塑料配方設(shè)計(jì)

1、塑料配方技術(shù),PVC具有什么特性 ？,本章 學(xué)習(xí)目的： 1、理解塑料配方的意義和內(nèi)容； 2、掌握塑料配方設(shè)計(jì)的原則、方法和表示； 3、初步學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)和分析塑料配方，并熟悉塑料配方的實(shí)施方法和過(guò)程； 4、理解母料的概念和組成。,第一節(jié) 塑料配方設(shè)計(jì) 一、 塑料配方設(shè)計(jì)的意義 塑料材料是由合成樹脂和助劑構(gòu)成，配方的意義就在于合理選擇樹脂和助劑，優(yōu)化并確定助劑的用量，使獲得的塑料材料具有較高的性能價(jià)格比，既能滿足制品的使用要求和經(jīng)濟(jì)要求，又能滿足成型加工的需要。,（1）改善成型加工性能 合理選擇增塑劑、潤(rùn)滑劑和加工改性劑可改善物料在成型加工中的流動(dòng)性，防止熔體與加工機(jī)械表面的粘連。 在常用塑料中，PV

2、C是典型的必須進(jìn)行加工改性的樹脂。 而對(duì)于一般樹脂若進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸づ浞皆O(shè)計(jì)，也可提高制品的表面光澤度，起到節(jié)能增效的作用。,（2）改善制品的使用性能 制品使用環(huán)境千差萬(wàn)別，往往單一品種的樹脂性能很難滿足，必須對(duì)某些性能進(jìn)行改進(jìn)。如PP耐光、熱老化配方；PA耐磨性能要求更高的場(chǎng)合，則需加入二硫化鉬、石墨和PTFE粉末來(lái)提高其耐磨性。 通過(guò)增強(qiáng)、交聯(lián)、偶聯(lián)、共混等手段來(lái)提高和改善塑料材料的力學(xué)性能已十分普遍。,（3）賦予制品新的性能 配方設(shè)計(jì)在很大程度上可以彌補(bǔ)塑料本身的不足，賦予制品新的性能。 從簡(jiǎn)單的著色到賦予其珠光寶氣；從一般抗靜電到導(dǎo)電材料；從易燃到自息抑煙；從“白色污染”到生物降解等等，

3、可以說(shuō)塑料配方在功能化方面起著重要作用。,（4）降低成本 合理的性能價(jià)格比是企業(yè)追求的目標(biāo)。從塑料配方設(shè)計(jì)方面來(lái)說(shuō)，主要是降低制品原材料成本，其途徑大致有三個(gè)方面： 一是選擇成本較低的助劑; 二是減輕制品重量; 三是對(duì)相對(duì)價(jià)格較低的塑料材料進(jìn)行改性 以替代價(jià)格較高的塑料品種及功能塑料。 常用的填充、發(fā)泡、增強(qiáng)、功能化配方即屬于此類。,二、塑料配方設(shè)計(jì)原則 1.滿足制品的使用性能要求 （1）充分了解制品的用途 要滿足制品的使用性能要求，首先要充分了解制品的用途，只有這樣才能合理選擇樹脂和助劑，科學(xué)地制定出塑料配方。,：,（2）合理確定材料和制品的性能指標(biāo) 配方的好壞是由所得材料和制品的具體指標(biāo)來(lái)

4、體現(xiàn)的，在確定各項(xiàng)性能指標(biāo)時(shí)要充分利用現(xiàn)有的國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，使之盡可能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。 性能指標(biāo)也可根據(jù)供需雙方的要求協(xié)商制定。在制定性能指標(biāo)時(shí)，務(wù)必要對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的含義及使用條件有深刻的理解，并考慮配方所要適應(yīng)的環(huán)境因素，防止不切實(shí)際的性能指標(biāo)出現(xiàn)。,（3）對(duì)日用品要關(guān)注現(xiàn)階段消費(fèi)者的具體要求，使產(chǎn)品具有鮮明的時(shí)代特征。 2.保證制品順利成型加工 保證制品順利成型加工，就是要求配方能適應(yīng)產(chǎn)品成型加工工藝及設(shè)備和模具的特點(diǎn)，使物料在塑化、剪切中不產(chǎn)生或少產(chǎn)生揮發(fā)和分解現(xiàn)象，同時(shí)使物料的流變特性與設(shè)備和模具相匹配。,3.充分考慮助劑與樹脂及多種助劑之間的相互聯(lián)系與作用 （1）助劑與樹脂的相容性 一般各

5、種助劑與特定樹脂之間都有一定的相容性范圍，超出這個(gè)范圍助劑會(huì)析出，形成所謂“噴霜”或“出汗”的現(xiàn)象。 （2）助劑對(duì)制品性能的影響 （3）充分發(fā)揮助劑間的協(xié)同效應(yīng),4.合理的性能價(jià)格比 配方設(shè)計(jì)者往往追求產(chǎn)品的性能完美，而企業(yè)則更注重產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益，因而，時(shí)常造成有些配方由于成本過(guò)高而不能投入實(shí)際生產(chǎn)。 使配方具有合理的性能價(jià)格比是十分重要的。一般，在不影響或?qū)χ饕阅苡绊懖淮蟮那闆r下，應(yīng)盡量降低配方成本，以保證制品的經(jīng)濟(jì)合理性。,三、塑料配方設(shè)計(jì)方法 塑料配方設(shè)計(jì)是選擇樹脂和助劑并優(yōu)化確定其用量的過(guò)程，要完成這一過(guò)程需要掌握豐富的塑料原材料及助劑的相關(guān)知識(shí)，并遵循樹脂和助劑的選用原則。 （1）

6、黃金分割法 X/L0.618 b/a =a/(a+b) 0.382/0.6180.618/1,：,逐漸縮小實(shí)驗(yàn)范圍，獲得最佳配方。,黃金分割法在生活、音樂、建筑、攝影、科學(xué)等諸多領(lǐng)域均有應(yīng)用。,（2）爬山法 指配方設(shè)計(jì)者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或現(xiàn)有的配方，作為起點(diǎn)，進(jìn)行逐漸增量或逐漸減量的方法，找到最佳用量。,：,助劑用量,四、塑料配方的計(jì)量表示 配方就是一份表示塑料原材料和各種助劑用量的配比表，正確地將各組分的用量表示出來(lái)很重要，一個(gè)精確、清晰的塑料配方計(jì)量表示，會(huì)給實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)中的配料、混合帶來(lái)極大的方便，并可大大減少因計(jì)量差錯(cuò)造成的損失。 塑料配方的計(jì)量表示有不同的方法，常用的表示方法如表15-4所示。

7、,質(zhì)量份數(shù)表示法是以樹脂的質(zhì)量為100份，其它組分的質(zhì)量份數(shù)均表示相對(duì)樹脂質(zhì)量份數(shù)的用量。 這是最常用的塑料配方表示方法，常稱為基本配方，主要用于配方設(shè)計(jì)和試驗(yàn)階段。,質(zhì)量百分?jǐn)?shù)法是以物料總量為100%，樹脂和各組分用量均以占總量的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。 這種配方表示法可直接由基本配方導(dǎo)出，用于計(jì)算配方原料成本和配方分析較為方便。生產(chǎn)配方便于實(shí)際生產(chǎn)實(shí)施，一般根據(jù)混合塑化設(shè)備的生產(chǎn)能力和基本配方的總量來(lái)確定。,第二節(jié) 常用塑料配方舉例 一、塑料成型加工配方 二、塑料抗老化配方 三、填充塑料配方,重點(diǎn)是掌握PVC成型加工配方體系,重點(diǎn)了解塑料母料的特點(diǎn),一、塑料成型加工配方 塑料成型加工配方體系： 是從

8、物料的熔體塑化特性、熱分解溫度高低、熔體流變行為方面改善塑料材料的成型加工性能，使之順利成型為各類產(chǎn)品。,塑料材料中哪種物料成型加工困難，需要進(jìn)行成型加工配方體系設(shè)計(jì)呢？,PVC是需要進(jìn)行成型加工配方體系設(shè)計(jì)的最典型例子。,1、軟質(zhì)PVC配方 （1）軟PVC制品 主要有壓延和吹塑薄膜、擠出軟管、壓延和涂覆人造革、電線電纜、注塑鞋類以及各類糊制品。 （2）選用樹脂 一般選用PVC-SG14型樹脂？,增塑劑加入后增大了PVC大分子間的距離，削弱了分子間力，降低了熔體黏度，使成型加工得以順利進(jìn)行，也使制品變得柔軟。,(3)軟PVC制品配方核心： 增塑體系 穩(wěn)定體系,增塑體系： 軟PVC制品中增塑劑含

9、量一般為： 2680份； 依據(jù)制品的性能要求選用合適的增 塑體系； 增塑體系通常采用幾種不同增塑劑共用以發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)取得較好的使用效果。,穩(wěn)定體系： 由于增塑劑具有改善加工性能的作用，軟PVC穩(wěn)定體系相對(duì)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定劑用量可適當(dāng)減少。 注重穩(wěn)定劑間的協(xié)同作用：如三鹽/二鹽、 Ca/Zn、Ba/Pb、Ba/Cd/Zn；金屬皂與環(huán)氧類、金屬皂與亞磷酸酯類等。 不同制品性能要求對(duì)熱穩(wěn)定劑的選擇性： 如：透明性制品選用有機(jī)錫類，無(wú)毒透明制品選用Ca/Zn體系等。,下面以兩種軟PVC制品配方為例進(jìn)行分析。,軟PVC制品配方核心： 增塑體系 穩(wěn)定體系,什么是UPVC或RPVC？,2、硬質(zhì)PVC制品配方,UP

10、VC塑料制品一般不含增塑劑成型加工較軟PVC更困難，且UPVC沖擊韌性較差。因此配方設(shè)計(jì)技術(shù)主要集中在三個(gè)方面： 加工改性體系 熱穩(wěn)定體系 潤(rùn)滑體系。,（1）加工及抗沖擊改性體系 以改善樹脂塑化和熔體流變特性的一類助劑稱為加工改性劑； 以改善樹脂沖擊韌性為主的一類材料稱為沖擊改性劑。 對(duì)PVC而言，這兩類助劑實(shí)際上大多數(shù)是相同的，常用的ACR、PE-C、MBS、ABS、EVA等，在UPVC建材、中空容器、透明片和硬質(zhì)發(fā)泡制品配方中的得到廣泛應(yīng)用。,一般： ACR 用量14份，PE-C用量在38份以改善樹脂塑化和熔體流變特性為主。 PE-C、MBS、ABS、EVA用量416份， 以改善樹脂沖擊韌

11、性為主。 MBS主要用于透明PVC制品，用量412份。,（2）熱穩(wěn)定體系 與SPVC相比UPVC熱穩(wěn)定體系要求更高，用量相應(yīng)增加。 非透明UPVC制品：三鹽/二鹽/金屬皂體系，如異型材和管材等。一般三鹽和二鹽的總用量在36份，二者配比為21或11，為降低成本也可根據(jù)需要減少二鹽用量，甚至不用。 金屬皂的加入主要起穩(wěn)定和潤(rùn)滑的雙重作用，可選用PbSt、BaSt、CaSt。,透明UPVC制品：Ca/Zn和有機(jī)錫中的無(wú)毒品種用于透明和無(wú)毒一類制品； Ba/Cd和有機(jī)錫中的有毒品種主要用于一般硬質(zhì)、透明PVC制品； 金屬皂和有機(jī)錫可單獨(dú)使用，二者也可配合使用，總用量一般為1.53份。 為使用方便也可選

12、用商品化的片狀或粉狀固體復(fù)合熱穩(wěn)定劑。,稀土（鑭系：主要有鑭、鈰、鐠）熱穩(wěn)定體系是二十世紀(jì)后期開發(fā)應(yīng)用的新型熱穩(wěn)定劑，屬于綠色環(huán)保品種。,特點(diǎn):穩(wěn)定效果好、無(wú)毒安全、促進(jìn)物料塑化、透明性好 在PVC異型材、管材及管件、透明板片中的應(yīng)用具有較大發(fā)展?jié)摿Α?（3）潤(rùn)滑體系 潤(rùn)滑體系的作用：?, 注塑成型對(duì)塑化和流動(dòng)要求較高，以內(nèi)潤(rùn)滑為主，可選用硬脂酸丁酯、硬脂酸鈣等。, 擠出以外潤(rùn)滑為主，可選用石蠟、PE蠟和氧化PE蠟 等。,有機(jī)錫類：可適當(dāng)提高潤(rùn)滑劑的用量；金屬皂類兼具潤(rùn)滑作用：可相應(yīng)減少其用量；加入填料較多時(shí)，應(yīng)加大潤(rùn)滑劑的用量。,設(shè)計(jì)潤(rùn)滑體系 重點(diǎn)考慮的因素：,通常配方中潤(rùn)滑劑的用量約1份左

13、右。,UPVC塑料制品配方設(shè)計(jì)技術(shù)主要集中在三個(gè)方面： 加工改性體系 熱穩(wěn)定體系 潤(rùn)滑體系,二、塑料抗老化配方體系,塑料抗老化配方體系就是以解決熱氧老化和光老化為核心，綜合考慮多種因素，阻止或延緩塑料材料的老化，延長(zhǎng)制品的使用壽命。,什么是塑料老化？,聚烯烴塑料是一類易老化的樹脂品種，塑料抗老化配方體系以此類材料為主。,聚烯烴抗老化配方設(shè)計(jì)原則： 注重不同助劑間的協(xié)同效應(yīng) 制品使用的目的及環(huán)境因素 在注意正確確定穩(wěn)定化助劑的用量 從生產(chǎn)實(shí)際情況看，同一種穩(wěn)定劑 因生產(chǎn)廠家不同使用效果差異較大，實(shí)際選用中應(yīng)引起足夠的重視。,抗老化配方的核心： 抗熱氧老化：主、輔抗氧劑體系 抗光老化為：復(fù)合光穩(wěn)定

14、體系,三、填充塑料配方體系,三、填充塑料配方體系,三、填充塑料配方體系 塑料填充的主要目的： 降低塑料制品成本 次要目的： 改善制品某些性能 配方的關(guān)鍵技術(shù)：填充材料的處理 填充塑料的成型加工性能 填充塑料的性能 填充塑料的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,必需指出，本節(jié)雖然分門別類地闡述了不同配方體系，但制品的性能要求往往是多方面的，也就是說(shuō)，配方經(jīng)常是一個(gè)復(fù)合體系，不能把本節(jié)的配方體系割裂開來(lái)，要統(tǒng)籌考慮，滿足制品性能的多方面要求，這一點(diǎn)在本節(jié)多個(gè)配方舉例中已得到驗(yàn)證。,完成塑料配方僅僅是成型塑料制品的第一步，塑料配方的實(shí)施還要通過(guò)物料配制和成型加工來(lái)實(shí)現(xiàn)。,第三節(jié) 塑料配方的實(shí)施,配方的實(shí)施是指根據(jù)配方設(shè)計(jì)把樹

15、脂與塑料助劑混合均勻，制成適宜于成型加工用物料的過(guò)程。,一、配制粉料,（1）有些物料必要時(shí)進(jìn)行預(yù)處理； （2）各組分原料須準(zhǔn)確稱量； （3）一般的加料次序是：樹脂、增塑劑、漿料、穩(wěn)定劑、著色劑、填料、潤(rùn)滑劑等。,二、制備粒料 1、制備粒料的目的,使用方便,各組分分散更均勻,制品性能均一,有利于粉狀助劑與粒狀樹脂混合,助劑含量一般0.510%,三、母料的制備及應(yīng)用,把粉狀助劑加入到粒狀樹脂中，采用先造粒，然后才進(jìn)行成型加工的方法有什么缺點(diǎn)嗎？,如何解決這個(gè)問(wèn)題呢？,使用母料,助劑占3070%,各種塑料助劑均可制作成母料，如常用的填充母料、著色母料、阻燃母料、防老化母料、防霧滴母料、抗靜電母料、多功能母料。,應(yīng)用母料的優(yōu)點(diǎn) （1）簡(jiǎn)化配方實(shí)施中復(fù)雜的混合及造成粒工序，便于使用。,（3）提高助劑的分散均勻程度和功效，從而得到質(zhì)量?jī)?yōu)良