填充母料配方设计
消泡母料配方,色母料配方,填充母料配方
寿光市富鑫塑胶助剂有限公司
色母粒的构成
色母粒的构成
一、颜料
一般分有机颜料，如酞青绿等；无机颜料如氧化铁红、钛白；染料如还原桃红、分散橙等。
聚烯烃、PVC色母粒采用的是颜料，一般说染料不可用于聚烯烃着色，否则会引起严重迁移。
二、分散剂
主要对颜料表面进行润湿，有利于颜料进一步分散，并稳定在树脂中，同时必须与树脂相容性好，不影响着色产品品质。
聚烯烃色母粒分散剂一般采用低分子量聚乙烯蜡或硬酯酸锌等。
工程塑料色母粒分散剂一般采用有极性低分子量聚乙烯蜡、硬酯酸镁、硬酯酸钙等。
三、载体树脂
使颜料均匀分布并使色母粒呈颗粒状。
选择载体需考虑与被着色树脂的相容性，还要考虑母粒应有良好分散性，因此载体的流动性应大于被着色树脂，同时被着色后不影响产品质量。
如选用熔体指数较大的同类高聚物，使母粒的熔体指数较高于被着高聚物，以保证最终制品的色泽一致。
PE、PP色母料选择LDPE（低密度聚乙烯）树脂为载体，PS、ABS母料选择改性PS为载体。
03、塑料填充配方设计
天然纤维：合成木材；
石英粉：硬度大，但对设备磨损太大，用量很少。 白云石粉：加入塑料中变为灰色，影响着色性。
一、无机矿物填料
补强作用
序号 名称 1 碳酸钙
形状 粒状
特点 价格低、来源广泛、 无毒无味、色泽白并 易着色、硬度低、易 干燥、化学稳定性高 硬度低，有一定润滑 性，对设备磨损轻
三、填料的表面处理
处理的目的：使表面从亲水性变成疏水性； 处理的必要性：填充量和制品性能要求考虑； 在高填充或性能要求高的场合是必要的。 填充量较小或性能要求很低时，可不进行处理； 软质PVC制品因本身含有大量增塑剂，加工中可以浸润 填料，所以可不必处理直接加入鞋底、人造革及地板等 制品中。 处理效果：硬脂酸<简单偶联剂<多功能偶联剂<大分子 偶联剂<相容剂<偶联剂和相容剂复合处理<复合偶联剂 (偶联剂和助偶联剂)。
碳酸钙的粒度
普通CaCO3 微粒CaCO3
5~15μm (1000~2 500目) 1~5μm (2500~12500目)
微细CaCO3
超细CaCO3
0.1~lμm
0.01~0.1μm
纳米CaCO3
<0.1μm
填料粒度的选择
兼顾性能和成本，考虑加工性能； 重质碳酸钙400目出厂时仅200元/吨，而1250目出厂时 价格为1000元/吨。
填料种类
普通天然填料：淀粉、壳聚糖、蛋白质、贝壳粉、 骨粉；优异的生物降解性能——生物降解塑料；
天然纤维填料：以木材、秸秆、果实壳等原料粉碎
的产物，补强作用大，以木粉最常用。
天然纤维填料的特点
填充母料的制备.
塑料配混技术
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（1）加高锅体，可提高粉体的工作空间，满足超细粉体 的干燥、活化等工艺要求
（2）改进锅盖密封形式，两层台阶封闭，提高物料密封 效果，改善生产环境
塑料配混技术
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预塑化后的物料：粉状、 粉团状、团块状或黏糊状
（3）采用油浴式电加热系统、 自动控温系统
（4）三层直型搅拌桨，搅拌 桨叶距离锅底部和锅周边的 间隙要小
（5）可上下调节高度、导流 方向可适当转动的立式斧头 形状的导流板
（6）加大放料口，300L的高 混机可采用500L的放料口， 有效地解决物料预塑化后的 呈黏团形状不易放出的问题
塑料配混技术
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2.同向平行双螺杆挤出机
改性母料使用的双螺杆挤出机： 螺杆长径比一般在 32：1～40：1 采用适当的螺纹元件排列方式 挤出过程多混炼 、少剪切 、快输送 可降低载体树脂的热降解， 保持树脂和助剂的物理性能，改善改性母料外观 应具有排气装置，高填充量的填料对加工设备的磨损严
风机，可明显改善黏连现象
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（2）拉条冷却切粒
水冷却拉条造粒： 避免物料热氧化、冷却效果好 需干燥、粒条易断影响生产
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不锈钢网带输送造粒： 模头中挤出的物料条在传动的钢丝网上边冷却边输送，配置
簸箕口切粒机 可有效解决由于产量高、易碎断条、不宜接触水分的高填充
母料的生产造粒
断条可随网带传动速度的调整和输送网上的收边装置，从而 全部送入切粒机，不会形成积条现象
风机产生的负压风道中 颗粒随着冷却风道输送到旋风分离料仓中，继续风冷后，
再经过二级风送冷却至振动筛进行筛分
填充母料制备-模块概要.
项目4 填充母料制备一、教学单元单元4-1填充改性原理单元4-2填料种类与特性单元4-3填料的表面处理单元4-4填充母料的结构模型与配方制定单元4-5填充母料的制备单元4-6填充母料配混质量分析单元4-7功能性填充改性塑料单元4-8功能母料单元4-9纳米材料单元4-10纳米无机物/塑料复合材料讨论：填充母料的质量影响因素分析实操：制备PE管材用填充母料（1）熟悉塑料实训教学工厂的相关设备（2）选择填料与表面处理剂，制定表面处理工艺条件（3）完成填料表面处理操作，记录工艺条件与现象（4）制定填充母料配方与配混方案（5）完成填料表面处理操作，记录工艺条件与现象（6）测试填充母料性能（7）分析、总结二、学习目标通过课堂学习、资料查询、小组讨论、实操等环节，了解塑料填充改性、纳米复合改性、功能母料的概况与进展，掌握填充改性、纳米复合改性的基本概念与理论，了解常见原料的性质与用途，能够制定填充母料制备工艺，能够规范操作高速混合机、挤出机进行填充母料生产，注射制备试样、测试性能，并能够按照基础知识与理论指导解决生产中出现的故障和产品质量问题；了解功能性填充改性塑料、功能母料、纳米复合材料的原料、用途、生产设备与生产工艺。
在项目为导向的小组学习过程中不断实践，学会采用“资讯→计划→决策→实施→检查→评估”六步法学习，培养自身的资料检索能力、逻辑思维能力、协同创新能力，同时在小组工作中锻炼自身的社会能力，生产实践不断提升自身解决实际问题的能力。
三、模块导学本模块我们将围绕填充母料项目进行10个教学单元的引导总结性教学，学生针对每个学习单元具体的技术问题细节开展小组报告、小组讨论及头脑风暴等多种方式开展自主学习，结合实训环节学习，逐步学习掌握填充改性、塑料母料、纳米材料、纳米复合材料的基本概念与基础理论，了解行业发展，培养自己的自主学习能力、独立思考能力。
针对填充母料制备实操项目，教师现场讲解、学生按照任务工单要求开展实训，学生通过实操，熟悉填充母料生产从原料配方制定到产品质量分析的全过程，并延伸到其它塑料功能母料、纳米复合材料，同时培养规范的实操习惯。
填充母料配方设计
填充母料配方设计一、填充母料配方设计的基本原则1.材料选择：根据产品的使用要求，选择适合的填充材料。
常用的填充材料有纤维、填料、粒子等。
2.填充比例：根据填充材料的特点和使用要求，确定填充比例。
填充比例过高会降低母料的力学强度，填充比例过低则不能达到增强效果。
3.填充方式：有湿法填充和干法填充两种方式。
湿法填充适用于有机合成材料，干法填充适用于无机材料。
4.配方调整：根据实际情况进行配方调整，改善填充母料的性能。
二、常用的填充材料及其特点1.纤维填料：如玻璃纤维、碳纤维等。
具有高强度、高模量、抗腐蚀等特点，适用于增强塑料、橡胶等材料。
2.填料：如硅酸盐、氧化物等。
具有高温稳定性、耐腐蚀性等特点，适用于高温、高强度的应用。
3.粒子：如硅胶、钛白粉等。
具有填充效果好、增加体积的特点，适用于填充母料的体积增加。
三、填充母料配方设计的步骤1.确定填充要求：根据产品的使用要求，明确填充材料的性能和比例要求。
2.选择填充材料：根据填充要求，选择合适的填充材料。
可以参考常用填充材料的特点进行选择。
3.确定填充比例：根据填充材料的特点和使用要求，确定填充比例。
一般来说，填充比例在5%到50%之间。
4.进行试验验证：根据确定的填充比例，进行配方试验，测试填充母料的力学性能、热性能等指标，根据试验结果进行调整，直至达到要求。
5.优化配方：在实验中，根据实际情况进行配方调整，改善填充母料的性能。
6.生产批量化：确定填充母料的工艺参数，进行批量生产。
四、填充母料配方设计的注意事项1.选择填充材料时要考虑其与基材的相容性，避免出现相容性不好的问题。
2.填充比例的选择要综合考虑填充效果和力学性能，避免过高或过低的填充比例。
3.配方调整时要循序渐进，逐步进行调整，避免一次性进行大幅度的改变。
4.在生产批量化之前，要进行充分的试验验证，确保填充母料配方的稳定性和可靠性。
塑料填充母料配方设计
塑料填充母料配⽅设计填充母粒是开发最早的⼀种，也是⽬前使⽤最⼴泛的母料品种。
⼀、填充母粒的组成填充母料主要由填料层、载体层、偶联层、及分散层四部分组成。
1.填料的选择填料是填充母料的核⼼，即母料核。
常⽤的填料品种有碳酸钙、滑⽯粉、⾼岭⼟、硅灰⽯、粉煤灰及红泥等。
对填料的要求是成本低，来源⼴，并能适当改善塑料制品的某些性能。
填料常常为⼯业废渣，如发电⼚的粉煤灰及铝⼚的红泥等。
填料的本⾝含⽔量往往都⽐较⼤，因此在制造母料前要充分⼲燥，使含⽔量降⾄0.5%以下。
填料的粒度对填充体系影响很⼤，⼀般情况下，填料的粒度越细，分散性越好；但填料粒度太细，容易产⽣凝聚，反⽽不利于分散。
所以填料的粒度要适当，⼀般碳酸钙粒径以3-6um，⽽滑⽯粉粒径以3-20um最理想。
填料的加⼊量往往都很⼤，⼀般可占母料质量的70%-85%。
2.载体的选择可⽤于填充母料的载体很多种，常⽤的载体主要有APP、LDPE、LLDPE、HDPE、PP、HIPS、CPE、EVA、PVC以及这些塑料的废旧料，如废PE、PP等。
废塑料的分⼦量低，流动性好，成本低。
载体既可以单独使⽤，也可以两种或两种以上混合使⽤，如LDPE/LLDPE及LLDPE/HDPE等。
复合载体同EVA和CPE等相同，与⼤多数树脂的相容性好，因⽽其母料适应性⼴。
单⼀载体从理论上讲应与被填充的基体树脂相同，这样相容性最好。
但实际上不可能制成太多种类母料，因⽽载体树脂与被填充树脂相近即可。
如PO⽤母料，常选LDPE或APP为载体；PS、ABS⽤母料，常选⽤HIPS为载体；PVC⽤母料，可选⽤CPE为载体。
载体的加⼊量⼀般为母料15%-30%左右，有时为了降低母料的成本，也有只⽤5%左右的。
3.偶联剂的选择由于填料与载体的相容性往往都很差，因此必须加⼊偶联层，以提⾼其与载体的相容性。
偶联剂的原理及品种，在具体选⽤时，主要根据填料的品种。
硅烷类偶联剂适⽤填料为黏⼟、云母、滑⽯粉、氢氧化铝及硅灰⽯等；适⽤树脂为PVC、PP及PU等。
任务4-1填充母料配方制定
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塑料配混技术
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填料分为增量性填料和增强性填料两类：
➢ 增量性填料即填充材料，称为填充剂或填 料，主要作用是降低成本；
➢ 增强性填料即增强材料或增强剂，主要作 用是提高塑料材料的力学强度，如拉伸强 度、冲击强度和硬度等。
采用其他功能性助剂制得的母料即为功能母料，如色母料、 抗静电母料、阻燃母料等
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4.1 填充改性的基本原理
4.1.1填料的作用 1.增量 即降低成本，无机或有机填料的绝大多数品种的
价格远低于所填充的合成聚合物，加入聚合物中 能够降低制品的成本。
2.增强 加入填料以后能使材料的一些性能得到改善，如
➢ 配方制定能力 ➢ 团队合作与沟通能力 ➢ 自主学习的能力
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填充改性与塑料母料：
填充改性，即在塑料中添加与基体树脂在组成和结构上不 同的固体无机物或有机物填料（通常为粉状），以降低成 本，或是使填充塑料的某些性能有明显改变，或赋予填充 塑料某些特殊性能。
往往还需加入其他助剂，以使填充改性塑料材料有良好的 综合性能。
尺寸 833 175 147 104 74 43 38 20 10 5 1 /μm
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（3）表面形态与性质 填料粒子表面性质∝(化学组成、晶体结构、吸附物质、表
面毛细孔情况等) 比表面积：单位质量填料的表面积 ➢ 粒径越小，其比表面积越大 ➢ 同样体积的颗粒，其表面积与几何形状、表面的粗糙程度
有关 ➢ 填料的许多性能与比表面积有关，特别是在使用了表面活
塑料填充母料的制备—填充母料与功能母料
过2500目 32.3/31.7
350/410
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不同PP试样的拉伸强度
纯PP PP+40％ PP+40％ CaCO3 滑石粉
33.99 19.0
29.44
PP+30％ PP+40％云母 PP+40％云母
玻纤
未经表面处理 已经表面处理
43.71
27.92
42.68
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选择裁体树脂的原则： ①载体树脂与基体树脂相容性好； ②载体树脂的熔体流动速率大于基体树脂熔体流动速率； ③载体树脂最好要与填料其他组分有某种相互作用。
（2）阴离子型 ④硫酸酯及其盐： ROSO3H，ROSO3Na ⑤磷酸酯及其盐：
⑥烷基水杨酸盐
（3）两性离子型 ⑦季铵内盐
（4）非离子型 ⑧多元醇及其酯
• 抗静电母料配方举例
➢ 功能性塑料： 就是指塑料本身受物理或化学的外部刺激，或与 其它物质发生作用后，产生质和量的变化，从而 派生出具有特定功能的塑料。
• 色母料的生产工艺
色母的制造方法有四种：油墨法、冲洗法、捏合法和金属皂法。
（1）油墨法
油墨法是在色母生产中采用油墨色浆的生产方法，即采用PE蜡、白ห้องสมุดไป่ตู้油、液体石蜡，通过三辊研磨，在颜料表面包覆一层低分子保护层，其 流程如下：
颜料 分散剂
搅拌机 粗色浆
三辊 研磨机
细色浆
色母
挤出机
二辊 塑练机
载体 树脂
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什么是透明填充母料
是填充母料是透明的？ 还是填充后不影响制品的透光率？ 又或者是填充母料可以使制品变透明？
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成核剂
成核剂是适用于聚乙烯、聚丙烯等不完全结晶 塑料，透过改变树脂的结晶行为，加快结晶速率、 增加结晶密度和促使晶粒尺寸微细化，达到缩短 成型周期、提高制品透明性、表面光泽、抗拉强 度、刚性、热变形温度、抗冲击性、抗蠕变性等 物理机械性能的新功能助剂。