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 可以這么說凡是塑料，都可以通過改性的方法來提高塑料質量。而塑料改性是降低成本，提高性能最有效的方法。而此時就少不了改性配方的存在。

 

配方設計的關鍵在于選材、搭配、用量、混合四大要素，表面看起來簡單，但其實包含了很多內在聯系，要想設計出一個高性能、易加工、低價格的配方絕非易事。配方設計十大要點，一起來看！

 

 

樹脂的選擇

 

 

 

1品種

 

樹脂要選擇與改性目的性能最接近的品種，以節(jié)省加入助劑的使用量。如透明改性，樹脂首先要考慮選擇三大透明樹脂PS、PMMA、PC。

 

2牌號

 

同一種樹脂的牌號不同，其性能差別也很大，應該選擇與改性目的性能最接近的牌號。如耐熱改性PP，可在熱變形溫度100~140℃的PP牌號范圍內選擇，我們要選用本身耐熱120℃的PP牌號。

 

 

3流動性

 

配方中各種塑化材料的粘度要接近，以保證加工流動性。對于粘度相差懸殊的材料，要加過渡料，以減小粘度梯度。如PA66增韌、阻燃配方中常加入PA6作為過渡料，PA6增韌、阻燃配方中常加入HDPE作為過渡料。

 

不同加工方法要求流動性不同。不同品種的塑料具有不同的流動性。可分為：高流動性塑料（PS、HIPS、ABS、PE、PP、PA）等；低流動性塑料（PC、MPPO、PPS）等；不流動性塑料（聚四氟乙烯、UHMWPE、PPO）等。

 

同一品種塑料也具有不同的流動性，主要原因為分子量、分子鏈分布的不同，所以同一種原料分為不同的牌號。不同的加工方法所需用的流動性不同，所以牌號分為注塑級、擠出級、吹塑級、壓延級等。

 

不同加工方法與熔體流動指數的關系
加工方法	熔體流動指數（g/10min）
壓制、擠出、壓延	0.2~8
流延、吹塑	0.3~15
涂覆、滾塑	1~8
注塑	1~60

 

 

4樹脂對助劑的選擇性

 

如PPS不能加入含鉛和含銅助劑，PC不能用三氧化銻，這些都可導致解聚。同時，助劑的酸堿性，應與樹脂的酸堿性要一致，否則會起兩者的反應。

 

 

 

 

助劑的選擇

 

 

 

1目的

 

即所加入助劑能充分發(fā)揮其預計功效，并達到規(guī)定指標。（注：規(guī)定指標一般為產品的國家標準、國際標準，或客戶提出的性能要求。）助劑的具體選擇范圍如下：

• 增韌——選彈性體、熱塑性彈性體和剛性增韌材料；

• 增強——選玻璃纖維、碳纖維、晶須和有機纖維；

• 阻燃——溴類（普通溴系和環(huán)保溴系）、磷類、氮類、氮/磷復合類膨脹型阻燃劑、三氧化二銻、水合金屬氫氧化物；

• 抗靜電——各類抗靜電劑；

• 導電——碳類（炭黑、石墨、碳纖維、碳納米管）、金屬纖維和金屬粉、金屬氧化物；

• 磁性——鐵氧體磁粉、稀土磁粉包括釤鈷類（SmCo5或Sm2Co17）、釹鐵硼類(NdFeB)、釤鐵氮類(SmFeN)以及鋁鎳鈷類磁粉三大類；

• 導熱——金屬纖維和金屬粉末、金屬氧化物、氮化物和碳化物；碳類材料如炭黑、碳纖維、石墨和碳納米管；半導體材料如硅、硼；

• 耐熱——玻璃纖維、無機填料、耐熱劑如取代馬來酰亞胺類和β晶型成核劑；

• 透明——成核劑，對PP而言α晶型成核劑的山梨醇系列Millad 3988效果最好；

• 耐磨——石墨、二硫化鉬、銅粉等；

• 絕緣——煅燒高嶺土；

• 阻隔——云母、蒙脫土、石英等。

 

 

2助劑對樹脂具有選擇性

 

紅磷阻燃劑對PA、PBT、PET有效；氮系阻燃劑對含氧類有效，如PA、PBT、PET等；成核劑對共聚聚丙烯效果好；玻璃纖維耐熱改性對結晶性塑料效果好，對非晶型塑料效果差；炭黑填充導電塑料，在結晶性樹脂中效果好。

 

 

 

助劑的形態(tài)

 

 

同一種成分的助劑，其形態(tài)不同，對改性作用的發(fā)揮影響很大。

 

1形狀

 

纖維狀助劑的增強效果好。助劑的纖維化程度可用長徑比表示，L/D越大、增強效果越好，這就是為什么我們加玻璃纖維要從排氣孔加入。熔融狀態(tài)比粉末狀有利于保持長徑比，減小斷纖幾率。圓球狀助劑的增韌效果好、光亮度高。硫酸鋇為典型的圓球狀助劑，因此高光澤PP的填充選用硫酸鋇，小幅度剛性增韌也可用硫酸鋇。

 

2助劑的粒度

 

目數	μm
20	833
80	175
100	147
150	104
200	74
325	43
400	38
625	20
1250	10
2500	5
12500	1

注：目數為每平方英寸篩網上的篩孔數目。

 

1）助劑粒度對力學性能的影響

粒度越小，對填充材料的拉伸強度和沖擊強度越有益。如，就沖擊強度而言, 三氧化二銻的粒徑每減少1μm，沖擊強度就會增加1倍。

 

2）助劑粒度對阻燃性能的影響

阻燃劑的粒度越小，阻燃效果就越好。如，ABS中加入4%粒度為45μm的三氧化二銻與加入1%粒度為0.03μm的三氧化二銻阻燃效果相同。

 

3）助劑粒度對配色的影響

著色劑的粒度越小，著色力越高、遮蓋力越強、色澤越均勻。但著色劑的粒度不是越小越好，存在一個極限值，而且對不同性能的極限值不同。

 

4）助劑粒度對導電性能的影響

以炭黑為例，其粒度越小，越易形成網狀導電通路，達到同樣的導電效果加入炭黑的量降低。但同著色劑一樣，粒度也有一個極限值，粒度太小易于聚集而難于分散，效果反倒不好。

 

 

3表面處理

 

助劑與樹脂的相容性要好，這樣才能保證助劑與樹脂按預想的結構進行分散，保證設計指標的完成，保證在使用壽命內其效果持久發(fā)揮，耐抽提、耐遷移、耐析出。大部分配方要求助劑與樹脂均勻分散，對阻隔性配方則希望助劑在樹脂中層狀分布。

 

除表面活性劑等少數助劑外，與樹脂良好的相容性是發(fā)揮其功效和提高添加量的關鍵。因此，必須設法提高或改善其相容性，如采用相容劑或偶聯劑進行表面活化處理等。

 

所有無機類添加劑的表面經過處理后，改性效果都會提高。尤其以填料最為明顯，其它還有玻璃纖維、無機阻燃劑等。

 

表面處理以偶聯劑和相容劑為主，偶聯劑具體如硅烷類、鈦酸酯類和鋁酸酯類，相容劑為樹脂對應的馬來酸酐接枝聚合物。

                               

 

 

 

助劑的加入量

 

 

• 有的助劑加入量越多越好：如阻燃劑、增韌劑、磁粉、阻隔劑等。

 

• 有的助劑加入量有最佳值：如導電助劑，形成到電通路后即可，再加入無效果；偶聯劑，表面包覆即可，再加無用；抗靜電劑，在制品表面形成泄電荷層即可。

 

 

 

 

助劑與其它組分關系

 

 

在一個具體配方中，為達到不同的目的，可能加入很多種類的助劑，這些助劑之間的相互關系很復雜。

 

1協同作用

 

協同作用是指塑料配方中兩種或兩種以上的添加劑一起加入時的效果高于其單獨加入的平均值。

 

2對抗作用

 

對抗作用是指塑料配方中兩種或兩種以上的添加劑一起加入時的效果低于其單獨加入的平均值。在防老化塑料配方中，對抗作用的例子很多，如：HALS類光穩(wěn)定劑不與硫醚類輔抗氧劑并用，原因是硫醚類滋生的酸性成分抑制了HALS的光穩(wěn)定作用。

 

 

 

 

混合均勻

 

 

 

1有些組分要分次加入

 

對于填料加入量太大的配方，填料最好分兩次加入。第一次在加料斗，第二次在中間側加料口。（注：對于填料的偶聯劑處理，一般要分三次噴入方可分散均勻，偶聯效果好。）

 

2合理排布加料順序

 

在PVC或填充母料的配方中，各種料的加料順序很主要。填充母料配方中，要先加填料，混合升溫后可除去其中的水份，有利于后續(xù)的偶聯處理。在PVC配方中，外潤滑劑要后加，以免影響其它物料的均勻混合。

 

 

 

 

混合均勻

 

 

所設計的配方應該不劣化或最小限定地影響樹脂的基本物理機械性能，最起碼要保留原有的性能，最好能順便提高原樹脂的某些性能。如高填充配方對復合材料的力學性能和加工性能影響很大，沖擊強度和拉伸強度都大幅度下降，加工流動性變差。如果制品對復合材料的力學性能有具體要求，在配方中要做具體補償，如加入彈性體材料彌補沖擊性能，加入潤滑劑改善加工性能。

 

 

 

 

配方應具可加工性

 

 

配方要保證適當的可加工性能，以保證制品的成型，并對加工設備和使用環(huán)境無不良影響。復合材料中助劑的耐熱性要好，在加工溫度下不發(fā)生蒸發(fā)、分解（交聯劑、引發(fā)劑和發(fā)泡劑除外）；助劑的加入對樹脂的原加工性能影響要小；所加入助劑對設備的磨損和腐蝕應盡可能小，加工時不放出有毒氣體，損害加工人員的健康。

 

1流動性

 

大部分無機填料都影響加工性，如加入量大，需要相應加入加工改性劑以補償損失的流動性，如加入潤滑劑等。有機助劑一般都促進加工性，如十溴二苯醚、四溴雙酚A阻燃劑都可促進加工流動性，尤其四溴雙酚A的效果更明顯。一般的改性配方都需加入適量的潤滑劑。

 

2耐熱性

 

保證助劑在加工過程中不要分解，除發(fā)泡劑、引發(fā)劑、交聯劑因功能要求必須要分解外。還要注意以下幾點：氫氧化鋁因分解溫度低，不適合于PP中使用，只能用于PE中；四溴雙酚A因分解溫度低，不適合于ABS的阻燃；大部分有機染料分解溫度低，不適合高溫加工的工程塑料；香料的分解溫度都低，一般在150℃以下，只能用EVA等低加工溫度的樹脂為載體；改性塑料配方因加工過程中剪切作用強烈，都需要加入抗氧劑，以防止熱分解發(fā)生，而導致原料變黃。

 

 

 

配方的環(huán)保性

 

 

具體要求為配方中的各類助劑對操縱者無害、對設備無害、對使用者無害、對接觸環(huán)境無害。

 

• 人體衛(wèi)生性——樹脂和所選助劑應該絕對無毒，或其含量控制在規(guī)定的范圍內。

 

• 對環(huán)境污染——所選組分不能污染環(huán)境。

 

 

 

 

助劑的價格和來源

 

 

在滿足配方的上述要求基礎上，配方的價格當然越低越好。具體應遵循以下原則：

• 盡可能選擇低價格原料——降低產品成本；

 

• 盡可能選庫存原料——不用購買；

 

• 盡可能選當地產原料——運輸費低，可減少庫存量，節(jié)省流動資金；

 

• 盡可能選國產原料——進口原料受外匯、貿易政策、運輸時間等因素影響大；

 

• 盡可能選通用原料——新原料經銷單位少，不易買到，而且性能不穩(wěn)定。