高分子材料配方设计

着色剂 (色料): 使塑料着色的一种添加剂
防静电剂
阻燃剂
其它
发泡剂 开口剂
防雾剂
塑炼（素炼）促进剂 再生活化剂
根据制品用途，确定制品应 具有的性能、参数指标
形状造型设计
配方设计
制品设计的一般流程
原料选择
样品初步设计
配方设计
工艺设计 样品试制
性能测试
结构设计及模具设计 成本核算
如 不 合 格， 反 馈， 修 改 设 计
品种与选择
(2) 偶联剂
偶联剂——将性质差异很大的材料，通过化学或物理 的作用偶联（结合）起来的物质。有时也用来处理玻 璃纤维的表面使其与树脂形成良好的结合，故也称为 表面处理剂。
偶联剂
有机硅烷类 钛酸酯类 有机铬类偶联剂 锆类偶联剂 其他偶联剂（高级脂肪酸、醇、酯、
多异氰酯酯等）
其它助剂
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
品种与选用
交联剂及偶联剂
(1) 交联剂
交联剂——能使线型聚合物转变成网状或体型 聚合物的一类物质。橡胶用交联剂称为硫化剂， 塑料用交联剂称为固化剂、硬化剂。
经过交联，材料的物理机械性能，如拉伸强度、 抗撕裂强度、回弹性、定伸强度等上升，伸长 率、永久变形下降，耐热性、高温下的尺寸稳 定性和耐化学药品性能提高。
成型用物料及配方设计
高分子材料 橡胶 塑料
添加剂
添加剂(助剂)——各种高分子材料在合成与加 工过程中所需加入的各种辅助性化学物质。
不同的材料加工方法或应用范围不同，加入的 助剂种类和用量也不同。多数助剂的用量都比 较小，一般为聚合物量的百分之几到千分之几， 也有用到万分之几。
添加剂按照作用功能的分类
热稳定剂——防止聚合物在热影响下产生降解 作用的物质。
用量：树脂量的2％～4％ 盐基性铅盐、金属皂类和盐类、有机锡化合物
等主稳定剂和环氧化合物、亚磷酸酯、多元醇 等有机辅助稳定剂。
(2) 光稳定剂
光稳定剂——可有效地抑制光致降解物理和化 学过程的一类化合物。
用量：0.01～0.5％ Biblioteka Baidu屏蔽剂
改性功能 稳定化 柔软化、轻量化 提高加工性 改善表面性能 防静电 着色 难燃化、不燃化 提高强度、硬度
塑料添加剂类型 热稳定剂,抗氧剂,紫外线吸收剂,防霉剂 增塑剂、发泡剂 润滑剂、加工助剂、增塑剂 润滑剂,增白剂,光亮剂,防粘剂,滑爽剂 抗静电剂 着色剂 阻燃剂、不燃剂、填充剂 填充剂,增强剂,补强剂,交联剂,偶联剂
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。
(1)增塑剂的应用性能
(2)增塑剂的作用机理
与树脂的相容性好 增塑效率要高 增塑效果要持久
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.
类型 紫外线吸收剂 猝灭剂 自由基捕捉剂
(3) 抗氧剂
抗氧剂——可抑制或延缓高分子材料自动氧
化速度，延长其使用寿命的物质。在橡胶工业 中抗氧剂也被称为防老剂。 用量：塑料 0.1％～1％，橡胶1～5份
类型 链终止型 预防型
(4) 生物抑制剂
生物抑制剂或防生物剂——聚合物制品在贮存、 使用过程中，可能遭受老鼠、昆虫、细菌、霉 菌等的危害，抵御、避免和消灭这类情况发生 的物质。
产出合格制品，编写设计说明书等技 术文件
高分子材料的配方设计方法
(1) 配方中用量的表示方法 (2)配方设计方法 单因素变量配方设计方法 多因素变量配方设计方法 典型配方
影响橡胶、塑料配方的性能因素
（1）影响橡胶配方的性能因素 橡胶的物性 胶料的工艺性能 （2）影响塑料配方设计的主要因素 塑料与各组分的相容性 配方中各组分的关系
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。
目的:降低塑料消耗量和降低成本，但有时会降低塑料 强度，有时也会起着增强和改进塑料物理性能的作用。
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。