塑料助剂与配方(第一章)
常用塑料配方(一)
0
18 18 18 18 56.5 56.5 56.5 56.5
5
12 9 8.5 11 53.5 38.5 33 41.2
10 15
8 7 6.5 6 53.3 39.5 32.5 39.2 —— 6 5.8 5.5 ---39 35 39.5
20
—— 5 5.5 5.4 -----39.5 34.5 40
(⑤)花生壳粉填充PP复合材料 PP(T30S) 70% 花生壳粉(150µm) 30%
(加工条件 花生壳粉先烘干10h,与PP在高速混合机中混合均匀,在双螺杆挤出机中于190-203℃以 下造粒)相关性能 熔体流动指数0.3.g/10min,拉伸强度28兆帕,弯曲强度34兆帕,洛氏硬度63,断 裂伸长率7%,维卡软化点133℃,简支梁冲击强度1.3KJ/m2
2
32.5兆帕,弯曲强度46兆帕)
(②)超细碳酸钙填充PP PP 80% 超细碳酸钙(0.1µm)
20%
(缺口冲击强度53.4KJ/m2,无缺口冲击强度不断,弯曲强度31.6兆帕,弯曲模量1550兆帕断裂伸长 率150%球压痕硬度61兆帕)
(③)接枝聚乙烯蜡增容PP/滑石粉复合材料 PP 85% 滑石粉(0.02mm) 10%
LLDPE 100 硬脂酸 0.5
硬脂酸钙 0.3
碳酸钙(KR-138-S处理)35
(④)滑石粉填充LDPE/LLDPE配方(质量份) LDPE 70 PE蜡 1 LLDPE 30 硬脂酸 1 滑石粉(KR-212) 20 (二)聚丙烯填充配方 (①)PP-g-MAH增容PP/ CaCO3填充PP(质量份) PP 90 CaCO3 (1250目) 20 PP-g-MAH 10(缺口冲击强度53.4KJ/m ,比纯PP冲击强度提高一倍多,拉伸强度
PVC型材常用助剂及配方设计(一)
书山有路勤为径;学海无涯苦作舟
PVC型材常用助剂及配方设计(一)
PVC塑料型材配方主要由PVC树脂和助剂组成的,其中助剂按功能又分为:热稳定剂、润滑,剂、加工改性剂、冲击改性剂、填充剂、耐老化剂、着色剂等。
在设计PVC配方之前,首先应了解PVC树脂和各种助剂的性能。
一原料与助剂
PVC树脂
生产PVC塑料型材的树脂是聚氯乙烯树脂(PVC),聚氯乙烯是由氯
乙烯单体聚合而成的聚合物,产量仅次于PE,居第二位。
PVC树脂由于聚合中的分散剂的不同可分为疏松型(XS)和紧密型(Ⅺ)两种。
疏松型粒径为0.1—0.2mm,表面不规则,多孔,呈棉花球状,易吸收增塑剂,紧密型粒径为0.1mm以下,表面规则,实心,呈乒乓球状,
不易吸收增塑剂,目前使用疏松型的较多。
PVC又可分为普通级(有毒PVC)和卫生级’(无毒PVC)。
卫生级要
求氯乙烯(VC)含量低于lOXl0-6,可用于食品及医学。
合成工艺不同,PVC 又可分为悬浮法PVC和乳液法PVC。
根据国家标准GB/T5761-93《悬浮法通用型聚氯乙烯树脂检验标准》规定,悬浮法PVC分为PVC-SGl到PVC- SG8Jk种树脂,其中数字越小,聚合度越大,分子量也越大,强度越高,但熔融流动越困难,加工也越困难。
具体选择时,做软制品时,一般使用PVC-SGl、PVC-SG2、PVC-SG3型,需要加人大量增塑剂。
例如聚氯乙烯膜使用SG-2树脂,加入50~80份的增塑剂。
而加工硬制品时,一般不加或
专注下一代成长,为了孩子。
塑料加工助剂及配方复习题01
内润滑剂与外润滑剂;为了降低聚合物分子之间的摩擦(内摩擦),需加入与聚合物有一定相容性的润滑剂,称之为内润滑剂。外润滑剂:一种是在高分子材料成型加工时,将润滑剂涂布在加工设备的表面上,让其在加工温度下熔化,并在金属表面形成一“薄膜层”,将塑料熔体与加工设备隔离开来,不致粘附在设备上,易于脱膜或离辊;另一种是将与聚合物相容性很小,在加工过程中很容易从聚合物内部迁移到表面上,从而形成隔离层的物质,在加工前配料时加入,使其分散到塑料中,而在加工过程中迁移到表面,起到润滑作用。
6,PVC树脂受热降解放出HCl是一个十分复杂的过程,一般有以下三种机理①自由基反应机理;②离子机理;③单分子机理。
7,品种有三大类:即无机阻燃剂,卤素阻燃剂,磷系阻燃剂,约45种。
8,维持燃烧的三要素:可燃物,氧,热。聚合物的燃烧性可用燃烧速度和氧指数。
9, 关于润滑剂的作用机理比较为人们接受的是塑化机理、界面润滑和涂布隔离机理
2、胺类和酚类抗氧剂有何优缺点?酚类具有极好的不变色和不污染性。由于分子量小,挥发性和抽出性较大,影响了抗老化能力。胺类抗氧剂抗氧化效果好,
最大的缺点是具有变色性和污染性,会使聚合物变色,限制了它的应用范围。
3、无卤无机阻燃剂有哪些品种?氢氧化铝,氢氧化镁 ,三氧化二锑 ,硼化合物主要是硼酸锌和硼酸钡,磷系阻燃剂主要有:赤磷(单质),磷酸盐,磷酰胺,磷氮基化合物。
7.4.3 挤塑仪试验:一、混炼型塑化仪
使用混炼型塑化仪试验时,其抗混炼力矩值随时间的变化而变化。硬脂酸铅用量和PVC凝胶化时间的关系如下图所示。由图中可以看出,随着润滑剂添加量的增加抗混炼力矩的最大值相应降低,当硬脂酸铅的添加量增加到1.5~2.0%时,由于润滑性过度塑化物不能包辊,到达屈服点的时间推后,塑化物凝胶化不完全。
第01章-塑料助剂-绪论
华南热带农业大学高分子系陈永平塑料助剂及配方设计目录第一章绪论2学时第二章增塑剂2学时第三章抗氧剂2学时第四章热稳定剂2学时第五章光稳定剂2学时第六章阻燃剂2学时第七章润滑剂2学时第八章发泡剂2学时第九章抗静电剂2学时第十章偶联剂2学时第十一章其他助剂4学时第十二章塑料配方设计概述4学时考试2学时参考书目:1、塑料加工助剂:曾人泉,中国物资出版社,1997年。
2、助剂化学及工艺学:冯亚青,王利军等,化学工业出版社,1997年。
3、塑料助剂生产技术与应用:丁学杰等,广东科技出版社,1996年。
4、功能助剂-塑料,涂料,胶粘剂:夏晓明,宋之聪,化学工业出版社,2003年。
第一章绪论第一节塑料第二节塑料加工助剂第三节塑料加工助剂生产及应用情况第四节塑料加工助剂发展趋势第一节塑料一、塑料及其分类塑料是一大类可塑性材料的总称。
1、按性质分类:热塑性塑料:热固性塑料:2、按用途分:通用塑料:产量大、用途广、价格相对低一些的一类塑料。
主要包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)及其上述塑料的共聚物,还有酚醛塑料、氨基塑料、聚氨酯塑料等,这类塑料占塑料总量的98%左右。
工程塑料:指耐温较高、机械强度高,可作为结构材料用的一类塑料。
主要包括聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、聚对苯二甲酸1,4丁二醇酯(PBT),聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、尼龙、聚苯醚、ABS及特种耐高温工程塑料、聚砜、聚酰亚胺、聚醚酮、聚醚醚酮等。
3、根据生产方法和分子结构:合成塑料缩聚物:聚酰胺、聚酯酚醛树脂等。
加聚物:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。
聚合加成物:环氧树脂、聚氨酯等。
改性天然材料:硝酸纤维素、醋酸纤维素等。
二、塑料发展沿革1、100多年前,从牛奶中提取酪酸用来制造酪蛋白塑料;2、用棉花制造纤维素、硝酸纤维素(赛璐珞)等;3、以蓖麻籽为原料制造蓖麻油、癸二酸、尼龙1010等。
4、从煤中提取许多芳烃,其中有苯、甲苯、萘,并由这些有机物合成苯乙烯、苯酐等产品,再由苯酐和丁醇、辛醇(由粮食发酵而来)合成增塑剂DBP和DOP等。
塑料助剂与配方设计技术(第4版)
8.3相容度或表观溶 解度与润滑作用
8.4润滑剂对碳酸钙 分散性的改善效果
8.5润滑剂在PVC塑 料加工中的应用
8.6镧系硬脂酸盐及 聚乙烯蜡润滑剂对
HDPE6098流变性能 的影响
8.7使用硬脂酸指数 评价润滑剂对PVC熔 合行为的影响
8.8润滑剂在改性塑 料和功能母料领域的 应用发展趋势
12.2抗菌剂的作用 机理
12.3抗菌剂的性能
12.4抗菌剂的种类 和应用
12.6聚氨酯制品的 抗菌防霉控制
12.5合成革用抗菌 防霉剂的研究进展
12.7银离子ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ入与 银/铜离子双注入 ABS树脂抗菌性能
研究
13.2稀土表面处理 剂的应用
13.1稀土化合物在 塑料工业中的应用
13.3顺丁烯二酸镧 接枝聚乙烯型离聚
6.4 PVC用有机化合 物基热稳定剂
6.5 PVC热稳 1
定剂环保问题 解析
2
6.6无毒PVC塑 料配方技术
3 6.7硫醇甲基
锡热稳定剂在 PVC中的应用
4 6.8稀土及其
复合热稳定剂 的性能和应用
6.9环保无毒
5 热稳定剂的组
分构成研究及 其在PVC-U排 水管道中的应 用
6.10硬脂酸镧/ 己二酸钙/己二
及其应用进展
4.3环境友好型高 分子增塑剂增塑聚 氯乙烯研究与应用
进展
4.4聚酯增塑剂 在PVC电缆料配
方中的应用
4.5食品级增塑 剂乙酰化单甘 油脂肪酸酯 (ACETEM)的 应用研究
5.2有机磷酸酯阻 燃剂发展现状与展
望
5.1阻燃剂的功能 与重点品种应用技
术
5.3含磷高分子阻 燃剂的研究进展
塑料助剂选用配方要点全套
塑料助剂选用配方要点树脂的选择(1)塑料粒子的品种的选择塑料粒子要选择与改性目的性能最接近的品种,这样做的好处是可以节省助剂的添加量,以降低制作成本和减少工艺流程。
最常见的例子:想要得到耐磨改性的品种,塑料粒子(树脂)要首先考虑选择三大耐磨树脂PA、PoM、UHMWPE;再如透明改性,树脂要首先考虑选择三大透明树脂PS、PMMA、PC o(2)树脂流动性的选择配方中各种塑化材料的粘度要接近,以保证加工流动性。
对于粘度相差悬殊的材料,要加过渡料,以减小粘度梯度。
(3)塑料分成高流动性塑料、低流动性塑料和不流动性塑料.具体如下:高流动性塑料——PS、HIPS、abs、PE、PP、PA等。
低流动性塑^——PC、MPP0、PPS等。
不流动性塑料——聚四氟乙烯、UHMWPE、PPo等。
不同的加工方法所需用的流动性不同,所以牌号分为注塑级、挤出级、吹塑级、压延级等。
不同改性目的要求流动性不同,如高填充要求流动性好。
(4)树脂对助剂的选择性如PPS不能加入含铅和含铜助剂,PC不能用三氧化睇,这些都可导致解聚。
同时,助剂的酸碱性,应与树脂的酸碱性要一致,否则会起两者的反应。
助剂的选择Q)按要达到的目的选用助剂助剂的具体选择范围如下:增韧—-选弹性体、热塑性弹性体和刚性增韧材料。
增强一一选玻璃纤维、碳纤维、晶须和有机纤维。
阻燃—-澳类(普通漠系和环保漠系)、磷类、氮类、氮/磷复合类膨胀型阻燃剂、三氧化二睇、水合金属氢氧化物。
抗静电——各类抗静电剂。
导电——碳类(炭黑、石墨、碳纤维、碳纳米管)、金属纤维和金属粉、金属氧化物。
磁性—铁氧体磁粉、稀土磁粉包括衫钻类(SmCo5或Sm2Col7)x钦铁硼类(NdFeB)、彩铁氮类(SmFeN)、铝镖钻类磁粉三大类。
导热一金属纤维和金属粉末、金属氧化物、氮化物和碳化物;碳类材料如炭黑、碳纤维、石墨和碳纳米管;半导体材料如硅、硼。
耐热一玻璃纤维、无机填料、耐热剂如取代马来酰亚胺类和B晶型成核剂。
塑料添加剂及配方设计
包括增塑剂的加入对聚合物的 ①凝胶化速度的影响 ②热稳定性的影响 ③粘性和润滑性的影响
4、对材料性能的影响
主要使材料的玻璃化温度降低,耐寒性提高,此外还影响力学性能、电性能、老化
性能和毒性等。
四、增塑剂的选用
酚类 不污染。抗氧剂 264 芳胺类 污染。防老剂 4010
(6)相容性和迁移性 取决于抗氧剂的化学结构、高分子化合物的种类及使用温度。
三、光稳定剂
种类很多,最普遍的是紫外线吸收剂(UV—531) 紫外线吸收剂作用机理:
①先于聚合物吸收入射的紫外线。 ②移出聚合物吸收的光能。
紫外线吸收剂由于本身形成分子内氢键,吸收光能后氢键被破坏,吸收的能量又可以热 能的形式放出,同时氢键恢复,进而继续发挥作用。
加入抗氧剂代替聚合物与氧反应。
(1)抗氧剂作游离基或增长链的终止剂(主抗氧剂) 多数为化合酚类和芳基仲胺,均有不稳定的氢原子可与自由基或增长链发生作用,
从而避免自由基或增长链从聚合物中夺取氢原子。
即:抗氧剂与各种自由基过氧化物作用生成活性较小的自由基或惰性产物,从而结
束反应。
(2)预防型抗氧剂
①氢过氧化物的分解剂(辅助抗氧剂)
25 phr DBP + 20 phr DOP
这样工艺变化不大,增塑效果相同,稳定性提高。
DBP——易混合,增塑效果好,但迁移性、挥发性大。
DOP——稳定性好
(3)分子上的基团 基团体积大,增塑剂在聚合物中不易运动,稳定性增强。另外,基团也影响溶解度
参数。 选用增塑剂时应考虑的问题: 1、相容性和稳定性的协调
使聚合物氧化降解产生的氢过氧化物分解成非游离基型的稳定化合物。
塑料原料与助剂
5 ABSABS是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成的高聚物,也可看作是改性的聚苯乙烯,是一种性能优异的工程塑料,其合成线路为:乳液法生产,即通过对橡胶粒度、分布、交联度等来制得各种品级的ABS。
也可用乳液法制得的ABS接枝体,再和悬浮法或本体法制得的苯乙烯一丙烯腈共聚物(简写SAN)进行掺混,从而制得各种ABS。
本体法是新发展起来的ABS工艺,其特点是橡胶颗粒在树脂中的分散性较好,不需要乳化剂,后处理工序简单。
最近又发展为连续本体法聚合ABS树脂,该法可减少能源消耗,对三废处理有利。
一般ABS中,A、B、S三种成分所占的比例为:25%~30%、25%~30%、40%~50%。
其平均分子量在1万~10万。
ABS树脂是在树脂的连续相中,分散着橡胶相的聚合物,A和S具有耐老化腐蚀、硬度、刚性和流动性好的塑料方面性质,而B具有弹性和耐冲击强度好的橡胶方面性质。
因此,橡胶组分多时,ABS的冲击强度高、伸长率大、拉伸强度低、硬度低、耐热性低、流动性和成型加工性降低,尤其是耐气候性剧烈下降。
5.1基本性质ABS为无毒、无味、粉状或粒状,密度为1.08~1.2克/立方厘米、吸湿性小于1%、收缩率为0.4%~O.9%、布氏硬度m9.7,洛氏硬度R62~118。
一般ABS拉伸强度35~50兆帕,缺口冲击强度10~40千焦/平方米、低温时缺口冲击强度为7~20千焦/平方米,抗弯强度28~70兆帕,抗蠕变性、耐摩擦性良好。
一般ABS热变形温度为93℃,耐热级可达115℃,脆化温度为一27℃,若提高丁二烯含量,则脆化温度还可降为一70℃,ABS制品使用温度范围一40~100℃。
~强的热稳定性差,在250℃时易产生有毒性挥发性物质,所以加工后应清理料筒。
ABS易燃、无自熄性。
化学性能良好,易溶予酮、醛、酯、氯化烃类,如甲苯、醋酸乙酯等。
染色性及电镀性能好。
电绝缘性能好。
耐气候性差,这是由于丁二烯中含有双键,在紫外线作用下,易被氧化降解。
第一章+增塑剂
•
随着增塑剂的增加,拉伸强度最初增加(因有利于取向增加分子 间作用),但至一最高值后开始下降(低分子的影响)。伸长率 增加和软化点温度下降,软化温度可以从60度下降到-60℃(柔软 性增加)。当软化温度在-40~-50时,可做软膜或皮革使用。
小木虫经典出品 (C)
•
图1-2是增塑剂对PVC熔体的流动行为:非牛顿指数的影响。从 图中可以看到,不同的增塑剂其对非牛顿指数的影响是不同的。 TXP不论加入量多少都是n值不变,属于胀塑性流体。即n大于1。 其原因是与基体相容性不好,相当于粒子存在一样。TOP磷酸三 甲苯酯类似。加大量使n值增加到大于1。而其它相容性好较好的 增塑剂的在大用量范围内的n值都小于1。是假塑性流体。
• •
小木虫经典出品 (C)
•
(c)新型增塑剂以DU PONT公司新生产的ELVAROY-741/742T系为标 志――系乙烯-醋酸乙烯酯―一氧化碳三元共聚物,也称EVACO。它具有与极性聚合物相容性好、耐热耐挥发,不迁移、耐抽 出的优良性能。主要用于运动鞋。
• • •
1.5
增塑剂的应用
•总之,其影响规律是,相容性 越不好,n值就越大,超过1就变 成胀塑性流体。用量超过溶解 度,也相当于相容性变差,n值 会增大超过1,变成胀塑性流 体。
图1-2增塑剂用量对PVC流动行为的影响 TXP—磷酸三-二甲苯酯;DAP—邻苯二甲酸二烷基7—9酯;ODP— 磷酸辛基二苯酯;TOP—磷酸三辛酯
小木虫经典出品 (C)
•
1.2
• •
增塑剂的作用原理
增塑剂主要用于PVC,现以PVC为例阐述增塑作用及其原理。 对于聚氯乙烯,随增塑剂的增加其抗张强度和伸长率变化如以及软 化温度变化见图1-1 。
(1)塑胶助剂与配方设计参考题
塑胶助剂与配方设计参考题1.现有两种橡胶A为聚丁二烯橡胶胶和B硅橡胶, 有C:二硫化甲基秋兰姆(TMTD)和D过氧化苯二甲酰(BPO)如何选用适当的硫化剂对上述橡胶进行交联?答:橡胶A选择二硫代甲基秋兰姆;B硅橡胶选用BPO2.影响过氧化物交联的因素有哪些?答:影响有机过氧化物交联剂交联效果的因素主要如下.①填料一些酸性填料,特别是硅酸,会导致过氧化物分解,使交联不充分;而滑石粉及硅酸盐等则会吸附过氧化物,导致不恰当的交联。
②增塑剂及增充剂芳香族油的负面效应最大.环烷及烷烃油的负面效应较小,二辛酯等增塑剂及烷基苯则无影响.③抗氧剂抗氧剂会阻遏自由基反应,对交联产生影响,其程度因品种而异.④发泡剂发泡剂对交联影响不大,但发泡剂AC的活化剂会降低交联温度.⑤空气(氧) 氧会非常迅速地与聚合物自由基R·反应,生成成过氧聚合物自由基ROO·,这种自由基反应速度较慢,会导致与其接触的聚合物不交联,因此,在交联反应时,不应当有空气(氧)的存在。
⑥交联剂的用量有机过氧化物交联剂的用量取决于聚合物品种、交联温度、交联时间及交联度.此外,上述对交联产生影响的助剂的作用也应考虑。
3.橡胶硫化的目的是什么?理想的硫化体系应具有什么特性?答:橡胶硫化的基本目的是在于通过橡胶分子的交联提高橡胶的物理力学性能较为理想的橡胶硫化曲线应满足下列条件:(1)硫化诱导期要足够长,充分保证生产加工的安全性;(2)硫化速度要快,提高生产效率,降低能耗;硫化平坦期要长(以保证硫化加工中的安全性,减少过硫危险,以及保证制品各部位硫化均匀一致)。
(4)硫化配合剂的选择,特别是促进剂的选择要适合。
4.低硫高促的硫化体系有何特点?答:答:(1)低硫高促虽然可以解决老化性能不好,压变太高的问题,但硫化速度,撕裂强度又不及高硫低促。
(2)低硫高促的体系是因促进剂的不断发展而演变而来的,交联不够稳定,但也很适合日前的形势,比较环保,再生容易。
最新塑料原料与助剂精品版
2020年塑料原料与助剂精品版第一章绪论前言19 世纪30年代末开始了对天然高分子的化学改性,如对天然橡胶的硫化,纤维素的硝化成为第一个塑料品种,方法是用硝酸将纤维素硝化,用樟脑作增塑剂制得硝酸纤维素塑料,俗称赛璐珞。
1907 年人工合成了第一个高分子材料———酚醛树脂(苯酚、甲醛路线)。
1.1塑料定义广义:凡能够塑成一定形状的材料,或者是在一定温度或压力条件下,能够流动的材料(如:石墨、玻璃、铜、铝等)都可称为“塑料”。
狭义:一般是指以合成树脂为基本成分的高分子有机化合物,在一定条件(如温度、压力等)可塑成一定形状的、并且在常温下保持形状不变的材料。
1.2.1塑料分类a 根据塑料受热后的变化分为:热塑性塑料和热固性塑料。
b根据塑料的组分性质分为:纤维素塑料、蛋白质塑料和合成树脂塑料。
1.2.2热塑性塑料热塑性塑料,是以热塑性树脂为基本成分的塑料。
这种塑料主要具有链状的线性结构,特点是受热后发生物态变化,由固体软化或熔融成粘流体状,在压力的作用下,可塑成所需要的形状,在常温下不变形,但加热后可软化,这个过程可以反复多次塑制,而塑料分子结构并不发生变化。
如:聚乙烯、尼龙等。
塑料软包装用的基材属于此类1.2.3热固性塑料热固性塑料是以热固性树脂为基本成分的塑料。
成形后具有网状的体型结构,受热后不再软化,强热后会分解破坏,不能反复塑制。
如:酚醛塑料、氨基塑料等。
其中松香改性酚醛树脂,可以制造亮光油墨和铅印油墨。
1.2.4纤维素塑料纤维素塑料是以纤维素的衍生物为基本成分的塑料。
如:硝酸纤维(素)塑料,醋酸纤维(素)塑料,乙基纤维(素)塑料等。
包装印刷常用的玻璃纸、摄影胶片、制版用的软片等皆属于这类塑料。
1.2.5 蛋白质塑料蛋白质塑料是以蛋白质为基本成分的塑料。
如:大豆蛋白质塑料等。
常用于制成玩具或和其它塑料并用作为改性剂。
1.2.6 合成树脂塑料合成树脂塑料,即合成树脂,又称人造树脂。
是由单体经聚合而成的树脂,种类很多。
塑料助剂配置流程
塑料助剂配置流程(中英文版)**Title: Plastic Additive Configuration Process****中文标题:塑料助剂配置流程**The plastic additive configuration process is a crucial step in the manufacturing of plastic products.It involves the careful selection and mixing of various additives to enhance the properties of the plastic.塑料助剂配置流程是塑料产品制造中的关键步骤。
它需要仔细选择和混合各种添加剂,以增强塑料的性能。
Firstly, the type of plastic being used must be determined.This will influence the choice of additives, as different plastics require different types of additives to optimize their properties.首先,必须确定所使用的塑料类型。
这将影响添加剂的选择,因为不同类型的塑料需要不同类型的添加剂来优化其性能。
ext, the desired properties of the plastic product need to be identified.For example, if the plastic is intended for use in a high-temperature environment, a heat-stable additive may be necessary.接下来,需要确定塑料产品的预期性能。
例如,如果塑料打算用于高温环境,可能需要耐热性添加剂。
塑料助剂资料
增塑剂(P lasticizer)第一节概述一:概念一些常用的热塑性聚合物具有高于室温的玻璃化转变温度(Tg),在此温度以下﹐聚合物表现为类似玻璃的脆化状态﹐在此温度以上﹐则呈现较大的回弹性﹑柔韧性和冲击强度。
要使聚合物具有实用价值﹐就必须使其玻璃转变温度降到使用温度以上。
增塑剂就是为了解决这个问题而引入聚合物的一类助剂。
增塑剂为挥发性较小之物质﹐将之添加于塑料时﹐能使塑料之弹性率﹑玻璃化转变温度(Tg)下降﹐而于常温时赋予适当之柔软性﹐于高温时减低其熔融黏度使其易于加工。
广义地讲﹐凡能与树脂均匀混合﹐不与树脂发生化学反应﹐在成型加工期间保持不变﹐或者与树脂发生化学反应﹐但能长期保留在聚合物制品中﹐并能够改变聚合物某些物理性质的物质﹐都可以称为增塑剂。
聚合物与增塑剂间的作用﹐可简单地看做以下两种方式﹕(1)树脂分子间偶极--偶极相互作用的抵消而减弱了树脂间的引力﹔(2)通过简单的稀释作用﹐缩小树脂分子间的距离(自由体积)而形成一定的空间。
结果增加了塑料片材的柔软性﹐增强了模塑制品的韧性的冲击强度。
因此可以说﹐增塑剂的主要作用是削弱聚合物分子间的次价键﹐即范德华力﹐从而增加聚合物分子链的移动性﹐亦即增加聚合物塑性。
表现为聚合物的硬度﹑模量﹑伸长率﹑曲挠性和柔韧性的提高。
使用树脂P=1450二﹑增塑剂应具备的条件(1)塑化效率(plasticizing efficiency)高,以较少的加入量获得较高的塑化效果.(2)与树脂相溶性行(compatibility)佳.相溶性不足时,增塑剂会从树脂中分离出来,表现为渗出发汗等情况.(3)挥发性(volatility)低减少成型加工以及制品存放过程中挥发损失对制品性能的影响.(4)耐久性好耐水﹑耐油﹑耐有机溶剂的抽出。
抽出性是指增塑剂向液体介质中的移动现象,塑料制品和与溶剂或洗涤液接触时,易抽出的增塑剂就会被抽取出来.(5)耐迁移性好耐迁移(Non migration) 指增塑剂由增塑制品中向着与其接触的另一种塑料制品(包括增塑剂种类和用量不同的一种塑料制品)迁移的现象(6)耐寒性好低温下仍有良好的柔软性(7)耐热性好在加工温度和使用温度在较高的温度下保持稳定.(8)无毒﹑无味﹑无臭﹑无色。
第二章 塑料助剂及其配料
选用增塑剂时应考虑的问题:
1、相容性和稳定性的协调
一般要求溶解度参数相近,为了稳定性要求分子量大些。 在实际使用中,以能混进去、不析出来为准则,而不管溶解 度参数和分子量,效果好就可以。
2、使用性能
选择抗氧剂时应考虑的问题:(对防老剂的要求)
(1)活性
不同的基团接在不同位置,防老剂的活性不同
(2)稳定性(对O2)
防老剂不能与氧作用生成过氧化物,否则会加速老化。
(3)挥发性 高聚物制品随使用时间的增长,老化亦加剧,故防老
剂越在使用后期的作用越重要,所以应重视其挥发性。
比较防老剂的挥发性,首先要考虑防老剂是否属于同 一类,然后比较其分子量的大小。 (4)溶解性 防老剂的加入量一般为0.1~2phr,已具有足够作用, 此加入量的溶解性应合乎要求。另外,要考虑制品的使用 场合,以防被介质逐渐萃取出来。
Δ Tg=KV
2、极性增塑剂
起屏蔽作用,增塑剂分子中的极性基团与聚合物分子
的极性基团相互吸引,从而取代了聚合物分子间的极性基 团的相互吸引,降低了聚合物分子间的作用力。
增塑剂的增塑效果与其分子数有关:
Δ Tg=β n
同时体积效应也起作用。
3、化学增塑剂
在橡胶行业中,按作用机理可分为:
物理增塑剂
软化剂: 使橡胶溶胀,机理同塑料增 塑剂。
2、抗氧化机理
加入抗氧剂代替聚合物与氧反应。
(1)抗氧剂作游离基或增长链的终止剂(主抗氧剂)
多数为化合酚类和芳基仲胺,均有不稳定的氢原子可 与自由基或增长链发生作用,从而避免自由基或增长链从 聚合物中夺取氢原子。
即:抗氧剂与各种自由基过氧化物作用生成活性较小
的自由基或惰性产物,从而结束反应。
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配方设计的原则
根据制品的用途 助剂与树脂的相容性 助剂对加工条件的适应性 加工方法(成型设备及工艺条件)
可行性 原料的来源与成本 制品的透明度 卫生性
5
配方的量化表示方法
份数(PHR)表示法 –相对100份树脂,助剂的重量填加比例
百分数(%)表示法 –以树脂和各种助剂的总和为100%,树脂和各助剂的 重量百分数
15
二水平 L4(23) 正交表
列号
试验号
1
2
1
1
1
2
1
2
3
2
1
4
2
2
3 1 2 2 1
16
二水平 L8(27) 正交表
列号 试验号
1234567
1
1111111
2
1112222
3
1221122
4
1222211
5
2121212
6
2122121
7
2211221
8
2212112
17
二水平 L12(211) 正交表
氯化石蜡
12
Sb2O3/ZnO(2/1)
4
9
实际重量表示法
例如 废PS颗粒 水泥 膨胀珍珠岩
20~50 kg 188~220 kg
~100 g
10
重量和体积混合表示法
例:PP天蓝色配方
PP
100 kg
群青
15 g
酞青绿GN
5g
DOP
100 ml
11
单变量配方设计方法
爬山法(逐步提高法) 黄金分割法(0.618法) 平分法(0.5法) 分批试验法
塑料助剂与配方
曹新鑫 材料科学与工程学院
1
配方设计的意义
宗旨: 满足用户的使用要求 目的: 1. 改善加工性能(如:PVC、LLDPE、PPO) 2. 改善树脂的内在性能 3. 降低成本
2
改善树脂的内在性能
阻燃性
抗静电性
导电性
阻隔性
降解性
防老化性
耐热性
耐磨性
外观
增强改性
增韧改性
发泡
3
降低成本
1. 发泡法 foam 2. 填充法 fill 3. 夹层法 sandiwitch
1(180) 1(180) 2(200) 2(200)
175 115 87.5 57.5 30
交联时间
1(60) 2(80) 1(80) 2(80) 135 155 67.5 77.5
10
交联剂 用量 1(0.5) 2(1.0) 2(1.0) 1(0.5) 160 130 80 65 15
硬度合格 率 90 85 45 70
22
方差分析法
这是一种精确的计算方法,结果精确,但 手段繁杂。
其方法为通过偏差的平方和及自由度等一 系列计算,将因素和水平变化引起实验结果间 的差异与误差的波动区分开来,这样来分析正 交实验的结果,对下一步实验或投入生产的可 靠性很大。
23
正交设计法举例
[例一]热固性塑料压制成型配方及工艺条件的确定。 (1)设计正交表 指标———硬度合格率; 因素——模板温度、交联时间及交联剂用量三因素K=3。 水平一每个因素取二水平b=2,见表l—6 表1—6因素和水平表
100/148
DOP
40/148
三碱式硫酸铅 3/148
二碱式硫酸铅 2/148
BaSt
1.5/148
PbSt
0.5/148
HSt
1/148
67.5% 27% 2% 1.4% 1% 0.3% 0.8%
8
比例表示法
例:卤素阻燃剂/磷系阻燃剂=3/2
PVC阻燃配方
PVC
100
DOP
25
三碱式硫酸铅/二碱式硫酸铅=3/2 12
实验次数——M=K+1=3+1=4次。 正交表——选L4(23),具体排布如表1-l所示。
24
正交设计举例
热固性塑料压制成型配方及工艺条件的确定
因素 模板温度/度 交联时间/秒 交联剂用量/份
一水平
180
60
0.5
二水平
200
80
1.0
试验次数 M=K+1=3+1=4
正交表 L4(23)
25
二水平 L4(23) 正交表
14
正交设计表的组成
典型的正交表 LM(bK) L 正交表的符号 K 因素(变量的数目) b 水平 M 试验次数 M=K+1(对于二水平) M=b(k-1) (对于多水平)
二水平:L4(23), L8(27), L12(211)等 三水平:L6(33), L9(37), L18(37) 四水平:L16(45) 等
12
多变量配方设计方法
正交设计法--用数理统计原理进行科 学地安排与分析多因素变量的一种试验 方法
中心复合试验设计法--用数学回归法 分析多因素变量的一种试验方法
13
正交设计法
概述
–应用数理统计原理科学地安排与分析多因 素变量的一种试验方法
正交设计表的组成 常用的正交表 正交设计举例:
21
直观分析法
计算每个水平几次实验取得指标的平均值,进行比 较,找出每个因素的最佳水平,几个因素的最佳水 平组合起来,即为最佳配方或工艺条件,另外,计 算每个因素 不同水平所取得不同指标值差,何种因素不同水平 之间指标差大,即为对指标最有影响的因素
具体方法参见下面实例[例一]及实例[例二] 直观分析法直观、简便,但不能区分因素与水平 的作用差异
18
三水平 L9(34) 正交表
19
四水平 L16(45) 正交表
20
正交设计试验结果分析法
正交设计实验结果分析法 一个最佳的配方可能在所做的实验中,也可能不在其中, 这就需要对实验结果进行分析处理而找出最佳配方。
实验分析可以解决如下三个方面的问题: 1.对指标的影响,哪个因素主要,哪个因素次要,分清 主次关系; 2.各个因素以哪个水平为最好; 3.各个因素用什么样的水平组合起来,指标值最好。 常用的分析方法有两种,即直观分析法和方差分析法.
27
试验结果分析
由上分析得出,A1;B2;C1
28
正交设计法举例PVC
[例二]PVC复合板配方正交设计 本配方的组分为;聚氯乙烯(PVC),邻苯二甲酸二辛酯 (BOP)、三碱式硫酸铅、石蜡、硬脂酸、氯化聚乙烯 (CPE)及赤泥等 (1)设计正交表 P、硬脂酸不变,分别为100,5,O.4 将三碱式硫霞铅(即三盐)、石蜡、CPE,赤泥定为四个 因素,即K=4 水平——每个因素定三个水平,即b=3,见表1—8所示
比例表示法 –树脂和各助剂的比例
实际重量表示法 –树脂和各助剂的实际重量
重量和体积混合表示法 –树脂和各助剂的实际重量和体积
6
份数(PHR)表示法
PVC配方例:
PVC
100
DOP
40
三碱式硫酸铅 3
二碱式硫酸铅 2
BaSt
1.5
PbSt
0.5
HSt
1
7
百分数(%)表示法
PVC配方例:
PVC
试验号
1 2 3 4
1(A) 1(180) 1(180) 2(200) 2(200)
列号 2(B) 1(60) 2(80) 1(60) 2(80)
3(C) 1(0.5) 2(1.0) 2(1.0) 1(0.5)
26
正交设计法举例
试验号
1 2 3 4 Ⅰj Ⅱj Ⅰj(均值) Ⅱj(均值) 极差
模板温度