高分子材料的配方设计
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
聚氯乙烯(PVC)型材配方设计和加工工艺
CH ki
Cl
R CH2 CH Cl
2、链增长阶段
H2 C
CH + H2C
Cl
kp
CH Cl
H2 C
CH
CH2
CH （头-尾）
Cl
Cl
H2 C CH
H C
CH2 （头-头）
Cl Cl
湖南师范大学高分子材料研究所
第四节 聚合反应机理及结构
3、链终止阶段
H2C CH + HC CH2
ktc
Cl
Cl
H2C CH Cl
放HCl，形成羰基、共轭双键而变色。
6、化学稳定性 在酸、碱和盐类溶液中较稳定。
7、耐溶剂性 除芳烃（苯、二甲苯）、苯胺、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、含氯烃（二
氯甲烷、四氯甲烷、氯乙烯）、酮、酯类以外，对水、汽油和酒精均为稳 定。
8、耐磨性 室温下耐磨性能超过硫化橡胶。
湖南师范大学高分子材料研究所
第二节 聚氯乙烯的应用
Cl Cl
残留的引发剂引发链分解反应，形成带有不稳定氯结构的大分子，进 而形成双键；然后，自由基氯原子会进攻最靠近的亚甲基上的氢原子，形 成小分子，并形成新的自由基，使反应继续下去。
湖南师范大学高分子材料研究所
第一节 聚氯乙烯的降解机理
(2) 离子型
Cl Cl Cl Cl
Cl Cl Cl
Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl
100
200
300
400
500
600
700
2、热性能
Temperature(oC)
85℃以下呈玻璃态，85~175℃呈粘弹态，无明显熔点，175~190℃为熔
融状态，190~200℃属粘流态。脆化点-50~-60℃，软化点75~85℃，玻璃化
聚醚砜纺丝液配方
聚醚砜纺丝液配方全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：聚醚砜是一种高分子化合物，具有优异的耐热性、耐化学腐蚀性和尺寸稳定性，广泛应用于纺织、医疗、电子等领域。
聚醚砜纺丝液是一种重要的工业原料，用于制备高性能的聚醚砜纤维。
其制备过程是一个复杂的化学过程，需要合理搭配各种原料，才能获得优质的纺丝液。
一般而言，聚醚砜纺丝液的配方包括聚醚砜树脂、溶剂、增塑剂、抗氧化剂等组分。
下面将详细介绍一种常见的聚醚砜纺丝液配方及其制备方法。
配方一：- 聚醚砜树脂：80%- 二甲苯：10%- 甲苯：5%- 丙烯酸贡酯：3%- 抗氧化剂：2%制备方法：1. 将80%的聚醚砜树脂加入到一定比例的二甲苯中，搅拌均匀。
2. 加入甲苯和丙烯酸贡酯，继续搅拌混合。
3. 最后加入抗氧化剂，保持搅拌至完全均匀。
这种配方中，聚醚砜树脂是主要的成分，起到支撑和增强聚醚砜纤维的作用。
二甲苯和甲苯是溶剂，帮助聚醚砜树脂充分溶解，并提高纺丝液的粘度。
丙烯酸贡酯是增塑剂，可以提高纺丝液的拉伸性和柔软性。
抗氧化剂则能保护聚醚砜纤维在纺丝过程中不易氧化而变质。
在实际生产中，制备聚醚砜纺丝液需要严格控制配方比例和制备工艺，以确保产品质量稳定。
还需要注意对原料的质量要求和生产环境的卫生条件，确保制备过程中不受外界因素的影响。
聚醚砜纺丝液是一种重要的工业原料，其配方的合理搭配和制备方法的控制对于获得高质量的聚醚砜纤维至关重要。
随着技术的不断进步和工艺的不断完善，相信聚醚砜纺丝液在未来会有更广泛的应用前景。
第二篇示例：聚醚砜纺丝液是一种用于纺丝生产的溶液，其配方的设计对纺丝工艺以及最终产品的质量有着重要的影响。
在纺织行业中，聚醚砜纺丝液被广泛应用于制造高性能纤维和纺丝材料，如高强度、高耐热、高耐化学腐蚀性的纤维。
下面将从聚醚砜的选择、添加剂的选用、溶解条件、脱泡和过滤等方面详细介绍聚醚砜纺丝液的配方设计。
聚醚砜的选择是确定配方的重要一步。
聚醚砜是一种高分子化合物，具有良好的热稳定性、抗拉强度和耐腐蚀性，是一种理想的纺丝原料。
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。
PVCABS合金配方设计
聚氯乙烯(PVC) /丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)合金是经通用塑料PVC和塑料ABS共混改性而成的一种新型高分子合金材料，它不仅具有冲击强度高、耐热性好、易于成型加工等PVC所欠缺的优点，而且阻燃性能良好。
但PVC/ABS合金成本较高，不利于其广泛应用于汽车、电子电器、轻工家电和建筑等行业。
无机填料是提高性能和降低成本很好的方法，选用粒状的碳酸钙(CaCO3)和片状的滑石粉(Talc)加入PVC/ABS合金中，在保证各性能的同时最大幅度地降低其成本。
CaCO3的加入可以较好地减缓PVC/ABS合金的冲击性能的下降， Talc 可以大幅度的提高PVC/ABS合金的维卡软化温度。
综合两者，最大限度地降低成本，选取CaCO3和Talc总的份数为70份，通过CaCO3和Talc不同份数的复配，力图获得成本低廉、缺口冲击强度高、拉伸强度好和耐热性优良的PVC/ABS合金。
试验配方：PVC-SG5型树脂， 100份；ABS， 75份；复合稳定剂， 4份；聚乙烯蜡， 1.0份；硬脂酸钙， 2份；CaCO3和Talc 为变量。
聚氨酯胶粘剂的配方设计
聚氨酯胶粘剂的配方设计聚氨酯胶粘剂的设计是以获得最终使用性能为目的的，因此，对聚氨酯胶粘剂进行配方设计时，必须要考虑到所制成的聚氨酯胶粘剂的施工性（可操作性）、固化条件等操作条件以及粘接强度、耐热性、耐化学品性、耐久性等性能要求。
下面，洛阳天江化工新材料有限公司将分别从以下几个方面入手来向大家讲解究竟该怎样对聚氨酯胶粘剂的配方进行设计：一、从结构与性能角度对聚氨酯分子进行设计由于生产聚氨酯的原料品种及组成多种多样，因而可合成各种各样性能的聚氨酯高分子材料。
例如从其本体材料（即不含溶剂）的外观性能方面来讲，可得到由柔软至坚硬的弹性体以及泡沫材料。
聚氨酯从其本体性质（或者说其固化物）而言，基本上属于弹性体性质，它的一些物理化学性质如粘接强度、机械性能、耐久性、耐低温性以及耐药品性等，主要取决于所生成的聚氨酯固化物的化学结构。
所以，要对聚氨酯胶粘剂进行配方设计，首先要对其原料聚氨酯进行分子设计，即从化学结构及组成对性能的影响来入手。
二、从原料角度对聚氨酯胶粘剂的制备进行设计聚氨酯胶粘剂的配方中一般用到三类原料：一类为－NCO类原料（即二异氰酸酯及其改性物与多异氰酸酯），一类为－OH类原料（即含羟基的低聚物多元醇以及扩链剂等，广义地说，是含活性氢的化合物，故也包括多元胺、水等），另有一类为溶剂和催化剂等添加剂。
从原料的角度对聚氨酯胶粘剂进行配方设计，天江化工的专家为我们提供了以下两种具体方法：1、由上述三类原料直接配制最简单的聚氨酯胶粘剂的配制方法是将－OH类原料和－NCO类原料（或及添加剂）进行简单地混合，然后直接使用。
在聚氨酯胶粘剂的配方设计中一般不常采用这种方法，原因是大多数低聚物多元醇的分子量较低（通常聚醚多元醇的分子量Mr<6000，聚酯多元醇的分子量Mr<3000），因而所配制的聚氨酯胶粘剂组合物粘度小、初粘力低。
然而在有些时候，即使添加催化剂，胶粘剂的固化速度仍然较为缓慢，并且所得固化物的强度低，实用价值不大。
《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。
绪论习题与思考题
.绪论绪论习题与思考题1．分别定义“高分子材料”和“塑料”。
2．分别区分“通用塑料”和“工程塑料”，“热塑性塑料”和“热固性塑料”，“简单组分高分子材料”和“复杂组分高分子材料”，并请各举2～3例。
3．高分子材料成型加工的定义和实质。
第一章习题与思考题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。
3．为什么聚合物的结晶温度范围是Tg～Tm？4．什么是结晶度？结晶度的大小对聚合物性能有哪些影响？5．何谓聚合物的二次结晶和后结晶？6．聚合物在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？7．要使聚合物在加工中通过拉伸获得取向结构，应在该聚合物的什么温度下拉伸？8．分析并讨论影响热塑性塑料成型加工中熔体粘度的因素。
第二章习题与思考题1．高分子材料中添加助剂的目的是什么？2．什么是热稳定剂？哪一类聚合物在成型加工中须使用热稳定剂？对于加有较多增塑剂和不加增塑剂的两种塑料配方，如何考虑热稳定剂的加入量？请阐明理由。
3．试述增塑剂的作用机理。
4．增塑剂作用的实质是什么？并请区分“增塑效率”、“主增塑剂”、“副增塑剂”和“增塑剂相容性”四个概念。
5．内润滑与外润滑6．橡胶制品为何要使用配合剂？配合剂共分哪几类？7．何谓硫化剂？分哪几类？各自适用的橡胶类型是什么？8．何谓硫化促进剂？有哪几种类型？典型品种及其主要特性？9．活性剂有什么作用？什么是防焦剂？常用品种是什么？10．交联配合剂对橡胶制品和热固性塑料制品的作用有何异同？为什么？11、什么是填充剂和补强剂？它们的区别在哪里？第三章习题与思考题1．试分析下列配方，要求：（1）指出各成分在配方中的作用；（2）判断制品基本性能，并说出相应的理由。
①PVC树脂（XS-4）100，邻苯二甲酸二辛酯10，邻苯二甲酸二丁酯8，环氧脂肪酸辛酯3，液体钡－镉2，硬脂酸钡0.5，硬脂酸镉0.3，硬脂酸0.3，二氧化钛3②PVC树脂（XS-5）100，三盐基性硫酸铅5，二盐基性亚磷酸铅1.5，亚磷酸三苯脂0.5，硬脂酸铅0.5，硬脂酸正丁酯0.3，石蜡0.3，氧化锑5③PVC树脂（XS-3）100，DOP 20，DBP 20，DOS 10，氯化石蜡5，UV-9 0.1，滑石粉1，氧化铁0.2，二月桂酸二丁基锡3④丁睛橡胶100，硫磺1.5，促进剂M 1.5，促进剂TMTD 0.2，ZnO 5，硬脂酸1，防老剂4010NA 1，半补强碳黑60，陶土30，沥青5，石蜡1.52．在生产宽1200mm，厚0.5mm的聚氯乙烯软膜时，采用以下配方：聚氯乙烯树脂100，三盐基硫酸铅2，硬酯酸钡1.2，硬酯酸铅0.8，邻苯二甲酸二辛酯30，癸二酸二辛酯10，环氧大豆油5，氯化石蜡5，硬酯酸0.8，碳酸钙8，钛箐兰0.5问：配方中各组分的作用？配方中树脂、稳定剂、增塑剂、填充剂、润滑剂、颜料各占总量的百分之几？3．高分子材料进行配方设计的一般原则和依据各是什么？4．配方有哪几种表示方法？各有何作用？相互关系是什么？第四章习题与思考题1．与低分子物相比，聚合物的粘性流动有何特点？2．什么是牛顿型流体和非牛顿型流体？试用流变方程和流动曲线说明非牛顿型流体的类型。
高性能环氧高分子材料的制备及应用
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材料，体育工作管理。电话:792067288 ,E - maiFqiuzhenyu73@ sina. com
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邱振宇:高性能环氧高分子材料的制备及应用
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聚对苯二甲酸乙二酯的制备
绪论本设计的课程名称是高分子材料，而本设计的最终生产产品是聚对苯二甲酸乙二酯（PET），它的分子量一般大于10，密度为1.38，熔点约258摄氏度；属于热塑性聚酯，具有优良的坚韧性，拉伸、抗冲击强度、耐磨性，电绝缘性。
由于具有韧性佳、质量轻、不透气、耐酸碱等特点，近年成为汽水、果汁、碳酸饮料等之常用容器。
聚对苯二甲酸乙二酯一般由对苯二甲酸二甲酯与过量乙二醇起酯交换反应成对苯二甲酸乙二酯后经缩聚制得。
主要用途用于制合成纤维，名涤纶，是聚酯纤维的主要品种。
也可用作工程塑料，制机械零件，目前大量用于饮料瓶的生产。
聚对苯二甲酸乙二酯的化学稳定性好于聚酰胺。
吸湿性（0.4%）极小。
耐光性仅次于聚丙烯腈。
由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经仿丝制成的合成纤维。
聚酯纤维的中国商品名。
可由聚对苯二甲酸乙二酯制造。
1941年，英国的J.R.温菲尔德和J.T.迪克森以对苯二甲酸和乙二醇为原料，在实验室内首先研制成功聚酯纤维，命名为特丽纶。
1953年美国生产商品名为达可纶的聚酯纤维。
此后在世界各国迅速发展，成为合成纤维的第一大品种，占总产量的50％左右。
涤纶有优良的抗皱性、弹性和尺寸稳定性；有良好的绝缘性能，耐光、耐磨，不霉不蛀；有较好的耐化学试剂性能，耐弱酸、弱碱。
但与天然纤维相比，涤纶存在含水率低、透气性差、染色性差、容易起球起毛、易玷污等缺点。
为了改善这些缺点，采取化学改性和物理变形等方法。
涤纶用途广泛，可以纯纺，也可与棉、毛、丝、麻以及其他化纤混纺，适宜制作男女衬衫、外衣、儿童服装，以及室内装饰用料；也可作絮棉。
高强度涤纶可用于制作轮胎帘子线、运输带、消防水管、缆绳、渔网等，也可用作绝缘材料、耐酸过滤布和造纸毛毯等。
用涤纶制作的无纺织布可用作室内装饰物、地毯底布、医药工业用布、絮绒、衬里等。
本设计主要内容包括设计的目的及意义、原材料的选择及在配方中含量的确定、各组分的作用、生产工艺流程、生产所需设备及工艺参数、产品性能检测及检测参考标准、产品的应用范围等。
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
高分子材料配方设计说明
用量一般为0.1％～5％
抑菌剂〔杀菌剂
类型 防虫剂
防兽剂
增塑剂
增塑剂——降低塑料的软化温度和提高其加工性、 柔软性或延展性,加入的低挥发性或挥发性可忽略 的物质.
经增塑的聚合物,其软化点<或流动温度>、Tg、脆 性、硬度、拉伸强度、弹性膜量下降；而耐寒性、 柔顺性、断裂伸长率会提高.
约80～85％的增塑剂用于PVC塑料制品,其它用于纤 维素树脂、醋酸乙烯树脂、ABS树脂和橡胶中.
谢 谢！
让我们共同进步
稳定剂
稳定剂——成型加工和使用时,有助于保持材料性能 原始值或接近原始值而在塑料配方中加入的物质.
可制止或抑制聚合物因受外界因素〔光、热、细菌、 霉菌以至简单的长期存放等所引起的破坏作用.
按老化的方式不同,稳定剂分为热稳定剂、光稳定剂、 抗氧剂、抗臭氧剂和生物抑制剂等.
<1> 热稳定剂
热稳定剂——防止聚合物在热影响下产生降解 作用的物质.
填充剂 增量填充剂〔也称惰性填充剂
增强剂〔也称补强剂、活性填充剂
<1>在橡胶中的应用 <2>在塑料中的应用 <3>常用填充剂的特性及选择
润滑剂
润滑剂——为改进塑料溶体的流动性能,减少或避 免对设备的摩擦和粘附〔粘附也可能由其它助剂 引起以及改进制品表面光亮度等,而加入的一类助 剂.
品种与选用
<1>增塑剂的应用性 能
与树脂的相容性好 增塑效率要高 增塑效果要持久
<2>增塑剂的作用机理
聚合物增塑示意图 1－增塑剂分子 2－聚合物分子 3－增塑剂与聚合物间的联结点
填充剂与增强剂
填充剂<填料>——填充物料.填充剂和增强剂有时难以 区别.
高分子
聚合物成型加工是将聚合物或以合成树脂和合成橡胶为最主要原材料，加入各种添加剂，采用适当的方法，将其转变成适用材料或制品的一种工程技术。
基本内容：研究这些“方法”（配合技术、加工技术）及所获得的产品与各种因素（材料的流动形态的行为以及其它性质、各种加工条件参数及设备结构等）的关系。
成型的方法：挤出成型、注射成型、压延成型、模压成型等。
取向对聚合物制品性能的影响1）非晶聚合物取向后，沿应力作用方向取向的分子链，大大提高了取向方向的力学强度，但垂直于取向方向的力学强度则因承受应力的是分子间的次价键而显著降低。
2）取向结晶聚合物，随取向度提高，材料的密度和强度都相应提高，而伸长率则逐渐降低。
取向导致材料的性能呈现出各向异性。
3）取向还使某些性脆的聚合物如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等韧性增加，扩展了用途。
4）聚合物取向后其它性能也发生了变化。
如随取向度提高，材料的玻璃化转变温度上升，高度取向和结晶度高的聚合物Tg约可升高25℃。
由于取向制品中存在一定的高弹形变，在一定温度下，取向聚合物的回缩或热收缩率与取向度成正比。
5）取向后分子间作用力增大，“应力硬化”作用使材料的模量增加。
加工过程对降解作用的利用与避免聚合物在加工过程出现降解后，制品外观变坏，内在质量降低，使用寿命缩短。
因此加工过程大多数情况下都应设法尽量减少和避免聚合物降解。
为此，通常可采用以下措施：（P49）(1) 严格控制原材料技术指标，使用合格原材料，减少杂质。
(2) 使用前对聚合物进行严格干燥。
特别是聚酯、聚醚和聚酰胺等聚合物存放过程容易从空气中吸附水分，用前通常应使水分含量降低到0.01%—0.05％以下。
(3) 确定合理的加工工艺和加工条件，特别是加工温度和时间。
(4) 加工设备和模具应有良好的结构。
如避免死角或缝隙等。
(5) 根据聚合物的特性，特别是加工温度较高的情况，在配方中考虑使用抗氧剂、稳定剂等以加强聚合物对降解的抵抗能力。
加工过程中对降解的利用1）常利用降解来改善橡胶的加工工艺性能。
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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。
制品设计的 一般程序
3.2 配方设计的原则和步骤
3.2.1 配方设计的意义
• 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，配方设计绝不是各种原材料之间简单 的、经验性的组合，而是在对高分子材料结构与性 能关系充分研究基础上综合的结果。
第三章 高分子材料的配方设计
深圳大学材料学院
3.1 高分子材料制品设计 3.2 配方设计原则和步骤 3.3 配方表示方法 3.4 配方设计方法 3.5 配方实例
3.1 高分子材料的制品设计
• 制品设计是在对制品形状、结构和使用性能科学的 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品制造过程的实施 方案和程序。
（3）直接质量表示法 根据设备生产能力，直接用配方各组分所用质量 来表示。直观、但看不出比例关系；生产上常用。
（4）质量、体积混合表示法 将含量大的固体组分用质量表示，含量小的液体组 分用体积表示。只用于含少量液体的配方。
（5）体积百分含量表示法 如果知道各组分的密度和质量，则可以折算成体
积百分数来表示。
①助剂与树脂的相容性
用于配方中的助剂要与树脂有良好的相容性， 这样才能均匀地分散于树脂中，同树脂有机地结合 在一起，从而发挥其应有的作用。
②助剂对制品性能的影响
1）助剂发挥作用的同时常常会伴随有副作用； 2）助剂的使用常受到最终用途的制约
③充分发挥助剂间的协同效应
在稳定剂、阻燃剂中特别显著，通常需要几种 稳定剂按一定比例构成防老化体系时才能达到满意 的结果
⑥助剂的来源与成本
对于一个配方而言，除考虑其性能外，主要考虑其 来源与成本。在同等性能条件下，要选择来源广、产 地近、价格低的品种。
⑦制品的透明性
如果制品要求透明，所选助剂应不影响其透明性。 一般助剂的折光指数与树脂越相近，对制品的透明性 能影响超小。无机助剂大都影响制品的透明性。只有 云母、硼酸锌等品种不影响透明性或影响极小。
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；必要时采用 不同品种和价格的原材料复配；适当加入填充剂， 降低成本。
（5）充分考虑助剂与树脂及多种助剂之间的相互联系 与作用
制品需要什么性能，相应选取何种助剂。以高密 度聚乙烯(HDPE）桶而言，用于装油品，要进行耐油 改性；用于装碳酸饮料，要进行阻隔改性；用于装光 敏药品时，要涂成黑色。再如PP注射椅子，用在北方 要进行低温冲击改性，用在矿井下，要进行防静电、 阻燃处理。
与此同时需要防止配方中出现对抗效应
④助剂的耐加工性
助剂大都为小分子物质，其热分解温度不太高， 特别是小分子有机助剂，更易于分解。对于小分子 液体助剂，易在加工中蒸发。因此，在选择固体助 剂时，要保证其在加工中不能热分解(发泡剂除外)。 在选择液体助剂时，要保证在加工时不逸出。
⑤根据加工方法选择
不同的加工方法，要求加入的助剂品种不同。如 PVC薄膜，可以用吹塑法和压延法两种方法生产。两 种不同的加工方法，对润滑剂的要求不同。吹塑法常 选内润滑剂，加入量少；而压延法常选外润滑剂，且 加入量稍大。
3.2.4 配方设计的步骤
① 在确定制品性能和用途的基础上，收集高分子化 合物和添加剂等各种原材料的资料，初定产品形状、 尺寸及各部件的作用及成型加工方法。 ② 初选材料，并进行配方设计及试验，先可设计若 干个配方，进行小样压片试验，通过性能测试初定 合格的配方，再进行扩大试验，确定加工性能；
③ 依获得的材料性能数据或凭经验，进行结构设计 （壁厚及其他尺寸）； 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。如性能不合格，需再筛选配方； 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 （原材料规格、牌号、产地、验收标准、 监测项目和监测方法等）。
物美价廉是每一个设计时的首选目标，在满足制品 需求性能时，其价格越低越好。降低成本的方法主 要两种，即填充法和发泡法。 填充法：简单方便，添加量稍大易造成性能下降、比 重大； 发泡法：复杂，难以控制，但可以降低比。
3.2.3 配方设计的原则
（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