高聚物成型工藝學(xué)課件-添加劑

添加劑高分子材料是以聚合物為主體的多相復(fù)合體系添加配合劑的目的滿(mǎn)足性能上的要求滿(mǎn)足成型加工上的要求滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)上的要求聚合物（樹(shù)脂）--塑料的主要成分，決定制品的基本性能添加劑的選用原則：1、與高分子的配伍性能長(zhǎng)期、穩(wěn)定、均勻地分散在制品中發(fā)揮作用無(wú)機(jī)填料和顏料要求細(xì)度小，分散性好高分子不受添加劑影響而加速老化，且添加劑不受高分子化合物分解產(chǎn)物的影響。2、耐久性3、加工適應(yīng)性4、制品功能性制約5、考察其協(xié)同作用和相抗作用6、經(jīng)濟(jì)性各種添加劑在高分子材料中的功能不一功能添加劑類(lèi)別加工性能增塑劑、潤(rùn)滑劑、熱穩(wěn)定劑、加工助劑力學(xué)性能增塑劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、增韌劑、固化劑老化性能抗氧劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑降低成本填充劑、增容劑其它性能發(fā)泡劑、阻燃劑、偶聯(lián)劑、抗靜電劑物料的混合和分散機(jī)理

塑料制品生產(chǎn)中，只有少數(shù)聚合物（樹(shù)脂）可單獨(dú)使用，而大部分的聚合物（樹(shù)脂）必須與其它物料混合，進(jìn)行配料后才能應(yīng)用與加工。高分子材料千差萬(wàn)別，成型工藝各不相同，但成型準(zhǔn)備工藝的關(guān)鍵是靠混合來(lái)形成均勻的混合物。

將原料各組分相互分散以獲得成分均勻物料的過(guò)程。混合的目的：就是使原來(lái)兩種或兩種以上各自均勻分散的物料，從一種物料按可接受的概率分布到另一種物料中去，以便得到組成均勻的混合物。1、混合作用機(jī)理（1）擴(kuò)散

利用物料各組分的濃度差，推動(dòng)構(gòu)成各組分的微粒，從濃度較大的區(qū)域中向較小的區(qū)域遷移，以達(dá)到組成均一。對(duì)固體物料而言，除非在較高溫度下才有此作用，一般都不甚顯著；而在聚合物熔體中的擴(kuò)散是一個(gè)比較慢的過(guò)程，對(duì)在擠出機(jī)中的混合影響很小。只有固體和液體、液體與液體之間的擴(kuò)散才較大，若物料層很薄時(shí)，雖擴(kuò)散速度很小，但很顯著。升高溫度，增加接觸面積，減少料層厚度有利于擴(kuò)散作用的進(jìn)行。混合一般是靠擴(kuò)散、對(duì)流、剪切三種作用來(lái)完成的。（2）對(duì)流兩種物料相互向各自占有的空間進(jìn)行流動(dòng)，以期達(dá)到組成均一；機(jī)械力的攪拌，即是使物料作不規(guī)則流動(dòng)而達(dá)到對(duì)流混合的目的。（3）剪切依靠機(jī)械的作用產(chǎn)生的剪切力，促使物料組分均一的混合過(guò)程。物料在力的作用下，上平面和下平面之間發(fā)生了相對(duì)的平行移動(dòng)，結(jié)果物料塊變形，被偏轉(zhuǎn)或拉長(zhǎng)；在這個(gè)過(guò)程中體積沒(méi)有發(fā)生變化，只是截面變細(xì)，向傾斜方向伸長(zhǎng)，從而使表面積增大，分布區(qū)域擴(kuò)大，因而進(jìn)入另外的物料塊中，占有的空間機(jī)會(huì)加大，滲進(jìn)別的物料中可能性增加，因而達(dá)到混合均勻的目的?；旌闲Чc剪切力的方向是否改變、剪切速率的大小有關(guān)。利用剪切力的混合作用，特別適用于塑性物料，因?yàn)樗苄晕锪险扯却?，流?dòng)性差，不能粉碎增加粉碎程度，應(yīng)用剪切作用時(shí)，剪切力的距離總是很小，因此物料在變形的過(guò)程中，即很均勻地被分散在整個(gè)物料中在實(shí)際混合中，擴(kuò)散、對(duì)流和剪切三種作用通常是共同作用，只是在一定條件下，其中的某一種占有優(yōu)勢(shì)而已，但不管哪種作用，除了造成層內(nèi)流動(dòng)外，還應(yīng)造成層間流動(dòng)，才能達(dá)到最好的混合效果。2、混合程度評(píng)價(jià)混合是否均勻，質(zhì)量是否達(dá)到預(yù)期的要求，混合終點(diǎn)的判斷等，都涉及到混合的效果。衡量混合效果的辦法，隨物料性狀而不同。（1）液體物料的混合效果可以分析混合物不同部分的組成，其各部分的組成與平均組成相差的懸殊情況。如懸殊小則混合效果好，反之則差。對(duì)于固體或塑性物料應(yīng)考察其組成的均勻程度和物料的分散程度。（2）固體及塑性物料的混合效果a分散程度經(jīng)混合后原始物料相互分散，不再象混合前那樣同類(lèi)物料完全聚集在一起。實(shí)踐證明，各占一半的兩種組分混合后，兩種粒子間也難于形成均勻的相互間隔成為有序排列那樣的情況（2）、（3）分布很可能。b組成的均勻程度指混入物所占物料的比率與理論或總體比率的差異。從混合物各部分取多個(gè)試樣進(jìn)行分析，平均結(jié)果愈接近總體比率，混合程度愈高。一般混合組分的粒子愈細(xì)，其表面積愈大，愈有利于得到較高的均勻分散程度。實(shí)際生成中應(yīng)視配制物料的種類(lèi)和使用要求來(lái)掌握混合程度。配方設(shè)計(jì)1、高分子材料制品設(shè)計(jì)的原則與程序1）制品設(shè)計(jì)制品要求形狀結(jié)構(gòu)性能選用高分子材料制定生產(chǎn)工藝配方2）設(shè)計(jì)原則實(shí)用—按照使用要求高效—能夠成型加工、加工性好、生產(chǎn)效率高經(jīng)濟(jì)—成本低(1)配方設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問(wèn)題加什么、加多少、協(xié)調(diào)效應(yīng)，總之既要符合使用性能、又要適應(yīng)加工性能。(2)配方制定過(guò)程基本配方性能配方實(shí)用配方基本配方：主體＋交聯(lián)劑＋穩(wěn)定劑（盡可能簡(jiǎn)單）試驗(yàn)所加的配合劑的合理性，包括種類(lèi)、用量（要求用量要穩(wěn)妥）性能配方：基本配方＋性能體系針對(duì)某種性能要求：往往專(zhuān)門(mén)提高某一（些）性能實(shí)用配方:性能配方＋加工體系、成本體系考慮原料來(lái)源、生產(chǎn)的可行性和經(jīng)濟(jì)性，要全面考慮。4）配方的組成主體部分聚合物交聯(lián)體系交聯(lián)劑、促進(jìn)劑、活性劑、防焦劑穩(wěn)定體系熱穩(wěn)定劑、抗氧劑性能體系增塑劑、補(bǔ)強(qiáng)劑、增韌劑、防老劑、發(fā)泡劑、著色劑加工體系增塑劑、潤(rùn)滑劑成本體系填充劑5)配方的表示方法①重量比：以聚合物的量為基準(zhǔn)（100份）此表示法最常見(jiàn)（論文、科研）②重量百分?jǐn)?shù)：已配方的總重量為100，其它各組分占多少，便于備料與計(jì)算成本。③體積百分?jǐn)?shù)：各組分體積總和為100，有利于計(jì)算體積成本。④生產(chǎn)配方：按照生產(chǎn)設(shè)備每一次投料量計(jì)算各組分需要多少，此表示法便于生產(chǎn)操作。配方實(shí)例見(jiàn)P107-1222、配料工藝簡(jiǎn)介1）粉料和粒料的配制粉料和粒料的配制一般分為四步。（1）原料的準(zhǔn)備包括原料的預(yù)處理、稱(chēng)量及輸送。預(yù)處理：過(guò)篩吸磁，除去雜質(zhì)；潤(rùn)性物料混合前，增塑劑的預(yù)熱；漿料或母料的制備。稱(chēng)量：保證準(zhǔn)確性，進(jìn)行復(fù)稱(chēng)。輸送：液態(tài)原料高位槽

固體粉料高位料倉(cāng)泵氣流（2）初混合是在聚合物熔點(diǎn)以下的溫度和較為緩和的剪切應(yīng)力下進(jìn)行的一種簡(jiǎn)單混合。混合時(shí)的加料次序：樹(shù)脂、增塑劑、由穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、染料等調(diào)制的混合物和其它固態(tài)填料等?；旌系慕K點(diǎn)一般憑經(jīng)驗(yàn)判斷，也可通過(guò)混合時(shí)間來(lái)控制。（3）初混物的塑煉塑煉的目的是為了改變物料的性狀，使物料在剪切力的作用下熱熔、剪切混合達(dá)到適當(dāng)?shù)娜彳浂群涂伤苄?，使各組分的分散更趨均勻，同時(shí)還依賴(lài)于這種條件來(lái)驅(qū)逐其中的揮發(fā)物及彌補(bǔ)樹(shù)脂合成中帶來(lái)缺陷（驅(qū)趕殘余單體、催化劑殘余體等），使有利于輸送和成型等。塑煉的工藝控制條件：塑煉溫度、時(shí)間、剪切力。塑煉的終點(diǎn)：測(cè)定試樣的均勻性和分散度、測(cè)定塑料試樣的撕裂強(qiáng)度。（4）塑煉物的粉碎和?；鬯楹土；际鞘构腆w物料在尺寸上得到減小；所不同的只是前者所成的顆粒大小不等，而后者比較整齊且具有固定形狀。粉料一般是將片狀塑煉物用切碎機(jī)先行初碎，而后再用粉碎機(jī)完成的。習(xí)題1.試分析下列配方，要求：（1）指出各成分在配方中的作用；（2）判斷制品的基本性能，并說(shuō)明相應(yīng)的理由。配方1：PVC樹(shù)脂（XS-4）100，鄰苯二甲酸二辛酯25，鄰苯二甲酸二丁酯8，環(huán)氧脂肪酸辛酯3，二月桂酸二丁基錫3，二氧化鈦3PVC樹(shù)脂（XS-4）：基體樹(shù)脂鄰苯二甲酸二辛酯：主增塑劑鄰苯二甲酸二丁酯：主增塑劑，與基體樹(shù)脂相容性?xún)?yōu)于DOP，但揮發(fā)性高

環(huán)氧脂肪酸辛酯：輔助增塑劑建有穩(wěn)定劑作用二月桂酸二丁基錫：透明穩(wěn)定劑體系二氧化鈦：顏料與光屏蔽劑配方2：PVC樹(shù)脂（XS-5）100，三鹽基硫酸鉛5，二鹽基亞磷酸鉛1.5，亞磷酸三苯酯0.5，硬質(zhì)酸鉛0.5，硬脂酸正丁酯0.3，石蠟0.3，氧化銻5PVC樹(shù)脂（XS-5）：基體樹(shù)脂三鹽基硫酸鉛：熱穩(wěn)定劑常與二鹽基亞磷酸鉛配合使用，主要用于硬質(zhì)PVC制備二鹽基亞磷酸鉛：熱穩(wěn)定劑，熱穩(wěn)定性低于前者，但耐候性好，總量2-7份亞磷酸三苯酯：輔助熱穩(wěn)定劑硬質(zhì)酸鉛：穩(wěn)定劑兼做潤(rùn)滑劑，有毒，易析出，透明性差硬脂酸正丁酯：內(nèi)潤(rùn)滑劑石蠟：潤(rùn)滑劑氧化銻：阻燃劑

預(yù)處理及混煉機(jī)械振動(dòng)直線(xiàn)篩

轉(zhuǎn)動(dòng)篩分設(shè)備預(yù)熱與干燥設(shè)備振動(dòng)流化床干燥機(jī)

高速離心噴霧干燥機(jī)第四章預(yù)處理及混煉機(jī)械立式砂磨機(jī)三輥研磨機(jī)開(kāi)煉機(jī)第四章預(yù)處理及混煉機(jī)械密煉機(jī)

橢圓形轉(zhuǎn)