第3章 高分子材料的配方设计
高分子加工思考题解答
第一章绪论1．高分子材料分为哪几类？（高分子材料是一定配合的高分子化合物（由主要成分树脂或橡胶和次要成分添加剂组成）在成型设备中，受一定温度和压力的作用熔融塑化，然后通过模塑制成一定形状，冷却后在常温下能保持既定形状的材料制品。
分为塑料、橡胶、纤维三类）2．塑料、橡胶、纤维分类？3．名词解释：工程塑料通用塑料特种塑料化学纤维合成纤维4．生产塑料制品的完整工序有哪五个？原料准备、成型、机械加工、修饰和装配5. 热塑性高分子材料和热固性高分子材料得物理性质及加工性能比较（见讲义）。
第二章高分子材料成型原理1．高分子材料的熔融性能热传递三种方式：热传导、对流、辐射聚合物的加热与冷却都不易由于聚合物的表观粘度随摩擦升温而降低，使物料熔体烧焦的可能性不大2．聚合物的流动和流变性能拉伸流动和剪切流动，各类型流体的流动曲线，影响高聚物熔体粘度的因素，粘度、流动稠度、流动指数、流动性的关系，熔体流动速率熔体流动速率——在规定的温度、压力（2160×9.81×10-3N）下，每10min内通过国标指定尺寸（书P76装料筒直径φ9.55±0.025mm, 出料口直径φ2.095±0.005mm）毛细管的试样总质量（克数）单位：克/10分钟3．聚合物熔体的弹性流动缺陷：管壁上的滑移，端末效应，离模膨胀，弹性对层流的干扰，熔体破裂，鲨鱼皮，产生原因熔体破裂——当挤出速率逐渐增加，挤出物表面将出现不规则现象（畸变、支离和断裂），甚至使内在质量受到破坏。
离模膨胀——被挤出的聚合物熔体断面积远比口模断面积大，称为离模膨胀鲨鱼皮——挤出物周边具有周期性的皱褶波纹。
4．高分子材料的成型性能聚合物的聚集态:结晶态、玻璃态、高弹态、粘流态等聚集态可挤压性、可模塑性、可纺性、可延性概念5．成型过程中的取向作用拉伸取向（薄膜双向拉伸后，拉伸后的薄膜在拉伸方向上的拉伸强度和抗蠕变性能会提高。
6．高分子材料的降解与交联交联、交联度熟化降解——高分子材料化学键的断链、交联、主链化学结构改变、侧基改变以及上述四种作用的综合交联——线性大分子链之间以新的化学键连接、形成三维网状或体型结构的反应。
第三章高分子材料的配方设计
4、生产配方：按生产设备每一次投料量计算各组分需多少。 此表示法便于生产操作
表3-3（P107）天然橡胶、丁苯橡胶。顺丁橡胶、异戊橡胶 的配方实例
表3-4（P108）丁基橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶 的配方实例 表3-5（P109）几种橡胶的基本配方
稳定体系 热稳定剂、抗氧剂
1~2
性能体系 加工体系
增塑剂、补强剂、增韧剂、防老剂、 2~5
发泡剂、着色剂
增塑剂、润滑剂
1~2
成本体系 填充剂
1~2
四、配方的表示法
1、重量比：以聚合物的量为基准（100份）。 此表示法最常用（论文、科研）
2、重量百分数：以配方的总重量为100，各种份占多少。 便于配料，计算成本
2、性能配方：基本配方 + 性能体系
针对某种性能要求：往往提高某一（些）性能。
3、实用配方：性能配方 + 加工体系、成本体系
要考虑原料的来源、生产的可行性和经济性，要全面 考虑。
基本配方、性能配方、实用配方是相互制约、相互影响的。
基本配方首先提出一组配合剂及其基本用量，一般 采用传统使用量，并且尽可能简单。
总之，既要符合使用性能，又要适应加工性能。
配方的制定是一个经验加理论的过程： 初始工作人员：要反复修改多次才得到一个配方； 经验工作人员：可能一次性得到合理配方； 现在已发展到用计算机进行配方设计
二、配方制定过程
基本配方
性能配方
实用配方
1、基本配方：主体 + 交联剂 + 稳定体系
实验所添加的配合剂的合理性，包括种类、用量（要 求用量稳妥）。
例：橡胶基本配方： 生胶：100phr；硫：0.5~3.5phr；促进剂：0.5~1.5phr ZnO：1~10phr；Hst：0.5~2.0phr；防老剂：0.25~1.5phr
高分子材料的配方设计
3.3 高分子材料配方表示方法
（1）相对质量份数表示法
以主体成分树脂的加入量为基准(100质量份)， 配方中其他组分以树脂的含量为参照，以其占树脂 质量的百分比来表示（phr: per hundred resin）。
（2）质量百分含量表示法 将整个配方各组分的总质量定为100分，配方中
各他组分以总质量为参照，以其占总质量的百分比 来表示。
（2）改善成型加工性能
有些树脂加工性能不好，需要加入加工助剂
如PVC，其熔点和分解温度接近，加工时容易分解， 加入增塑剂，降低熔点，加入稳定剂提高其分解温度， 拓宽加工温度。
如LLDPE，熔体粘度大，导致难以加工出合格制品， 常加入有机含氟弹性体，低分子蜡等加工助剂，以改 善其加工性能。
（3）降低成本
塑料配方的计量表示法比较实例
原材料
⑧助剂的毒性
大部分助剂都有毒性或低毒性。对于同食品及药品 接触的塑料制品，要求无毒或低毒时，选择的助剂也 应无毒。如对稳定剂而言，要选择无毒时，一般选 Ca/Zn等无毒稳定剂品种。
环保：镉(CLeabharlann )：＜100ppm ；铅(Pb)：＜1000ppm ；汞(Hg)：
＜1000ppm； 六价铬(Cr6+)：＜1000ppm 溴含量＜1000ppm
• 配方设计是制品设计的核心部分，只有好的配方设 计，再加上结构设计、工艺设计等要素的配合，才 能获得好的制品。
3.2.2 配方设计目的 （1）改善树脂的内在性能
功能化：阻燃性；抗静电性；导电性；阻隔性； 高性能化：降解改性；增强；增韧；耐老化性；
耐磨；耐热； 改善外观； 发泡：降低成本，降低比重，隔音，隔热
• 制品设计必须贯彻 “实用、高效、经济” 的原则， 即制品的实用性应强、 成型加工工艺性应好、生产 效率要高、成本要低，可满足人类持续发展的要求。
高分子材料成型加工原理
⾼分⼦材料成型加⼯原理第⼀章绪论1.按所属成型加⼯阶段划分，塑料成型加⼯可分为⼏种类型？分别说明其特点。
(1)⼀次成型技术⼀次成型技术，是指能将塑料原材料转变成有⼀定形状和尺⼨制品或半制品的各种⼯艺操作⽅法。
⽬前⽣产上⼴泛采⽤的挤塑、注塑、压延、压制、浇铸和涂覆等。
(2)⼆次成型技术⼆次成型技术，是指既能改变⼀次成型所得塑料半制品(如型材和坯件等)的形状和尺⼨，⼜不会使其整体性受到破坏的各种⼯艺操作⽅法。
⽬前⽣产上采⽤的只有双轴拉伸成型、中空吹塑成型和热成型等少数⼏种⼆次成型技术。
(3)⼆次加⼯技术这是⼀类在保持⼀次成型或⼆次成型产物硬固状态不变的条件下，为改变其形状、尺⼨和表观性质所进⾏的各种⼯艺操作⽅法。
也称作“后加⼯技术”。
⼤致可分为机械加⼯、连接加⼯和修饰加⼯三类⽅法。
2.成型⼯⼚对⽣产设备的布置有⼏种类型？(1)过程集中制⽣产设备集中；宜于品种多、产量⼩、变化快的制品；衔接⽣产⼯序时所需的运输设备多、费时、费⼯、不易连续化。
(2)产品集中制⼀种产品⽣产过程配套；宜于单⼀、量⼤、永久性强的制品、连续性强；物料运输⽅便，易实现机械化和⾃动化，成本降低。
3.塑料制品都应⽤到那些⽅⾯？(1)农牧、渔业(2)包装(3)交通运输(4)电⽓⼯业(5)化学⼯业(6)仪表⼯业(7)建筑⼯业(8)航空⼯业(9)国防与尖端⼯业(10)家具(11)体育⽤品和⽇⽤百货4.如何⽣产出⼀种新制品？(1)熟悉该种制品在物理、机械、热、电及化学性能等⽅⾯所应具备的指标；(2)根据要求，选定合适的塑料，从⽽决定成型⽅法；(3)成本估算；(4)试制并确定⽣产⼯艺规程、不断完善。
第⼆章塑料成型的理论基础1.什么是聚合物的结晶和取向？它们有何不同？研究结晶和取向对⾼分⼦材料加⼯有何实际意义？2.请说出晶态与⾮晶态聚合物的熔融加⼯温度范围，并讨论两者作为材料的耐热性好坏。
晶态聚合物：Tm——Td；⾮晶态聚合物：Tf——Td。
对于作为塑料使⽤的⾼聚物来说，在不结晶或结晶度低时最⾼使⽤温度是Tg，当结晶度达到40%以上时，晶区互相连接，形成贯穿整个材料的连接相，因此在Tg以上仍不会软化，其最⾼使⽤温度可提⾼到结晶熔点。
高分子材料加工原理 第3章 混合
2
V H
1 2
增加时，2 下降
黏度比大，变形速率小，混合质量下降
共混体系各组分选择时的黏度相近原则
高黏度的少组分混合到低黏度的多组分中——比较困难 低黏度的少组分混合到高黏度的多组分中——相对容易
二、分散混合
定义：将呈现出屈服点的物料混合在一起时,要将它们分散， 应使结块和液滴破裂，这种混合称为分散混合。
一、添加剂的属性 1. 添加剂的形态
指添加剂颗粒的形状。 添加剂的不同形态，具有不同程度的混合与改性效果。 例:添加剂颗粒纤维状对增强改性有利。
2. 添加剂的粒度 指其颗粒的具体尺寸。 添加剂的粒度大小不同，对混合物体系的改性效果大不
相同。
例 1: 对 于 冲 击 改 性 ， 作 为 分 散 相 橡 胶 平 均 粒 子 为
各组分流变性不均匀，即少组分的黏度与多组分的黏度有差异。
流变性不均匀流体在平行平板混和器中的混合
11 22 13
2
V H
1
1
2
1
少组分的剪切速率是黏度比和少组分占据的间隔分数 的函数。
<<1 2
当 1
(一) 统计学上的混合指标
(1)平均粒径 (2)总体均匀度 (3)分离尺度 (4)分离强度
(二) 视觉检测法(对比样本法)
ASTM推荐的方法，是定性的视觉法。
将观察到的试样切口情况与一组标准照片比较，评定炭 黑分散等级，其结果可用数值来表示。 将炭黑的分散情况与5张标准照片相比较，然后评定等 级。 共有5个视觉等级。等级为5时表示这样的分散状态使某些重
高分子材料的成型与加工 配方设计原则和程序
高聚物生产技术
(4) 样品的初步设计 包括配方设计、工艺设计、结构设计和 模具设计等，涉及原材料、工艺、成本、质 量等诸多因素。 (5) 样品试制 在初步设计的基础上，对试制样品作整 体检验，通过试模，检验并分析样品的尺寸 精度、粗糙度、成型时间、成型难易程度和 设计的合理性等，获得多种方案的工艺条件 和样品，供测试评价。
高聚物生产技术
项目八 高分子材料的成型与加工
任务一：高分子材料的配方与设计
第1讲：配方设计原则和程序
聚氯乙烯生产技术
1
高聚物生产技术
一、配方设计原则
配方设计是一个富于挑战性的、专业性 很强的技术工作。因此，配方设计决不是各 种原材料之间简单的、经验性的组合，而是 对高分子材料结构与性能关系充分研究的综 合结果。
聚氯乙烯生产技术
高聚物生产技术
(2) 形状造型设计 主要考虑制品的功能、刚度、强度和成 型工艺等，应力求做到形状对称、造型轻巧 、结构紧凑以及画出草图等。
聚氯乙烯生产技术
高聚物生产技术
(3) 合理选材 在满足材料性能要求与成型加工特点的 基础上，选择多种候选材料，试制出样品。 经性能测试，收集用户使用意见后，通过的。每种材料各 有优缺点，选材时应做到在满足制品性能要 求的前提下，“扬长避短、合理使用”。
聚氯乙烯生产技术
高聚物生产技术
二、配方设计程序
制品设计是在对制品形状、结构和使用 性能科学地预测和判定的前提下，通过充分 把握并正确选用高分子材料，制定出一套完 整的制造过程的实施方案和程序。
高聚物制品设计的一般程序，如下图所 示。
聚氯乙烯生产技术
高聚物生产技术
聚氯乙烯生产技术
9
制品设计必须贯彻“实用、高效、经济 ”的原则，即制品的实用性要强，成型加工 工艺性要好，生产效率要高，成本要低，主 要从以下几个方面考虑。
聚合物成型加工答案
聚合物成型加工答案【篇一：高分子材料成型加工课后答案】>（本文档版权归高材1201所有）1、0.1 高分子材料的定义和分类高分子材料是以高分子化合物为主要组分的材料。
通常所说的高分子材料是从应用的角度对高分子进行归类，分为塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂、功能高分子、聚合物基复合材料等。
2、交联能影响高分子材料的哪些性能？哪些材料或产品是经过交联的？力学性能、耐热性能、化学稳定性能、使用性能。
pf可用于电器产品；ep可用于高强度的增强塑料、优良的电绝缘材料、具有优秀黏结强度的黏结剂；up可用于性能优良的玻璃纤维增强塑料；还有uf mf pe pvc pu等。
3、1.6 聚合物成型过程中为什么会发生取向？成型时的取向产生的原因及形式有哪几种？取向对高分子材料制品的性能有何影响？在成型加工时，受到剪切和拉伸力的影响，高分子化合物的分子链会发生取向。
原因：①由于在管道或型腔中沿垂直于流动方向上的各不同部位的流动速度不相同，由于存在速度差，卷曲的分子力受到剪切力的作用，将沿流动方向舒展伸直和取向。
②高分子化合物的分子链、链段或微晶等受拉伸力的作用沿受力方向排列。
主要包括单轴拉伸取向和双轴拉伸取向。
形式：非晶态高分子取向包括链段的取向和大分子链的取向；结晶性高分子的拉伸取向包括晶区的取向和非晶区的取向高分子材料经取向后，拉伸强度、弹性模量、冲击强度、透气性增加4、2.1 高分子材料中添加剂的目的是什么？添加剂是实现高分子材料成型加工工艺过程并最大限度的发挥高分子材料制品的性能或赋予其某些特殊功能性必不可少的辅助成分。
5、2.3 试述增塑剂的作用机理？增塑剂的作用机理是增塑剂分子插入到聚合物分子链间，削弱了聚合物分子间的应力。
结果增加聚合物分子链的稳定性，降低了聚合物的结晶度，削弱了分子间的极性，从而使聚合物的塑性增加。
6、3.3 高分子材料配方设计的一般原则和依据是什么？规则：①制品的性能要求②成型加工性能的要求③选用的原材料来源容易，产地较近，质量稳定可靠，价格合理④配方成本应在满足上述三条的前提下，尽量选用质量稳定可靠、价格低的原材料；必要时采取不同品种和价格的原材料复配；适当加入填充剂，降低成本。
高分子材料配方均匀设计系统
验中选出部分点进行实验 ， 使得这些点能反映实验 范 围 内各 凶素和实验 指标 问的关系 。 与正交设 计相
比 ， 匀设计 不再考 虑数 据 的整齐可 比 眭， 只考虑 均 而 实验 点在 实验 范 围 内充 分 均衡 分 散 ， 就 可 以从 全 这
优” 回归方程， 就是包含所有对 影响显著的变量 ， 而不包含对 影响不显著 的变量的 回归方程。基
现代 工业技 术对 高分 子材料 的性 能提 出了越来
ｌ 行 每列 有 且仅 有 １个 实验 点 ；） ＿ ＝ 每 ｃ 当因 素 的水 平 数增加 时 ， 实验数 按水平 数 的增 加量再增 加 。
越高的要求 ， 为提高材料性能， 通常需要加入各种助 刹， ．由于高 分子 材 料应 用指 标考 核 项 目较 多 ， 助 其
的回归 方程 。
将数论与多元统计相结合而创造的一种全新的实验 设计 方 法 。传统 的正 交 设 计 法 是 根 据 正交性 准
则 。 虑 数据 的均衡 分散 性和整 齐 可比性 ， 全 面实 考 从
实 际应用 中 ， 响某 一变 量的 因素往 往有许 多 ， 影
这类 问题的回归称为多元 回归表 逐步回归分析是 种很 好 的选择 “ 最优 ” 回归方 程 的 方 法 。所谓 “ 最
由于均 匀设 计 取 消 了数 据 可 比性 选点 原 则 ， 因 而不像 正 交设计 可通过 “ 观分 析” 出实验 指标 随 直 给 每 个因素 水平 变化 的规律 均 匀设计 的数据 需要 用 逐步 回归 等筛选 变 量 的技 巧进 行 数 据处 理 ， 即根 据 均匀设 计 的实验 结 果 ， 立性 能 参数 和各 变量 之 间 建
剂与性 能 问的 系 确 定 ， 时各 助 剂 间 的协 同作 ｊ 乏 同 用较 多 ， 因而 高分 子 材 料 的 配方 设 计 是一 个 典 型 的 多困素 多 水平 多指标配 方 实验 正是 由于高 分子 材 料配 方设计 的 多样 眭和 复 杂性 ， 使 配方 设 计 仍 主 致 要凭 工作 经验 ， 结 合一 些 实 验技 巧 （ 正 交设 计 ） 再 如 来确 定最 佳配方 。 在 着 工 作量 大 、 存 实验 费 用高 、 周 期长 、 然 陛大 等 一 偶 系列 问题 ｌ ＿。均 匀设 计 法 是 数 论与 多 统计 相结 合而创 造 的一种全新 实 验设 计方 法 ， 用 于 多因素多 水平 多指标 实验 ， 适 可有效 减 少实
精细化学品生产工艺 第三章 剂型配方设计加工
二、粉剂的加工
粉剂的制造方法：
1. 简单吸收法 2. 反应-吸收结合法 3. 干混法 4. 喷雾干燥法 5. 转鼓干燥法
喷雾干燥装置
喷雾干燥条件对粉剂性质的影响
锤击式和冲击式粉粹机
V型混合机
由两个圆筒成V型交叉结合而成。交叉角
α=80～81°，直径与长度之比为0.8～0.9。物
料在圆筒内旋转时，被分成两部分，再使这两部
胶体溶液型 液体制剂
粗分散体系
乳浊液型液体制剂 混悬液型液体制剂
六、膏剂的加工
膏剂的基质有三种： 1. 油脂性基质 2. 乳剂型基质 3. 水溶性基质
七、乳液剂型的加工
乳状液分散质点大小与外观的关系
分散质点大小 ＞1μm
0.1~1μm 0.05~0.1μm 0.05μm以下
外观 乳白色乳状液 蓝白色乳状液 灰白色半透明液体
1. 化学法 2. 物理化学法 3. 机械法
软胶囊(胶丸)滴制法生产过程示意图
自动旋转轧囊机旋转模压示意图
胶囊灌装机
JTJ-II半自动胶囊填充机
NJP-C NJP-D
系列全自动胶囊填充机
不宜制成胶囊剂的药物
水、乙醇溶液 易溶性、刺激性药物 易风化、易吸湿药物
胶囊分类
硬胶囊剂、软胶囊剂、结肠靶向肠溶胶囊剂
农药的剂型至少有66种之多(不包括剂型以下的种数，如缓 释剂下分物理型缓释剂有6类；化学型缓释剂有3类) 。
农药剂型的发展
农药剂型是指具有一定组分和规格的农药加工 形态。一种剂型可以制成多种不同用途、不同含 量产品，称为农药制剂。
据1984年国际农药工业协会(GIFAP)按使用方 法分类，有：(1)供加水稀释使用的浓缩剂型12种； (2)供加有机溶剂稀释使用的浓缩剂型4 种；(3)供 直接使用(不稀释)的剂型9种；(4)种子处理剂7种； (5)特殊用途的剂型。主要是气雾剂、烟雾剂和毒 铒24种，共56种。
《高分子材料加工工艺》复习资料习题答案
高分子材料加工工艺第一章绪论1.材料的四要素是什么？答：材料的四要素是：材料的制备(加工)、材料的结构、材料的性能和材料的使用性能。
2.什么是工程塑料？区分“通用塑料”和“工程塑料”，“热塑性塑料”和“热固性塑料”。
答：按用途和性能分，又可将塑料分为通用塑料和工程塑料。
工程塑料是指拉伸强度大于50MPa，冲击强度大于6kJ/m2，长期耐热温度超过100℃的、刚性好、蠕变小、自润滑、电绝缘、耐腐蚀性优良等的、可替代金属用作结构件的塑料。
但这种分类并不十分严格，随着通用塑料工程化(亦称优质化)技术的进展，通过改性或合金化的通用塑料，已可在某些应用领域替代工程塑料。
热塑性塑料一般是线型高分子，在溶剂可溶，受热软化、熔融、可塑制成一定形状，冷却后固化定型；当再次受热，仍可软化、熔融，反复多次加工。
热固性塑料一般由线型分子变为体型分子，在溶剂中不能溶解，未成型前受热软化、熔融，可塑制成一定形状，在热或固化剂作用下，一次硬化成型；一当成型后，再次受热不熔融，达到一定温度分解破坏，不能反复加工。
3.与其它材料相比，高分子材料具有那些特征（以塑料为例）？答：与其他材料相比，高分子材料有以下特性(以塑料为例)。
(1)质轻。
(2)拉伸强度和拉伸模量较低，韧性较优良。
(3)传热系数小，可用作优良的绝热材料。
(4)电气绝缘性优良。
(5)成型加工性优良。
(6)减震、消音性能良好。
(7)某些塑料具有优良的减磨、耐磨和自润滑性能。
(8)耐腐蚀性能优良。
(9)透光性良好可作透明或半透明材料。
(10)着色性良好。
(11)可赋予各种特殊的功能如透气性、难燃性、粘结性、离子交换性、生物降解性以及光、热、电、磁等各种特殊性能。
(12)使用过程中易产生蠕变、疲劳、冷流、结晶等现象，长期使用性能较差。
(13)热膨胀系数大。
(14)耐热性（熔点、玻璃化转变温度）较低，使用温度不高。
(15)易燃烧。
4.获取高分子的手段有那些？答：高分子化合物的制造：获取高分子化合物的方法大致可分为三种；聚合反应、利用高分子反向和复合化。
成型用助剂及配方设计 PPT
成型用的物料及其配制第四节 成型用助剂及配方设计第三章常州 材料科学与工程高分子材料成型工艺学 邹国享主讲 教师在高分子材料的生产或使用过程中，为改善高分子材料某一方面的性能而加入到材料中的化学品称为高分子助剂。
由于大部分助剂是在加工过程中添加于材料或产品中，因此，助剂也常被称为“添加剂”或“配合剂”。
助剂的主要作用⏹改善聚合物的加工工艺，优化工艺条件，提高加工效率；⏹改进制品的性能，提高使用价值，延长使用寿命。
高分子合成助剂 高分子加工助剂高分子助剂塑料加工助剂 橡胶加工助剂主要可分为加工改性助剂、稳定化助剂和功能化助剂等。
选用助剂的基本原则（1）助剂与树脂间的相容性（2）助剂的耐久性（3）助剂对加工条件及制品用途的适应性（4）助剂配合中的协同作用和对抗作用增塑剂增加塑料的可塑性，改善在成型加工时树脂的流动性，提高制品柔韧性的物质。
它通常是一些高沸、难以挥发的粘稠液体或低熔点的固体，一般不与塑料发生化学反应。
增塑剂的作用DOP 、多元醇酯或多元酸酯、环氧大豆油类、聚酯等增加塑料的可塑性改善在成型加工时树脂的流动性提高制品柔韧性润滑剂能降低塑料熔体粘度或熔体与加工设备之间摩擦系数的添加剂称为润滑剂。
润滑剂分为内润滑剂和外润滑剂两大类。
●内润滑剂通过降低聚合物内部分子间的摩擦，降低成型加工中聚合物的熔体粘度并减少能量消耗。
●外润滑剂的作用是减少聚合物与加工设备之间的摩擦或粘附。
常用的润滑剂有：金属皂类、脂肪酸及酯类、烃类和有机硅化合物类等。
稳定化助剂稳定剂的主要功能是阻缓或停止塑料在物理的（如热、光）和化学的（氧、微生物）因素作用下的降解。
主要有热稳定剂、光稳定剂和抗氧剂等。
稳定剂主要包括：热稳定剂光稳定剂抗氧剂阻燃剂阻止或延缓塑料燃烧的物质叫阻燃剂。
通常阻燃剂可分为添加型和反应型两类。
添加型阻燃剂能分散在塑料母体中，但与聚合物不发生化学反应。
常用的添加型阻燃剂有：三氧化二锑（锑白）、氢氧化铝、十溴二苯醚、氯化石蜡（含氯量70％）、磷酸三苯酯。
高分子材料改性.doc
第1，2章热塑性：热塑性塑料受热时熔融，可进行各种成型加工，冷却时硬化。
再受热，又可熔融、加工，即具有多次重复加工性，它的加工过程基本是物理变化。
大多数线型聚合物均表现出热塑性，很容易进行挤出、注射或吹塑等成型加工。
在一定温度范围内，能反复加热软化和冷却硬化的性能，线形或支链型聚合物具有这种性能。
一般的聚乙烯塑料和聚氯乙烯塑料都是热塑性。
热固性：热固性塑料受热熔化成型的同时发生化学的交联反应，将线形的分子交联形成立体网状结构，再受热不熔融，在溶剂中也不溶解，当温度超过分解温度时将被分解破坏，即不具备重复加工性。
常用的热固性塑料品种有酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯等。
通用塑料：产量大、用途广、占塑料应用量的80%以上。
使用温度在100℃以下，价格低，性能一般，主要用于非结构材料和生活用品上。
通用塑料有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS等。
通用工程塑料：具有较好的力学性能，使用温度在100~150℃，可作为结构材料。
通用工程塑料主要有聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚、热塑性聚酯等。
特种工程塑料：力学性能更好，使用温度在150℃以上，主要用于要求质量轻、力学性能高能代替金属材料的航空、航天等领域中。
特种工程塑料主要有聚酰亚胺、聚芳酯、聚苯酯、聚砜、聚苯硫醚、聚醚醚酮、氟塑料等。
改性主要方法：共混改性、化学改性、填充与纤维增强改性、表面改性、共挤出复合改性。
高分子材料发展趋势： 1. 通用高分子材料的高性能化、高功能化和低成本化 2. 功能高分子材料、特种高分子材料与工程塑料发展迅速3. 与能源、环境相关的有机高分子材料的协调发展越来越受到重视4. 高分子材料加工领域的研究不断拓展并深化5. 高分子材料科学与其他学科的交叉不断加强。
天然高分子的利用与加工、天然高分子的改性和合成、高分子的工业生产。
生物化；开发天然高分子的潜在资源化；绿色化。
第3章配方的计量方法：1、单因素变量配方设计方法。
高分子助剂 第三章 稳定剂(热稳定剂)
非链断裂热降解机理
1.自由基机理
Cl Cl H2 C H C
Cl +
CH
HCl +
CH
Cl +
C H
CH
2 离子机理
H2C H
H C Cl
CH 2
CH 2 Cl
3 单分子机理
非链断裂热降解的影响因素
（1）聚合物的结构（支链、双键的、分子量分布）； ）聚合物的结构（支链、双键的、分子量分布）； （2）氧的影响（氧能加速PVC的脱氯化氢速度加快PVC的 氧的影响（氧能加速PVC的脱氯化氢速度加快PVC的 PVC的脱氯化氢速度加快PVC 热降解）； 热降解）； （3）氯化氢的影响（氯化氢能加快PVC的热降）。 氯化氢的影响（氯化氢能加快PVC的热降）。 PVC的热降
OH O R1
2
水杨酸酯类
优点是价格便宜，而且与树脂的相容性好， 优点是价格便宜，而且与树脂的相容性好，缺点是吸收效 率低，且吸收波段较窄（340nm以下），本身对不不太稳 以下）， 率低，且吸收波段较窄（340nm以下），本身对不不太稳 易使制品带黄色。UV-TBS和UV-BAD是其典型代表 是其典型代表。 定，易使制品带黄色。UV-TBS和UV-BAD是其典型代表。
二苯甲酮类
是邻羟基二苯甲酮的衍生物，有单羟基、 是邻羟基二苯甲酮的衍生物，有单羟基、 双羟基、三羟基等。 双羟基、三羟基等。此类化合物广泛应 用于吸收波长为290 400nm的紫外光 290的紫外光。 用于吸收波长为290-400nm的紫外光。 R 因此广泛用于聚乙烯、聚丙烯、 因此广泛用于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙 ABS、聚苯乙烯和聚酰胺等材料中。 烯、ABS、聚苯乙烯和聚酰胺等材料中。 其典型代表是UV UVUV-531。 其典型代表是UV-9和UV-531。
高分子材料的配方设计
高分子材料的配方设计
制品的性能是受制样条件，测试条件及 外界因素等影响的绝对值。掌握高分子材 料制品设计的一般原则的程序、配方设计 原则和步骤。掌握正交设计法。
高分子材料制品设计的一般原则和 程序p101图3-1：实用、高效、经济 样品的初步设计：配方、工艺、结构、 模具 高分子材料配方设计 • 高分子材料制品的主要性能p102 表3-1 • 配方表示方法的类型和作用
1
1
2
7
8 9 Ⅰ Ⅱ
1
2 3 1.2204 1.5246
3
3 3 1.2744 2.0819
3
1 2 1.8594 2.0014
2
3 1 1.7444 1.8418
0.5531
0.9541 5.2178
Ⅲ R 较优水平 因素主次
2.4728 1.2524 3 MAH量6%
1.8615 0.8075 2
1.3507 0.6507 2
1.6316 0.2102发剂用量0.4% 100 ℃
PP电缆：
PP 100 抗氧剂 0.5 抗紫外剂 0.5 CaCO3 5 190℃，挤出---〉拉伸
鞋底：
SBS 100 PS 50 改性剂、提高强度、耐磨性、耐撕裂 CaCO3 20降低成本、提高耐磨性、拉伸强度、 硬度 防老剂 SP 1.0 抗氧剂164 1.0 7#机油 35 ——软化剂 ZnSt 0.5 ——稳定剂、润滑剂 着色剂 2
?配方设计方法单因素变量多因素变量?配方设计方法单因素变量?爬山法?黄金分割法?平分法?分批试验法?抛物线法?分数法多因素变量?正交设计法?中心复合试验计算法位级mah用量引发剂用量反应温度反应时间min12029040??配方设计实例2404100603606110804808120100实验号mah用量引发剂用量反应温度反应时间min接枝率11111029362212204748331330506041223057255223104967632121012771332035438231305531933210954112204127441859417444521781524620819200141841824728186151350716316r12524080750650702102较优水平3222因素主次mah量6引发剂用量04反应温度100反应时间60min?pp电缆
水净化用高分子膜材料配方和制备工艺流程设计
水净化用高分子膜材料配方和制备工艺流程设计
水净化用高分子膜材料一般采用反渗透膜、纳滤膜、超滤膜等，具有高效、高选择性、稳定性高的优点。
以下是其中一种高分子膜材料的配方和制备工艺流程：
材料配方：
1.聚酰胺（PA）；
2.聚亚醯胺（PES）；
3.聚乙烯亚胺（PEI）；
4.二甲酰胺（DMAc）；
5.甲醇（MeOH）；
6.异丙醇（iPrOH）。
制备工艺流程：
1.将聚酰胺、聚亚醯胺和聚乙烯亚胺按照质量比2:1:1混合，加入石油醚中搅拌3h，获得高分子膜材料前驱体；
2.将前驱体溶解于二甲酰胺中，获得高分子膜溶液；
3.将高分子膜溶液倾倒在聚酯膜基材上进行旋涂，使其均匀涂覆在基材上；
4.经过烘干后，将膜转移到反渗透膜生产设备上，先进行表面活化处理，再进行干燥，获得一个完整的反渗透膜；
5.对反渗透膜进行过滤性能测试，使其达到国家标准。
以上是一种高分子膜材料的制备流程，不同的材料配方和制备工艺流程可能会有所不同。
在实际应用中，需要根据不同的水源和水质，选用适合的高分子膜材料来进行水净化。
高分子材料的结构设计与性能优化
高分子材料的结构设计与性能优化高分子材料作为一类重要的材料，在现代工程领域中起着举足轻重的作用。
其独特的化学和物理性质使得高分子材料广泛应用于塑料、橡胶、纺织、涂料等诸多领域。
为了进一步提高高分子材料的性能，研究人员不断探索高分子材料的结构设计和性能优化方法。
本文将探讨高分子材料的结构设计与性能优化的相关研究内容和方法。
高分子材料的结构设计是指通过控制材料的分子结构来调控材料的性能。
高分子材料的性能受到分子链结构、分子量、分子排列等多个因素的影响。
通过优化这些因素，可以实现高分子材料性能的提高。
在高分子材料的结构设计中，有几个关键的方面需要考虑。
首先，分子链结构的设计是高分子材料结构设计中重要的一环。
分子链的结构可通过合成工艺和控制条件等方法来调控。
例如，改变组成单元、分子链长度和分支结构等参数，可以改变高分子材料的柔韧性、耐热性、透明度等性能。
此外，通过交联反应或复合材料的构建，也可以改变高分子材料的网络结构，从而改善其力学性能和热稳定性。
其次，分子量的控制是高分子材料结构设计的另一个重要方面。
高分子材料的分子量直接关系到其流动性、力学性能和热性能。
通过合理调控反应条件、催化剂的选择以及与传统高分子材料相比，新型高分子材料的合成方法，可以有效控制高分子材料的分子量。
高分子材料的分子量与材料的粘度、熔融温度、拉伸强度等性能密切相关。
此外，分子排列的优化也是高分子材料结构设计的重要方面。
高分子材料的分子排列方式对材料的力学性能和热性能有重要影响。
通过合适的加工工艺和配方设计，可以实现高分子材料的有序排列，从而提高材料的强度、韧性和热稳定性。
例如，采用拉伸、热处理、压实等方法可以使高分子材料的分子链有序排列，提高其力学性能和热稳定性。
除了结构设计之外，性能优化是高分子材料研究的另一个重要方向。
性能优化旨在研究如何通过不同手段来提高高分子材料的性能。
在高分子材料性能优化中，有几个重要的方面需要考虑。
首先，添加剂的引入是一种常用的性能优化方法。
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二、配方设计方法
1、单因素变量配方设计方法
适用于制品性能只受一个因素（添加剂）影响的配方。 单因素变量试验采用的搜索方法有： ∗ 爬山法 ∗ 黄金分割法 ∗ 平分法 ∗ 分批试验法 ∗ 抛物线法 ∗ 分数法
2. 多因素变量配方设计方法
适用于制品性能受二个或二个以上因素（添加剂） 影响的配方。 多因素变量试验采用的搜索方法有： (1) 正交设计法 (2) 回归分析法
如原材料、工艺条件等
水平 是指每个因素可能处于的状态
如原材料品种、用量或工艺参数等
一、配方设计时考虑的因素
(1) 配方包括多种原料，存在多因素变量的问题。 (2) 各因素的水平数并不相等，需要活用正交表。 (3) 各原料之间存在显著的交互作用。 (4) 可根据试验情况，将工艺条件作为独立的因素。 (5) 严格控制试验的每一步骤，尽量排除试验误差。 (6) 经验规律和统计数学相结合，发挥最佳效能。
第四节 高分子材料配方实例
基本配方 性能配方 实用配方
1、基本配方：主体 ＋ 交联剂 ＋ 稳定体系
试验所添加 的配合剂的合理性，包括种类、用量（要 求用量稳妥）。
2、性能配方：基本配方 ＋ 性能体系
针对某种性能要求：往往专门提高某一（些）性能。
3、实用配方：性能配方 ＋ 加工体系、成本体系
要考虑原料的来源、生产的可行性和经济性，须全面 考虑。
PVC配方原料−1 PVC配方原料−2
配方的组成：
配 方 组 成 组分数 1～2 4～5 1～2 2～5 1～2 1～2 主体部分 聚合物 交联体系 交联剂、促进剂、活性剂、防焦剂 稳定体系 热稳定剂、抗氧剂 增塑剂、补强剂、增韧剂、防老剂、 性能体系 发泡剂、着色剂 加工体系 增塑剂、润滑剂 成本体系 填充剂
三、材料配方的表示方法
1、以聚合物质量为100份的配方表示法 以聚合物 的 量为基准（ 100 份） ，其 它组 分 以相 对 于聚 合物的质量份数表示。 适用于科研论文和报告 2、以混合料质量为100份的配方表示法 以聚合物及各种添加剂的混合料总质量为100份，各组 份以质量分数表示。 便于成本核算、计算材料消耗 3、以混合料体积为100份的配方表示法 各组分体积总和为100。 常用于按体积计算成本 4、生产配方 按设备的生产能力，计算出各组分每次的投料质量数。 便于生产操作
基本配方、性能配方、实用配方是相互制约、 相互影响的。 基本配方首先提出一组配合剂及其基本用量，一 般采用传统使用量，并且尽可能简单。
例：橡胶基本配方
生胶：100phr； 硫：0.5～3.5phr； 促进剂：0.5～1.5phr； ZnO：1～10phr； HSt：0.5～2.0phr； 防老剂：0.25～1.5phr；
制品对材料性能的要求是多方 面 的， 也 是 千差万别的。 表3−1
二、配方设计
配方设计是高分子化合物与添加剂的配 合，需满足以下条件： 1. 制品的性能要求 3. 原材料的要求 2. 成型加工性能的要求 4. 配方成本的要求
配方设计的一般步骤： 1. 收集 原材料 资 料， 初定 产品形状 尺寸 、 部 件的 作用和成型加工方法。 2. 初选材料，进行配方设计和试验。 3. 依据材料性能数据，进行结构设计。 4. 制成实物模型，进行实样试验或模拟试验。 5. 再设计与再试验。 6. 依 模型试 验 和制品成 本 ， 进行最终 选材和配方 设计。 7. 材料规范化。
第三节 高分子材料的 配方设计方法
配方设计方法是 指确 定 配方中 各种添加剂加 入 量 的方 法，涉及实验步骤安排、变量选择和变量范围的确定。 配方的制定是一个经验加理论的过程： 初始工作人员：要反复修改多次才得到一个配方； 经验工作人员：可能一次性得到合理配方； 现在已发展到用计算机进行配方制定。 配方设计术语： 因素 是指影响材料性能指标的因子
第一节 高分子材料制品设计 的一般原则和程序
一、制品设计
判定 形状 结构 制品 性能 选用 高分子 材料 配方 制定 生产 工艺
二、设计原则
实用 —— 按使用要求 高效 —— 成型加工工艺性好、生产效率高 经济 —— 成本低
三、设计程序
图3−1
第二节 高分子材料配方设计
一、制品对材料性能的要求
第五节 高分子材料性能的估算方法
—— 自学
本章结束
课堂练习
1．试述作为高分子材料的要求。 2．为什么聚合物的结晶温度范围是Tg～Tm？ 3．高分子材料中添加助剂的目的是什么？ 4．试述增塑剂（极性与非极性）的作用机理。 5 ．什么 是 硫 化 剂 ，分 哪几 类 ， 各 自 适 用的 橡胶 类型是什么？
高分子新材料的研制、开发、产业化是一 个系统工程，所涉及到的问题很多，有配方设计、 工艺设计、设备选型、制品造型设计、结构设计、 模具设计。 实际上是制品设计，其中配方设计是核心。
高分子化合物的结构与性能、材料的组成 是影响材料性能的主要因素。影响材料性能 的其它因素包括： 1. 制样条件 成型方法、成型条件、试样形状等 2. 测试条件 升温速度、作用力形式和速度等 3. 外界因素 温度、湿度、使用环境及光的波长等
第三章
高分子材料 的配方设计
第一节 高分子材料制品设计的一般原则和程序
一、制品设计 二、设计原则 三、设计程序
第二节 高分子材料配方设计
一、制品对材料性能的要求 二、配方设计 三、材料配方的表示方法
第三节 高分子材料的配方设计方法
一、配方设计时考虑的因素 二、配方设计方法
第四节 高分子材料配方实例
表3−3 天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶 的配方实例 表3−4 丁基橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶 的配方实例 表3−5 几种橡胶的基本配方 表3−6 聚氯乙烯的配方 表3−7 聚乙烯、聚丙烯配方实例 表3−8 酚醛树脂、脲醛树脂配方实例 表3−9 不饱和聚酯树脂的配方实例 表3−10 环氧树脂配方实例