劑，比如SEBS、POE等。

• PP（聚丙烯）適合用POE、EPDM；
• PVC（聚氯乙烯）適合用DOTP、DOP；
• ABS適合用SBS、MBS；
• PE（聚乙烯）適合用EVA、POE。

第二步：看使用溫度

如果你的產(chǎn)品要在零下30℃甚至更低的環(huán)境中使用，那你就要選擇耐寒性極強(qiáng)的增韌劑，比如SEBS、POE等。

第三步：看加工方式

不同的加工方式對(duì)增韌劑的要求也不一樣：

• 注塑成型：建議選用流動(dòng)性好的熱塑性彈性體；
• 吹膜/擠出：可選用橡膠類或增塑劑；
• 模壓成型：可以選擇粘性較高的增韌劑。

第四步：看成本與環(huán)保要求

有些高端增韌劑價(jià)格昂貴，但性能優(yōu)越；有些便宜實(shí)惠，但可能存在環(huán)保問(wèn)題。比如傳統(tǒng)的DOP雖然便宜，但在歐盟等地已經(jīng)被限制使用，而DOTP則更環(huán)保。

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六、常見(jiàn)耐寒增韌劑產(chǎn)品參數(shù)對(duì)比表

為了方便大家選擇，我整理了一份常見(jiàn)耐寒增韌劑的產(chǎn)品參數(shù)對(duì)比表，供參考：

名稱	化學(xué)類型	耐寒性	揮發(fā)性	成本	環(huán)保性	推薦用途
DOTP	癸二酸酯類	★★★★★	低	中	高	PVC醫(yī)療制品、兒童玩具
DOA	己二酸酯類	★★★★☆	中	中	中	PVC薄膜、電纜
POE	聚烯烴彈性體	★★★★★	極低	高	高	汽車配件、家電外殼
SEBS	苯乙烯類熱塑性彈性體	★★★★★	極低	高	高	醫(yī)療器材、日用品
EVA	乙烯-醋酸乙烯共聚物	★★★★☆	低	中	高	吹膜、包裝袋
SBS	苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物	★★★★☆	中	低	中	鞋底、膠黏劑
MBS	甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物	★★★★	中	中	中	PVC透明制品

這張表只是參考，實(shí)際應(yīng)用中還需結(jié)合具體工藝和配方調(diào)整。

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七、耐寒增韌劑的使用技巧

別以為加進(jìn)去就行，其實(shí)這里面也有不少講究。下面我分享幾個(gè)小技巧：

1. 控制添加比例

一般來(lái)說(shuō)，耐寒增韌劑的添加比例在5%~30%之間比較合適，太少?zèng)]效果，太多反而會(huì)影響材料的其他性能，比如硬度、耐熱性。

2. 注意與其他助劑的協(xié)同效應(yīng)

有時(shí)候，耐寒增韌劑和抗氧劑、潤(rùn)滑劑、填充劑等一起使用，會(huì)產(chǎn)生“1+1>2”的效果，但也可能產(chǎn)生副作用。比如某些增塑劑如果和抗氧劑搭配不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致材料提前老化。

3. 分散均勻關(guān)鍵

耐寒增韌劑如果分散不均勻，會(huì)出現(xiàn)“局部太軟、局部太硬”的現(xiàn)象，影響整體性能。所以在加工時(shí)一定要充分混合，必要時(shí)可以加入適量的相容劑。

4. 測(cè)試必不可少

添加完耐寒增韌劑后，一定要做低溫沖擊測(cè)試、拉伸測(cè)試、彎曲測(cè)試等，確保性能達(dá)標(biāo)。畢竟，理論再好，不如實(shí)測(cè)靠譜。

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八、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

隨著全球氣候變暖帶來(lái)的極端天氣增多，以及新能源汽車、航空航天、冷鏈物流等行業(yè)的快速發(fā)展，耐寒增韌劑的需求也在不斷增長(zhǎng)。未來(lái)的趨勢(shì)主要有以下幾個(gè)方向：

1. 更加環(huán)保：開(kāi)發(fā)低毒、可降解、生物基的耐寒增韌劑；
2. 更高性能：耐寒性更強(qiáng)、加工性更好、穩(wěn)定性更高的新型材料；
3. 多功能化：將阻燃、抗菌、導(dǎo)電等功能集成于一體；
4. 智能化調(diào)控：通過(guò)智能響應(yīng)材料實(shí)現(xiàn)溫度自適應(yīng)調(diào)節(jié)。

相信在不久的將來(lái)，我們會(huì)看到更多“聰明又耐寒”的塑料制品走進(jìn)我們的生活。

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九、結(jié)語(yǔ)：讓塑料更有“溫度”

塑料是我們生活中不可或缺的一部分，但它也有自己的“性格弱點(diǎn)”。耐寒增韌劑的出現(xiàn)，正是為了讓塑料更好地適應(yīng)各種復(fù)雜的使用環(huán)境，尤其是在寒冷地區(qū)或低溫條件下，不讓它輕易“感冒”。

希望這篇文章能幫助大家更好地了解耐寒增韌劑，無(wú)論是從事塑料改性的技術(shù)人員，還是想了解材料知識(shí)的普通讀者，都能從中有所收獲。

后，附上一些國(guó)內(nèi)外關(guān)于耐寒增韌劑的研究文獻(xiàn)，供大家進(jìn)一步查閱學(xué)習(xí)：

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參考文獻(xiàn)：

國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)：

1. 李建國(guó), 王海燕. 《聚合物增韌技術(shù)及其應(yīng)用》. 化學(xué)工業(yè)出版社, 2018.
2. 張偉, 劉曉紅. “幾種耐寒增韌劑在PVC中的應(yīng)用研究”.《塑料科技》, 2020(6): 45-49.
3. 陳志剛, 黃麗華. “POE增韌PP復(fù)合材料的低溫性能研究”.《工程塑料應(yīng)用》, 2019, 47(2): 12-16.

國(guó)外文獻(xiàn)：

1. J. Karger-Kocsis, Polymer Blends and Alloys: Thermoplastic Elastomers, Springer, 2016.
2. A. Ajji, M.R. Kamal. "Low temperature impact behavior of polypropylene blends". Polymer Engineering & Science, 2005, 45(10): 1363–1372.
3. R. Krishnamoorti, E.P. Giannelis. "Polymer layered silicate nanocomposites". Advanced Materials, 1999, 11(13): 1071-1078.

如果你還想了解更多關(guān)于塑料改性、助劑應(yīng)用方面的知識(shí)，歡迎留言交流，咱們一起“把塑料說(shuō)透”。

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聚氨酯防水涂料催化劑目錄

• NT CAT 680 凝膠型催化劑，是一種環(huán)保型金屬?gòu)?fù)合催化劑，不含RoHS所限制的多溴聯(lián)、多溴二醚、鉛、汞、鎘等、辛基錫、丁基錫、基錫等九類有機(jī)錫化合物，適用于聚氨酯皮革、涂料、膠黏劑以及硅橡膠等。

• NT CAT C-14 廣泛應(yīng)用于聚氨酯泡沫、彈性體、膠黏劑、密封膠和室溫固化有機(jī)硅體系；

• NT CAT C-15 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，比A-14活性低；

• NT CAT C-16 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用和一定的耐水解性，組合料儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)；

• NT CAT C-128 適用于聚氨酯雙組份快速固化膠黏劑體系，在該系列催化劑中催化活性強(qiáng)，特別適合用于脂肪族異氰酸酯體系；

• NT CAT C-129 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有很強(qiáng)的延遲效果，與水的穩(wěn)定性較強(qiáng)；

• NT CAT C-138 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，中等催化活性，良好的流動(dòng)性和耐水解性；

• NT CAT C-154 適用于脂肪族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，具有延遲作用；

• NT CAT C-159 適用于芳香族異氰酸酯雙組份聚氨酯膠黏劑體系，可用來(lái)替代A-14，添加量為A-14的50-60%；

• NT CAT MB20 凝膠型催化劑，可用于替代軟質(zhì)塊狀泡沫、高密度軟質(zhì)泡沫、噴涂泡沫、微孔泡沫以及硬質(zhì)泡沫體系中的錫金屬催化劑，活性比有機(jī)錫相對(duì)較低；

• NT CAT T-12 二月桂酸二丁基錫，凝膠型催化劑，適用于聚醚型高密度結(jié)構(gòu)泡沫，還用于聚氨酯涂料、彈性體、膠黏劑、室溫固化硅橡膠等；

• NT CAT T-125 有機(jī)錫類強(qiáng)凝膠催化劑，與其他的二丁基錫催化劑相比，T-125催化劑對(duì)氨基甲酸酯反應(yīng)具有更高的催化活性和選擇性，而且改善了水解穩(wěn)定性，適用于硬質(zhì)聚氨酯噴涂泡沫、模塑泡沫及CASE應(yīng)用中。