第5章成型物料的配制
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第5章 熔融沉积成型工艺及材料
Stratasys公司的Mojo、Dimension、uPrint和 Fortus等多个产品均采用FDM为核心技术。
Nantong Institute of Technology
5.1 概述
桌面级FDM成型设备： MakerBot公司的MakerBot Replicator系列 3D Systems公司的Cube系 列 北京太尔时代公司的UP系列 杭州先临公司的Einstart系列
5.2 成型原理及工艺
5.2.1 成型原理
3.喷头内熔体流动性
喷嘴流道由直径分别为D1和D2的等截面圆管 和由D1过渡到D2的锥形圆管组成。锥形圆管能
更好的减小流道直径突变所带来的阻力变化，
还可以避免发生局部紊流现象。直径为D2的末
端圆管用于熔体挤出成型前的稳定性流动，以 便成型更精确稳定的尺寸。不同流道内的流场 导致各个流道出现不同压力差。
直径逐渐变细直到完全熔融的区域，称为熔化段。 在物料被挤出口之前，有一段完全由熔融物料充满
机筒的区域，称为熔融段。
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5.2 成型原理及工艺
5.2.1 成型原理 2.喷头内熔体的热平衡
假设喷头内部温度处处相等，沿喷头接触方向不存在热流。
QME：随熔体进入喷嘴的热量 QMA：喷头中被对流带走的热量 QRAD：喷头中以热辐射方式失去的热量 Q耗：喷头中单位时间内的热量耗散 QH ：加热系统供给的热量 QCA ：空气中流失的热量
机械处理 热处理 表面涂层处理 化学处理
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5.2 成型原理及工艺
5.2.3 工艺特点
优点： （1）运行成本低，操作和维护简单 （2）成型材料广泛 （3）环境友好，安全环保 （4）后处理简单 （5）易于搬运，对环境无限制
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5.1 概述
桌面级FDM成型设备： MakerBot公司的MakerBot Replicator系列 3D Systems公司的Cube系 列 北京太尔时代公司的UP系列 杭州先临公司的Einstart系列
5.2 成型原理及工艺
5.2.1 成型原理
3.喷头内熔体流动性
喷嘴流道由直径分别为D1和D2的等截面圆管 和由D1过渡到D2的锥形圆管组成。锥形圆管能
更好的减小流道直径突变所带来的阻力变化，
还可以避免发生局部紊流现象。直径为D2的末
端圆管用于熔体挤出成型前的稳定性流动，以 便成型更精确稳定的尺寸。不同流道内的流场 导致各个流道出现不同压力差。
直径逐渐变细直到完全熔融的区域，称为熔化段。 在物料被挤出口之前，有一段完全由熔融物料充满
机筒的区域，称为熔融段。
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5.2 成型原理及工艺
5.2.1 成型原理 2.喷头内熔体的热平衡
假设喷头内部温度处处相等，沿喷头接触方向不存在热流。
QME：随熔体进入喷嘴的热量 QMA：喷头中被对流带走的热量 QRAD：喷头中以热辐射方式失去的热量 Q耗：喷头中单位时间内的热量耗散 QH ：加热系统供给的热量 QCA ：空气中流失的热量
机械处理 热处理 表面涂层处理 化学处理
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5.2 成型原理及工艺
5.2.3 工艺特点
优点： （1）运行成本低，操作和维护简单 （2）成型材料广泛 （3）环境友好，安全环保 （4）后处理简单 （5）易于搬运，对环境无限制
成型用的物料及其配制(PPT 111页)
O
RSO
O
21
氯化石蜡
这是一类增量剂，主是氯化石蜡（氯化聚乙烯， CPE）、五氯硬脂酸甲酯等。它们与PVC的相容 性较差，一般的热稳定性也不好，但它们有很好 的电绝缘性，耐燃性好，成本低廉。因此常用于 电线电缆的配方中。
22
柠檬酸酯
柠檬酸酯类增塑剂主要包括柠檬酸酯和乙酰化柠檬酸
酯，是无毒增塑剂，可用于食品包装、医疗器械、儿
33
有机锡稳定剂
有机锡类为热稳定剂中最有效的，在透明和无毒制品中应用 最广泛的一类，其突出优点为：热稳定性好，透明性好，大 多数无毒。缺点为价格高，无润滑性。有气味。
有机锡类大部分为液体，只有少数为固体。可以单独使 用，也常与金属皂类并用。
有机锡类热稳定剂主要包括脂肪酸有机锡、马来酸有机 锡和硫醇有机锡三类。
c、马来酸二正丁基锡(DBTM)，白色粉末，有毒， 无润滑性，常与月桂酸锡并用，不可与金属皂类并用于 透明制品中。
36
有机锑类
具有优秀的初期色相和色相保持性，尤其是在低用量时，热 稳定性优于有机锡类，特别适于用双螺杆挤出机的PVC配方使用。
31
热稳定剂分类
铅盐稳定剂
①卓越的热稳定性； ②保持良好的电绝缘性； ③价格低廉； ④一些品种耐光性优良，一些品种有良好的润滑性； ⑤良好的加工性，并具有白色颜料作用。
环境污染严重
32
金属皂类
某些金属，如Zn、 Cd 、 Pb、Ca、Ba等的有机羧酸盐。有 机酸一般用硬脂酸、异辛酸及环烷酸、合成脂肪酸等。一些 非皂类金属盐类如苯甲酸、水杨酸及烷基酚的金属盐也归为 此类。
1）按化学组成分 邻苯二甲酸酯
O
CO
R1
C O R2
O
R1,R2是C1-C13的烷基、环烷基和苯基等，R1,R2可以相 同，也可以不同。
RSO
O
21
氯化石蜡
这是一类增量剂，主是氯化石蜡（氯化聚乙烯， CPE）、五氯硬脂酸甲酯等。它们与PVC的相容 性较差，一般的热稳定性也不好，但它们有很好 的电绝缘性，耐燃性好，成本低廉。因此常用于 电线电缆的配方中。
22
柠檬酸酯
柠檬酸酯类增塑剂主要包括柠檬酸酯和乙酰化柠檬酸
酯，是无毒增塑剂，可用于食品包装、医疗器械、儿
33
有机锡稳定剂
有机锡类为热稳定剂中最有效的，在透明和无毒制品中应用 最广泛的一类，其突出优点为：热稳定性好，透明性好，大 多数无毒。缺点为价格高，无润滑性。有气味。
有机锡类大部分为液体，只有少数为固体。可以单独使 用，也常与金属皂类并用。
有机锡类热稳定剂主要包括脂肪酸有机锡、马来酸有机 锡和硫醇有机锡三类。
c、马来酸二正丁基锡(DBTM)，白色粉末，有毒， 无润滑性，常与月桂酸锡并用，不可与金属皂类并用于 透明制品中。
36
有机锑类
具有优秀的初期色相和色相保持性，尤其是在低用量时，热 稳定性优于有机锡类，特别适于用双螺杆挤出机的PVC配方使用。
31
热稳定剂分类
铅盐稳定剂
①卓越的热稳定性； ②保持良好的电绝缘性； ③价格低廉； ④一些品种耐光性优良，一些品种有良好的润滑性； ⑤良好的加工性，并具有白色颜料作用。
环境污染严重
32
金属皂类
某些金属，如Zn、 Cd 、 Pb、Ca、Ba等的有机羧酸盐。有 机酸一般用硬脂酸、异辛酸及环烷酸、合成脂肪酸等。一些 非皂类金属盐类如苯甲酸、水杨酸及烷基酚的金属盐也归为 此类。
1）按化学组成分 邻苯二甲酸酯
O
CO
R1
C O R2
O
R1,R2是C1-C13的烷基、环烷基和苯基等，R1,R2可以相 同，也可以不同。
第5章+挤出成型2
1.2挤出过程之牵引
牵引装置
4.牵引装置
橡胶带式：适合50-150mm管 滚轮式：＜100m管 履带式：二履带、三履带、四履带和六履带，适合各种管。
5.6.1.2挤出过程之牵引
履带式牵引排列方式
履带的排列
a-六条履带 b-二条履带 c-三条履带 1-履带 2-塑料管材
挤出过程之牵引 履带式牵引机实物照片
5.6.1管材的挤出设备
机头附件：
分流器（鱼雷头）将圆柱形料流变为薄环状并 便于进一步加热塑化。大型分流器内设加热器， 支架用以支承分流器及芯棒，同时使料流分束 以加强搅拌，小型分流器与芯棒做为一体
5.6.1管材机头种类
（直通式、直角式、旁侧式和筛孔板式） 1）直通式 熔体在机头中流动方向与螺杆轴向一致,结 构简单易制造；适于PVC,PE,PA
当吹塑材料为结晶塑料薄膜时管膜刚离开模头时是透明的至一定的高度由于冷却而结晶固化变得不透明浑浊浑浊与透明的交界线被称1适当提高或降低加工温度对固体输送率没有影响2机头压力大小对单螺杆挤出机的单位时间产量无关3在异向旋转双螺杆中物料是以正位移原理向前强制输送与螺杆与物料的摩擦系数无关因此输送效率是极4由于同向平行双螺杆转动而反复强迫物料转向使物料受到较好的剪切混合效果这种螺杆具有很好的自洁作用一般用于混料造粒
管材挤出成型常见故障的排查
拉破或拉断 故障分析及排除方法： 如果牵引过程中，管壁上产生小洞，主要是由于冷却定 型环的供水太少。应适当增加供水量。 若管壁上拉出大洞，主要是由于压缩空气供气量太 大。应合理调节压缩空气供给量。 若牵引太快，管材容易拉断。应合理控制牵引速度。
5.6.1管材的挤出成型流程实物图
牵引 切割 挤出机
5.6.1管材的挤出设备（机头、 1 机头：
成型用物料配制—粉料及粒料配制(高分子成型课件)
高分子材料成型前物料的配置
塑料成型时常用的物料形态有四种：粉料、粒料、溶液 和分散体，其中粉料、粒料用的较多。 基本成分：聚合物+各种助剂(添加剂) 添加剂：改善工艺性能，改善制品的使用性能或为降低 成本。 配制方法：混合成均匀复合物，程度、方法各有不同。
粉料配制
树脂 助剂 粒料配制
预处理
称量 输送
在实际混合中，扩散、对流和剪切三种作用通常是共同 作用，只是在一定条件下，其中的某一种占有优势而已。 物料初混合以对流为主，塑炼主要靠剪切作用混合完成。
混合程度评价
1）均匀程度 2）分散程度
一般而言混合组分的粒子愈细，表面积愈大，愈有利于得 到较高的分散程度。混合的均匀程度的问题则对将直接影 响制品的性能。
③空气的温度、湿度和流动速度。
一、粉料的配置
2 物料的输送与计量
①输送：
液态原料 泵 高位槽
气流
固体粉料
高位料仓
气路输送系统 ②计量：
正压系统 负压系统 正负压联合系统
计量是保证粉料或粒料中各种原料组成比率精确的步骤。袋装或桶装 的原料，通常虽有规定的重量，但为保证准确计，有必要进行复称。 计量有质量计量和体积计量两种方法。生产中常用杠杆称或电子秤进 行精确质量计量。
三辊磨
球磨机
一、粉料的配置
1 物料的预处理
④干燥：
一般情况下，粒料树脂及配合剂具有一定的吸水性，水分往往造成：1） 配料不准确；2）混合难以分散均匀，使制品各部位性能不一；3）水分挥 发，在制品内部产生气泡或脱层，表面出现水纹、凸凹不平，无光泽，易 翘曲，电性能和力学性能下降等现象。 当吸水量高于成型加工的允许值时，必须进行成型前干燥处理。 填料（碳酸钙、陶土、纤维素）在配混前应充分干燥，且干燥后不应 停放，以免吸湿回潮。
塑料成型时常用的物料形态有四种：粉料、粒料、溶液 和分散体，其中粉料、粒料用的较多。 基本成分：聚合物+各种助剂(添加剂) 添加剂：改善工艺性能，改善制品的使用性能或为降低 成本。 配制方法：混合成均匀复合物，程度、方法各有不同。
粉料配制
树脂 助剂 粒料配制
预处理
称量 输送
在实际混合中，扩散、对流和剪切三种作用通常是共同 作用，只是在一定条件下，其中的某一种占有优势而已。 物料初混合以对流为主，塑炼主要靠剪切作用混合完成。
混合程度评价
1）均匀程度 2）分散程度
一般而言混合组分的粒子愈细，表面积愈大，愈有利于得 到较高的分散程度。混合的均匀程度的问题则对将直接影 响制品的性能。
③空气的温度、湿度和流动速度。
一、粉料的配置
2 物料的输送与计量
①输送：
液态原料 泵 高位槽
气流
固体粉料
高位料仓
气路输送系统 ②计量：
正压系统 负压系统 正负压联合系统
计量是保证粉料或粒料中各种原料组成比率精确的步骤。袋装或桶装 的原料，通常虽有规定的重量，但为保证准确计，有必要进行复称。 计量有质量计量和体积计量两种方法。生产中常用杠杆称或电子秤进 行精确质量计量。
三辊磨
球磨机
一、粉料的配置
1 物料的预处理
④干燥：
一般情况下，粒料树脂及配合剂具有一定的吸水性，水分往往造成：1） 配料不准确；2）混合难以分散均匀，使制品各部位性能不一；3）水分挥 发，在制品内部产生气泡或脱层，表面出现水纹、凸凹不平，无光泽，易 翘曲，电性能和力学性能下降等现象。 当吸水量高于成型加工的允许值时，必须进行成型前干燥处理。 填料（碳酸钙、陶土、纤维素）在配混前应充分干燥，且干燥后不应 停放，以免吸湿回潮。
成型用物料及配方设计
成型用物料及配方设计1. 引言在制造业中，成型是一种常见的加工工艺，用于将原材料通过模具进行形状和尺寸的固定。
成型工艺的质量和效率很大程度上取决于使用的物料和配方设计。
本文将介绍成型用物料的选择和配方设计，旨在提供一些指导和建议。
2. 成型用物料选择在选择成型用物料时，需要考虑以下几个方面：2.1 物料性能不同的成型工艺对物料的性能有不同要求。
例如，注塑成型需要物料具有良好的流动性和热稳定性；压力成型需要物料具有良好的强度和耐磨性。
因此，根据具体的成型工艺要求，选择合适的物料性能是非常重要的。
2.2 物料成本物料成本是成本控制的一个重要因素。
在选择成型用物料时，需要综合考虑成本和性能之间的平衡。
较高成本的物料可能性能优越，但会增加成本；较低成本的物料可能性能不足，但可以减少成本。
2.3 市场供应选择常见且供应稳定的物料可以确保成型工艺的连续进行。
需要考虑物料是否容易获得，供货是否稳定等因素。
3. 成型用配方设计成型用配方设计是指不同物料的比例和添加剂的选择。
正确的配方设计可以改善成型工艺的性能和效率。
3.1 比例设计不同物料之间的比例关系是影响成型品质的关键因素。
合理的比例设计可以提高成型品的稳定性和一致性。
比例设计的原则包括：•物料配比要合理，确保在成型过程中能够形成均匀的混合状态。
•不同物料之间的比例要根据其性能和特性进行调整，以达到最佳的成型效果。
3.2 添加剂设计添加剂的选用和使用量也对成型工艺有很大影响。
常见的添加剂包括增韧剂、增强剂、稳定剂等。
添加剂设计的原则包括：•根据物料的特性和成型要求选择合适的添加剂。
•添加剂的使用量要适量，过量使用可能会降低成型品的性能。
4. 实例分析以下是一个注塑成型的实例分析，以帮助理解物料和配方设计的应用。
4.1 成型要求注塑成型要求成型品表面光滑、尺寸精确、强度高。
4.2 物料选择根据成型要求，选择具有良好流动性和热稳定性的热塑性塑料。
4.3 配方设计在物料的基础上，根据配方设计指南，选择合适的增韧剂和稳定剂，确保成型品的强度和稳定性。
聚合物加工基础 混合与配制
聚合物和活性填 6. 聚合物和活性填 6. 充剂之间产生 力-化 充剂之间产生力 化 学作用，使填充物 学作用 学作用，使填充物 料形成强化结构 料形成强化结构
固相粒子最终在流 5. 固相粒子最终在流 5. 场 场作 作用 用下 下产 产生 生非 非分 分 散混合，混合均匀 散混合 散混合，混合均匀
第三节：混合技术与设备
（Equipments of Mixing and Blending ）
间歇式混合与混炼设备 优点：调节工艺方便，混合强度高，加工制造容易 缺点：质量不稳定 连续式混合与混炼设备 优点：生产能力高，自动化水平高，能耗低，混合 质量高，劳动强度低 缺点：加工制造困难，使用局限性
混合一般是靠扩散、对流、剪切三种作用来完成的。
1.扩散
利用物料各组分的浓度差，推动构成各组分的微粒， 从浓度较大的区域中向较小的区域迁移，以达到组成均一。 对固体物料而言，除非在较高温度下才有此作用，一 般都不甚显著；而在聚合物熔体中的扩散是一个比较慢的 过程，对在挤出机中的混合影响很小。只有固体和液体、 液体与液体之间的扩散才较大，若物料层很薄时，虽扩散 速度很小，但很显著。 升高温度，增加接触面积，减少料层厚度有利于扩散 作用的进行。
工作原理
主要特点
1、转鼓式混合机
2、螺带混合机
基本结构 螺带、混合室、驱动装置、机架 螺带起搅拌、推动物料运动作用 螺带混合机外部有夹套，通加热、 冷却介质、填充率=0.4～0.7 卧式螺带混合机 立式螺带混合机（双轴双混合室）
主要类型
（1）卧式螺带混合机
（2）立式螺带混合机
实际应用
粉料干混、塑料着色、PVC配料 填充混合物的初混合 适于密度接近的物料混合
是一个复杂的过程，可以发生 各种物理-机械和化学的作用 较小粒子组分 3. 较小粒子组分 3. 克服聚合物的内 克服聚合物的内 聚能 渗入到聚合 渗入 聚能渗入到聚合 物内 物内
第5章 成型物料的配制-2
6
第五章： 第五章：成型物料的配制
一、物料的组成和添加剂的作用
1、聚合物 、
聚合物本身的性能，对加工性能和产品性能影响很大。 聚合物本身的性能，对加工性能和产品性能影响很大。 （1）分子量的影响
• 分子量增大，有利于提高制 分子量增大， 品的强度，但流动性降低， 品的强度，但流动性降低， 配料、加工温度升高， 配料、加工温度升高，加工 较困难。 较困难。 • 需要与增塑剂配合的聚合 随分子量的增大， 物，随分子量的增大，聚合 物的溶胀与塑化速度减小， 物的溶胀与塑化速度减小， 给配料带来困难。 给配料带来困难。 • 分子量减小，虽有利于配 分子量减小， 成型，但太小时， 料、成型，但太小时，所得 制品性能太差， 制品性能太差，甚至无法使 用。
• 增塑过程可看作是聚合物和低分子物互相“溶解”的过程， 增塑过程可看作是聚合物和低分子物互相“溶解”的过程， 但增塑剂与一般溶剂不同，溶剂是要在加工过程中挥发出去， 但增塑剂与一般溶剂不同，溶剂是要在加工过程中挥发出去， 而增塑剂则要求长期留在聚合物中。 而增塑剂则要求长期留在聚合物中。
11
第五章： 第五章：成型物料的配制
47二物料的混合和分散机理3主要的混合设备48二物料的混合和分散机理3主要的混合设备49二物料的混合和分散机理3主要的混合设备50管道式捏合机初混合二物料的混合和分散机理3主要的混合设备51二物料的混合和分散机理3主要的混合设备使各组分的分散更趋均匀52二物料的混合和分散机理3主要的混合设备合与塑炼结合起来挤出机53对混合设备的要求
LOGO
高分子材料成型加工
1
第五章： 第五章：成型物料的配制
塑料工业包括两个系统：塑料的生产和塑料制品的生产 塑料工业包括两个系统：塑料的生产和塑料制品的生产
试谈成型用的物料及其配制
补充小知识： 测定溶液的稳定性
T：透射 BS：背散射
T和BS值发生变化，证明溶液不稳定
测定溶液的稳定性
T
BS
稳定
不稳定
♣3.3.1 溶剂溶解的原则
♣ 相似相容原则
非离子型的化合物的溶解度取决于它们的极性：
非极性或极性弱的化合物溶于非极性或极性弱的溶剂 • 极性强的化合物溶于极性强的溶剂
♣ 溶度参数相近原则
设备： ♣ 密炼机 ♣ 开炼机 ♣ 挤出机
工艺控制条件： ♣ 温度 ♣ 时间 ♣ 剪切力
开炼机
塑化终点：由经验定
挤出机
3.2.8 原料的配制
----配制过程是让各组份尽可能均匀的混合，成为均匀 体系的过程。
配制过程中常见的混合有：
聚合物+固体助剂+液体助剂 聚合物+固体助剂 聚合物+聚合物
----是单位体积内全部分子的吸引力，溶质与溶剂的 溶解度参数差越接近，最好等于零，则两者就能混溶。
溶解度参数δ
定义：内聚能密度的平方根 单位：(cal/cm3)1/2,(MPa)1/2
内聚能密度
物
理
意
义
式中：ΔE 内聚能；
V 摩尔体积 （分子量 / 密度）
将1cm3的液体或固体中的分子固定在一起的能量
从物料间的距离判断物料的分散程度
混合程度的判定：
Байду номын сангаас
间接判定方法
----是指不检查混合物各组分的混合状态，而检测制品或试样的物理性 能、力学性能、化学性能等以判断混合状态，因为这些性能往往与混 合状态有关。
tgθ
tgθ
tgθ
Tga
T℃
Tgb
第5章 成型工艺
玻璃纤维无捻粗纱聚酯树脂加热引发剂促进剂静态混合切割喷枪喷射成型模具固化脱模一喷射成型工艺流程喷射成型工艺示意图内混合型喷射外混合型喷射内混合型树脂与引发剂混合后喷出不产生引发剂蒸汽但是喷枪必须及时用溶剂清洗否则喷枪易堵
第5章 复合材料成型工艺
本章主要内容：
5.1 概述
5.2 低压成型工艺 5. 3 层压成型工艺
七、 质量控制
2、制品内气泡太多 原因1： 树脂用量过多 解决办法： 1、控制胶含量 2、注意拌合方式 原因2： 树脂粘度过大 解决办法：1、适当增加稀释剂 2、提高环境温度
原因3： 增强材料选择不当 解决办法： 选用浸透性好的无捻玻璃布
七、 质量控制
3、流胶 原因1： 树脂粘度太小，可加入2～3％的活性氧化硅。
⑵ 材料性能和产品质量要求，如材料的物化性能、产品的强度 及表面粗糙度（光洁度）要求等； ⑷ 企业有可能提供的设备条件及资金；
⑶ 生产批量大小及供应时间（允许的生产周期），批量有区别；
⑸ 综合经济效益，保证企业效益。
举 例：
a. 生产批量大、数量多及外形复杂的小产品——模压 成型； e.g. 机械器件、电子器材等。 b．造型简单的大尺寸制品，批量小——手糊成型、喷 射成型； e.g. 浴盆、汽车部件、胎体外壳、大型储槽等。 c．压力管道及容器——缠绕工艺； d．板材及成型制品——连续成型工艺。
预浸料及其制造方法
预浸料（Prepregs）：
纤维或织物预先浸渍树脂，经一定处理后贮存 备用的半成品。只需裁剪后，经一定成型工艺加工 成所需要的制品。
可分为单相预浸料和织物预浸料。
单向预浸料
a喷丝架 平铺 O 在制 品的各个部分。 2 树脂必须适量地均匀地分布在制品的 各个部位，并适当固化。 3 工艺过程中尽量减少气泡，降低孔隙 率，提高制品的致密性。 4 充分掌握所用树脂的工艺性能，制定 合理的工艺规范。
第5章 复合材料成型工艺
本章主要内容：
5.1 概述
5.2 低压成型工艺 5. 3 层压成型工艺
七、 质量控制
2、制品内气泡太多 原因1： 树脂用量过多 解决办法： 1、控制胶含量 2、注意拌合方式 原因2： 树脂粘度过大 解决办法：1、适当增加稀释剂 2、提高环境温度
原因3： 增强材料选择不当 解决办法： 选用浸透性好的无捻玻璃布
七、 质量控制
3、流胶 原因1： 树脂粘度太小，可加入2～3％的活性氧化硅。
⑵ 材料性能和产品质量要求，如材料的物化性能、产品的强度 及表面粗糙度（光洁度）要求等； ⑷ 企业有可能提供的设备条件及资金；
⑶ 生产批量大小及供应时间（允许的生产周期），批量有区别；
⑸ 综合经济效益，保证企业效益。
举 例：
a. 生产批量大、数量多及外形复杂的小产品——模压 成型； e.g. 机械器件、电子器材等。 b．造型简单的大尺寸制品，批量小——手糊成型、喷 射成型； e.g. 浴盆、汽车部件、胎体外壳、大型储槽等。 c．压力管道及容器——缠绕工艺； d．板材及成型制品——连续成型工艺。
预浸料及其制造方法
预浸料（Prepregs）：
纤维或织物预先浸渍树脂，经一定处理后贮存 备用的半成品。只需裁剪后，经一定成型工艺加工 成所需要的制品。
可分为单相预浸料和织物预浸料。
单向预浸料
a喷丝架 平铺 O 在制 品的各个部分。 2 树脂必须适量地均匀地分布在制品的 各个部位，并适当固化。 3 工艺过程中尽量减少气泡，降低孔隙 率，提高制品的致密性。 4 充分掌握所用树脂的工艺性能，制定 合理的工艺规范。
(物料管理)第五章成型物料的配制
第五章成型物料的配制一、本章基本内容：1、混合原理和效果评定2、粉料的配制，粒料的配制3、溶液的配制，分散体的配制二、学习目的与要求:1、塑化机械的合理选用2、造粒方法的确定3、了解溶液配制方法，掌握溶胶的制备过程三、本章重点、难点：重点：1、热切和冷切的特点；2、分散体的制备难点：1、如何把原料性能与造粒方法结合分析。
2、分散体粘度的稳定性课时：2塑料的成型加工:一、塑料的生产;二、塑料制品的生产两个体系是相互依存的成型加工的目的在于根据塑料的原有性能，利用一切可行的方法使其成为具有一定形状而又可以应用的产品塑料工业包括两个生产系统成型方法分类一次成型挤出成型、注射成型、模压成型、压延成型、铸塑成型、模压烧结成型、传递成型、发泡成型二次成型中空吹塑成型、热成型、拉幅薄膜成型5.1 物料的组成和添加剂的作用简单组分塑料：主要成份塑料、少量或无添加剂缺点：性能单一、成型加工差、成本高、不能满足很多要求，故一般不采用。
复杂组分塑料：除树脂外，还加有多种添加剂或辅助材料优点：性能可调、易成型加工、成本低添加剂：增塑剂、防老剂、填料、润滑剂、着色剂、固化剂一、聚合物主要成份，连续相，将各种添加剂粘合在一起，赋于制品机械性能。
聚合物不同，性能不同；同一种聚合物，牌号不同，性能不同同一种聚合物，聚合方法不同，性能不同同一牌号，批号不同，性能也有差异。
聚合物本身性能影响加工性能和制品性能（一）分子量的影响Mn增大，抗张强度增大，抗冲强度先增大再减小，蠕变减小，弯曲强度减小，热变形温度增大，总的力学性能和热性能增大Mn增大，粘度增大，流动性减小，成品收缩率减小，加工性能下降Mn影响结晶，取向及结构，故要选择适当的分子量（二）分子量分布的影响分子量分布宽，总的来讲力学性能和热性能降低分子量分布宽对加工来讲有利有弊：利：流动性好，易加工弊：影响与添加剂的配合的均匀性，在高分子量的组分出现“生料”（三）颗粒结构的影响表面毛糙，不规则，断面结构疏松、多孔的粒子，易于吸收增塑剂。
成型用物料及配方设计
成型用物料及配方设计引言成型是指将原料通过加工、加热、压缩等工艺形成所需产品的过程。
在进行成型过程中，选择合适的物料和设计适宜的配方是非常重要的。
本文将介绍成型用物料的选择和配方设计的基本原则。
成型用物料选择选择成型用物料时，需要考虑以下几个因素：1. 物料性能要求根据成型产品的性能要求，选择相应的物料。
例如，如果产品需要有良好的耐磨性，可以选用耐磨性好的材料，如聚酰亚胺。
如果产品需要具有较高的机械强度，可以选择强度较高的材料，如碳纤维增强塑料。
2. 物料成本在选择物料时，还需要考虑成本因素。
有时候，高性能的物料也意味着较高的成本。
因此，需要综合考虑性能和成本两个方面，选择合适的物料。
3. 生产工艺不同的成型工艺对物料有不同的要求。
例如，注塑成型需要物料具有一定的流动性和熔融性，而压缩成型则需要物料具有较高的强度。
因此，在选择成型用物料时，需要考虑所使用的成型工艺。
配方设计原则配方设计是指根据产品的性能要求和成型工艺的要求，确定各个成型用物料的比例关系和添加剂的使用量。
以下是配方设计的基本原则：1. 主剂和填充剂比例填充剂可以提高材料的强度和硬度，降低成本，而主剂则负责提供材料的基本性能。
在配方设计中，需要根据产品的性能要求，确定主剂和填充剂的比例。
一般来说，填充剂的使用量不宜过高，以免影响产品的性能。
2. 添加剂的使用添加剂可以改变材料的性能，提高加工性能和耐候性等。
在配方设计中，需要根据产品的要求，适量添加相应的添加剂。
例如，可以添加抗氧剂、光稳定剂等改善材料的耐候性能。
3. 配料的顺序在配方设计中，需要注意配料的顺序。
一般来说，应先将主剂与填充剂混合均匀，然后再添加添加剂，最后进行混合。
这样可以确保各个成分充分混合，提高成型的稳定性。
4. 试验和优化在确定初步配方后，需要进行试验和优化。
通过试验，可以评估材料的性能，并根据结果进行调整。
在优化过程中，可以逐步改变各个成分的比例和添加剂的用量，直到达到期望的性能。
第五章 成型物料的配制
12
2.物料的组成和添加剂的作用
（3）颗粒结构的影响。 PVC较明显。凡表面毛糙、不规则，断面结构疏松、多孔 的粒子，易于吸收增塑剂。反之，颗粒表面光滑，断面结构规 则，实心、无孔的粒子吸收增塑剂不易；配料时需较高温度和 较长时间，影响生产效率
（4）粒度的影响。 主要影响混合的均匀性。过大的粒度容易造成混合不均现 象，不利于与其他组分的混合，从而影响制品的性能。但过细 的粒子易造成粉尘飞扬和计量困难。
16
2.物料的组成和添加剂的作用
在PVC中加入增塑剂，随着用量增大，塑料的抗张强度、 硬度和模量等下降；同时，塑料的伸长率和抗冲击强度上升。
17
2.物料的组成和添加剂的作用
增塑剂的机理
18
2.物料的组成和添加剂的作用
理想的增塑剂，必须在一定范围内能与聚合物很好相容 性，且挥发性、迁移性、溶浸性等要小，并具有良好的耐热、 耐光、不燃和无毒等性能，且使用过程不发生析出。使用增 塑剂要适量，PVC加入增塑剂量0-70%。 不同增塑剂对制品性能有不同影响。P102所述。 在聚合物中加入增塑剂的方法很多，但通常是在一定温 度下用强制性的机械混合法分散于聚合物中。
14
• •
2.物料的组成和添加剂的作用
• • • • •
对增塑剂的基本要求：挥发性小，与树脂的 相容性好。 常用增塑剂种类： （1）苯二甲酸酯类。 （2）磷酸酯类。 （3）己二酸、壬二酸、葵二酸等的二辛酯。
15
2.物料的组成和添加剂的作用
书中图5-2、5-3和5-4 表示了增塑剂用量对PVC的力学 性能和加工性能的影响。
30
2.物料的组成和添加剂的作用
热稳定剂的分类：
热稳定剂有铅盐类、金属皂类、有机锡类、有机锑类、 稀土类、复合稳定剂等几大类。 在稳定剂中，硫醇有机锡兼有多种热稳定作用，除此 之外的稳定体系往往只有一种热稳定作用，必须与其他热 稳定剂并用，才能发挥效能。 稳定剂的选择： ----首先取决于制品，如硬质或软质制品(有否增塑)、透明 还是不透明制品、一般使用还是食品包装(毒性要求)等等； ----其次是成型加工方式，特别是硬质PVC制品成型 时，尤应重视。如注射成型，挤出加工成型。
2.物料的组成和添加剂的作用
（3）颗粒结构的影响。 PVC较明显。凡表面毛糙、不规则，断面结构疏松、多孔 的粒子，易于吸收增塑剂。反之，颗粒表面光滑，断面结构规 则，实心、无孔的粒子吸收增塑剂不易；配料时需较高温度和 较长时间，影响生产效率
（4）粒度的影响。 主要影响混合的均匀性。过大的粒度容易造成混合不均现 象，不利于与其他组分的混合，从而影响制品的性能。但过细 的粒子易造成粉尘飞扬和计量困难。
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2.物料的组成和添加剂的作用
在PVC中加入增塑剂，随着用量增大，塑料的抗张强度、 硬度和模量等下降；同时，塑料的伸长率和抗冲击强度上升。
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2.物料的组成和添加剂的作用
增塑剂的机理
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2.物料的组成和添加剂的作用
理想的增塑剂，必须在一定范围内能与聚合物很好相容 性，且挥发性、迁移性、溶浸性等要小，并具有良好的耐热、 耐光、不燃和无毒等性能，且使用过程不发生析出。使用增 塑剂要适量，PVC加入增塑剂量0-70%。 不同增塑剂对制品性能有不同影响。P102所述。 在聚合物中加入增塑剂的方法很多，但通常是在一定温 度下用强制性的机械混合法分散于聚合物中。
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• •
2.物料的组成和添加剂的作用
• • • • •
对增塑剂的基本要求：挥发性小，与树脂的 相容性好。 常用增塑剂种类： （1）苯二甲酸酯类。 （2）磷酸酯类。 （3）己二酸、壬二酸、葵二酸等的二辛酯。
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2.物料的组成和添加剂的作用
书中图5-2、5-3和5-4 表示了增塑剂用量对PVC的力学 性能和加工性能的影响。
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2.物料的组成和添加剂的作用
热稳定剂的分类：
热稳定剂有铅盐类、金属皂类、有机锡类、有机锑类、 稀土类、复合稳定剂等几大类。 在稳定剂中，硫醇有机锡兼有多种热稳定作用，除此 之外的稳定体系往往只有一种热稳定作用，必须与其他热 稳定剂并用，才能发挥效能。 稳定剂的选择： ----首先取决于制品，如硬质或软质制品(有否增塑)、透明 还是不透明制品、一般使用还是食品包装(毒性要求)等等； ----其次是成型加工方式，特别是硬质PVC制品成型 时，尤应重视。如注射成型，挤出加工成型。
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第5章成型物料的配制
3、混合的目的 将原来两种或两种以上各自均匀分散的物料，从一种物料 按照可接受的概率分布到另一种物料中，以便得到组成均匀 的混合物。
第5章成型物料的配制
2020/11/26
第5章成型物料的配制
第一节 物料的组成和添加剂的作用
第5章成型物料的配制
塑料组成：简单组分和复杂组分。 复杂组分的塑料由多种组分组成，除树脂外，还加入多 种具有一定功能的辅助材料或添加剂。复杂组分的配合 称为配制。配制方法大多采用混合，目的是将添加剂与 聚合物形成均匀的复合物。复合物的形态可为粒状、粉 状，或溶液、悬浮液。
第5章成型物料的配制
n （二）分子量分布 n 分子量分布增宽，材料多数力学性能、热性能降低； 它还影响配料过程和材料的加工性能。 n 分子量分布一般用重均分子量Mw与数均分子量Mn的 比值表示Mw/ Mn，比值≤5时分布窄，>5时分布宽。
第5章成型物料的配制
（三）颗粒结构 颗粒结构主要对欲增塑的聚合物影响较大。
第5章成型物料的配制
成型加工用的物料大多是粒料和粉料，一般的成型工 艺多采用粒料。粒料和粉料都是聚合物（树脂）和添加 剂配制而得的。
第5章成型物料的配制
选择添加剂的种类和用量要根据塑料性能的要求和 成型工艺需要而定。加入的具体品种，要以能相互发挥 为原则，要避免彼此抑制。
主要的添加剂有：增塑剂、防老剂、填料、润滑剂、 着色剂、固化剂等。
➢ 可形成分子内氢键，当吸收光能后，氢键被破坏，吸收的能 量可以由热能的形式放出，氢键恢复，继续发挥作用。 ➢ 羟基二苯甲酮。
第5章成型物料的配制
• ②淬灭剂： ➢ 通过转移聚合物分子吸收紫外光而产生的“激发态能”，从 而避免由此而产生游离基而使聚合物进一步降解(镍螯合物)。 ➢ 2,2’-硫代双(4-叔辛基苯酚)正丁胺镍盐
➢ 消除这些重金属离子催化作用的方法是加入适量的螯合剂， 如亚磷酸的烷酯和芳酯（亚磷酸三苯酯、亚磷酸－苯二异
辛酯）及顺丁烯二酸酯类等。
第5章成型物料的配制
四、填料 为了改善塑料的成型加工性能，提高制品的某些技 术指标，赋予塑料制品某些新的性能，或为了降低聚 合物的单耗、制品的生产成本，在塑料中加入的一类 物质称填料。
第5章成型物料的配制
润滑剂根据其作用不同分为内润滑剂和外润滑剂。 内润滑剂和聚合物具有一定的相溶性，加入后可减少聚 合物分子间的内聚力，降低其熔体粘度，削弱聚合物间 的内摩擦。常用的内润滑剂是硬脂酸及其盐类、硬脂酸 丁酯、硬脂酸胺等。
第5章成型物料的配制
n 外润滑剂与聚合物的相溶性差，成型中易从内部析至 表面而粘附在设备的接触表面，形成一润滑剂层，降低 了熔体与接触表面的摩擦。属于这类的有硬脂酸、石蜡
第5章成型物料的配制
一 、聚合物 聚合物是粒状（粉状）塑料的主要组分，成型后在制品 中成为均一的连续相，将各种添加剂粘结在一起，赋予制品 必要的物理机械性能。
第5章成型物料的配制
聚合物（树脂）品种不同，所得制品性能、使用范围 也不一样，即使同一品种，生产方法不同，所得产品的 性能也不相同，成型加工工艺和制品的使用范围 也不一 样。因此在配料时要采用不同的工艺条件，保证质量并 为成型提供便利。
综上所述, 塑料就是由聚合物（树脂）与添加剂共同组 成；加入不同品种和数量的添加剂，能配制成性能和用途各 异的塑料。
第5章成型物料的配制
第二节 物料的混合和分散机理
第5章成型物料的配制
聚合物加工过程中，大多数聚合物要与其他物料混合 ，进行配料后才能应用于成型加工。配料就是把各种 组分相互混合在一起，尽可能的成为均匀体系。
第5章成型物料的配制
分类
•
• 外增塑：添加增塑剂。 • 内增塑：用化学方法，在分子链上引入其它取代基，或在 分子链上或分子链中引入短的链段，降低了活动的目的。 •
第5章成型物料的配制
• 增塑剂对塑料制品的影响：
➢ PS、PE和PP等不需增塑，PVC等则常需增塑。 ➢ 在PVC中加入癸二酸二辛酯、己二酸二辛酯，改善耐
、 硅油和矿物油等。
第5章成型物料的配制
润滑剂的用量： 通常小于1%，使用过多，超过其相溶性时，容易造
成从制品表面析出，影响外观；用量过少又起不到润滑 的作用。
润滑剂的作用机理： 减少聚合物分子间和聚合物分子与设备间的摩擦，
物料受到的剪切变得比较均匀，流动比较平稳。
第5章成型物料的配制
n 润滑剂应具备的条件： n （1）相容性适中； n （2）分散性良好； n （3）热稳定性和化学稳定性好； n （4）不影响产品的物理力学性能； n （5）表面张力小，黏度小； n （6）无毒、价廉，不腐蚀设备。
第5章成型物料的配制
（一）分子量 分子量对制品的物理——机械性能有影响。分子量增大 ，有利于提高制品的强度，但加工性能会下降，因为流动 性能降低；分子量减小有利于配料和成型，但分子量太小 ，会使得制品性能差。而且分子量的大小对成型过程中的 结晶、取向难易程度有较大影响。因此，要根据用途和加 工方法，适当选择分子量。
第5章成型物料的配制
应具备的条件： 1.与树脂相容性良好，能均匀分散于树脂中； 2.具有一定的耐热性； 3.具有良好的光和化学稳定性，耐酸性、耐溶剂性良好
； 4.具有鲜明色彩和高度的着色力； 5.在加工机械表面不应有粘附现象等。
第5章成型物料的配制
七、固化剂 在热固性塑料成型时， 有时需要加入一种可以使树脂 完成交联或加快交联反应的物质；如环氧树脂中加入的二 元胺、二元酸酐等，常称为固化剂（或交联剂）。
第5章成型物料的配制
混合：使两种组分相互分布在各自所占的空间内，也就是 使各种组分所占空间的最初分布发生变化。 分散：指混合中一种或者多种组分的物理特性发生了一些内 部变化的过程，如颗粒尺寸减小或溶解在溶剂中。
第5章成型物料的配制
混合过程中物料所占空间的变化
第5章成型物料的配制
分散作用示意图
第5章成型物料的配制
第5章成型物料的配制
②辅助抗氧剂 • 辅助抗氧剂基本上是有机硫化物和亚磷酸酯类。
O
抗氧剂DLTP：硫代二丙酸二月桂酯
抗氧剂 RC 626： 双(2,4-二叔丁基苯基)季 戊四醇二亚磷酸酯
协同：分解生成的过氧化物
第5章成型物料的配制
（3）抑制聚合物的光降解作用－光稳定剂
①紫外线吸收剂： • 能吸收光和射线或移出聚合物吸收的光能，防止聚合物的老 化降解。
①主抗氧剂
•
• 常用：酚类（对苯二酚、二叔丁基对甲氧酚、抗氧剂 1010）、仲芳胺两类化合物，但胺类因污染变色性大而较 少使用，酚类最常用。其中高分子量和低挥发性多元酚类 抗氧剂是近20年来的开发重点。
作用原理：氢原子给予体，能使自由基R·或RO · 稳定化，自身变成一个活性低的、但又能捕获其他活性 基团的稳定自由基，从而使链式反应终止。
第5章成型物料的配制
第5章成型物料的配制
第5章成型物料的配制
增塑剂的作用原理
非极性增塑剂对非极性聚合物的增塑 • 填充隔离，增塑剂的加入能增大分子间的距离，削弱它们之
间的作用力。 • 聚合物Tg的降低程度与增塑剂的用量（体积分数）成正比。
第5章成型物料的配制
★ 极性增塑剂对极性聚合物的增塑
• 其极性基团与聚合物分子的极性基团相互作用（互溶而不被 排斥），代替了聚合物极性分子间的作用(减少了联结点)，削 弱了分子间的作用力；其非极性基团把聚合物的极性基屏蔽起 来，减低其分子间作用力 • 聚合物Tg的降低程度与增塑剂的克分子数正比。
低温性能。 ➢ 在PVC中加入季戊四醇酯，改善制品的耐热性。 ➢ 对于无毒制品（食品袋、输血袋）必须采用无毒增
塑剂（磷酸二苯辛酯）。
第5章成型物料的配制
三、防老剂
• 聚合物在成型加工过程或长期使用和贮存过程中，会因各 种外界因素（如光、热、氧、射线、细菌、霉菌等）的作用而 引起降解或交联，并使聚合物性能变坏而不能正常使用。 • 为防止或抑制这种破坏作用而加入的物质统称防老剂。主要 包括稳定剂、抗氧剂、光稳定剂等。
第5章成型物料的配制
六、着色剂 为了使塑料制品获得鲜艳夺日的颜色，增进美观而加入
的有色物质均可以叫做着色剂。例如，电线要有各种颜色的 区别，医疗用的塑料必须是白色的，就是工业用塑料，也是 有各种色泽的。
第5章成型物料的配制
n 着色剂常为油溶性的有机染料和无机颜料； n 染料大多能溶于水或特殊溶液中，或者借助于适当的 化学药品而具有可溶性，它不但使被染物表面有着色现 象，而且内部也被侵入。
第5章成型物料的配制
• ③双键常存在于降解后的聚氯乙烯分子结构中。在外界条件 的影响下成为降解中心，颜色由浅而深。 • 稳定剂及其分解物能对双键起加成作用，防止聚合物继续降
解及颜色改变。 常用：如硫醇类、顺丁烯二酯类等。
第5章成型物料的配制
（2）抑制聚合物的氧化作用－抗氧剂
• 代替易受氧化分解的聚合物与氧反应，防止或推迟氧对聚合
第5章成型物料的配制
二、增塑剂 定义：
凡是添加到聚合物中能使聚合物塑性增加的物质都 可以叫做增塑剂。 特点：
它通常是对热和化学试剂都很稳定的有机物，在一 定范围内能与聚合物相溶而不宜挥发的液体；少数是熔 点较低的液体。
第5章成型物料的配制
作用：
能增加塑料的柔韧性、耐寒性，使塑料的玻璃化温 度、熔点、流动温度降低；粘度减小，流动性增加；尤 其是一些玻璃化温度较高的合成树脂，为了制取室温下 软质的制品，改善加工流动性能，需要添加一定量的增 塑剂。
第5章成型物料的配制
填料按其来源来分，有无机填料和有机填料两种。 按其形式可分为粉状、纤维状和片状填料三种。 粉状填料主要有木粉、石棉粉、滑石粉、硅藻土、炭黑 粉；纤维状填料常用石棉、玻璃纤维等；片状填料常用 纸、棉布、玻璃布等。填料的用量通常为塑料组成的 40%以下。
3、混合的目的 将原来两种或两种以上各自均匀分散的物料，从一种物料 按照可接受的概率分布到另一种物料中，以便得到组成均匀 的混合物。
第5章成型物料的配制
2020/11/26
第5章成型物料的配制
第一节 物料的组成和添加剂的作用
第5章成型物料的配制
塑料组成：简单组分和复杂组分。 复杂组分的塑料由多种组分组成，除树脂外，还加入多 种具有一定功能的辅助材料或添加剂。复杂组分的配合 称为配制。配制方法大多采用混合，目的是将添加剂与 聚合物形成均匀的复合物。复合物的形态可为粒状、粉 状，或溶液、悬浮液。
第5章成型物料的配制
n （二）分子量分布 n 分子量分布增宽，材料多数力学性能、热性能降低； 它还影响配料过程和材料的加工性能。 n 分子量分布一般用重均分子量Mw与数均分子量Mn的 比值表示Mw/ Mn，比值≤5时分布窄，>5时分布宽。
第5章成型物料的配制
（三）颗粒结构 颗粒结构主要对欲增塑的聚合物影响较大。
第5章成型物料的配制
成型加工用的物料大多是粒料和粉料，一般的成型工 艺多采用粒料。粒料和粉料都是聚合物（树脂）和添加 剂配制而得的。
第5章成型物料的配制
选择添加剂的种类和用量要根据塑料性能的要求和 成型工艺需要而定。加入的具体品种，要以能相互发挥 为原则，要避免彼此抑制。
主要的添加剂有：增塑剂、防老剂、填料、润滑剂、 着色剂、固化剂等。
➢ 可形成分子内氢键，当吸收光能后，氢键被破坏，吸收的能 量可以由热能的形式放出，氢键恢复，继续发挥作用。 ➢ 羟基二苯甲酮。
第5章成型物料的配制
• ②淬灭剂： ➢ 通过转移聚合物分子吸收紫外光而产生的“激发态能”，从 而避免由此而产生游离基而使聚合物进一步降解(镍螯合物)。 ➢ 2,2’-硫代双(4-叔辛基苯酚)正丁胺镍盐
➢ 消除这些重金属离子催化作用的方法是加入适量的螯合剂， 如亚磷酸的烷酯和芳酯（亚磷酸三苯酯、亚磷酸－苯二异
辛酯）及顺丁烯二酸酯类等。
第5章成型物料的配制
四、填料 为了改善塑料的成型加工性能，提高制品的某些技 术指标，赋予塑料制品某些新的性能，或为了降低聚 合物的单耗、制品的生产成本，在塑料中加入的一类 物质称填料。
第5章成型物料的配制
润滑剂根据其作用不同分为内润滑剂和外润滑剂。 内润滑剂和聚合物具有一定的相溶性，加入后可减少聚 合物分子间的内聚力，降低其熔体粘度，削弱聚合物间 的内摩擦。常用的内润滑剂是硬脂酸及其盐类、硬脂酸 丁酯、硬脂酸胺等。
第5章成型物料的配制
n 外润滑剂与聚合物的相溶性差，成型中易从内部析至 表面而粘附在设备的接触表面，形成一润滑剂层，降低 了熔体与接触表面的摩擦。属于这类的有硬脂酸、石蜡
第5章成型物料的配制
一 、聚合物 聚合物是粒状（粉状）塑料的主要组分，成型后在制品 中成为均一的连续相，将各种添加剂粘结在一起，赋予制品 必要的物理机械性能。
第5章成型物料的配制
聚合物（树脂）品种不同，所得制品性能、使用范围 也不一样，即使同一品种，生产方法不同，所得产品的 性能也不相同，成型加工工艺和制品的使用范围 也不一 样。因此在配料时要采用不同的工艺条件，保证质量并 为成型提供便利。
综上所述, 塑料就是由聚合物（树脂）与添加剂共同组 成；加入不同品种和数量的添加剂，能配制成性能和用途各 异的塑料。
第5章成型物料的配制
第二节 物料的混合和分散机理
第5章成型物料的配制
聚合物加工过程中，大多数聚合物要与其他物料混合 ，进行配料后才能应用于成型加工。配料就是把各种 组分相互混合在一起，尽可能的成为均匀体系。
第5章成型物料的配制
分类
•
• 外增塑：添加增塑剂。 • 内增塑：用化学方法，在分子链上引入其它取代基，或在 分子链上或分子链中引入短的链段，降低了活动的目的。 •
第5章成型物料的配制
• 增塑剂对塑料制品的影响：
➢ PS、PE和PP等不需增塑，PVC等则常需增塑。 ➢ 在PVC中加入癸二酸二辛酯、己二酸二辛酯，改善耐
、 硅油和矿物油等。
第5章成型物料的配制
润滑剂的用量： 通常小于1%，使用过多，超过其相溶性时，容易造
成从制品表面析出，影响外观；用量过少又起不到润滑 的作用。
润滑剂的作用机理： 减少聚合物分子间和聚合物分子与设备间的摩擦，
物料受到的剪切变得比较均匀，流动比较平稳。
第5章成型物料的配制
n 润滑剂应具备的条件： n （1）相容性适中； n （2）分散性良好； n （3）热稳定性和化学稳定性好； n （4）不影响产品的物理力学性能； n （5）表面张力小，黏度小； n （6）无毒、价廉，不腐蚀设备。
第5章成型物料的配制
（一）分子量 分子量对制品的物理——机械性能有影响。分子量增大 ，有利于提高制品的强度，但加工性能会下降，因为流动 性能降低；分子量减小有利于配料和成型，但分子量太小 ，会使得制品性能差。而且分子量的大小对成型过程中的 结晶、取向难易程度有较大影响。因此，要根据用途和加 工方法，适当选择分子量。
第5章成型物料的配制
应具备的条件： 1.与树脂相容性良好，能均匀分散于树脂中； 2.具有一定的耐热性； 3.具有良好的光和化学稳定性，耐酸性、耐溶剂性良好
； 4.具有鲜明色彩和高度的着色力； 5.在加工机械表面不应有粘附现象等。
第5章成型物料的配制
七、固化剂 在热固性塑料成型时， 有时需要加入一种可以使树脂 完成交联或加快交联反应的物质；如环氧树脂中加入的二 元胺、二元酸酐等，常称为固化剂（或交联剂）。
第5章成型物料的配制
混合：使两种组分相互分布在各自所占的空间内，也就是 使各种组分所占空间的最初分布发生变化。 分散：指混合中一种或者多种组分的物理特性发生了一些内 部变化的过程，如颗粒尺寸减小或溶解在溶剂中。
第5章成型物料的配制
混合过程中物料所占空间的变化
第5章成型物料的配制
分散作用示意图
第5章成型物料的配制
第5章成型物料的配制
②辅助抗氧剂 • 辅助抗氧剂基本上是有机硫化物和亚磷酸酯类。
O
抗氧剂DLTP：硫代二丙酸二月桂酯
抗氧剂 RC 626： 双(2,4-二叔丁基苯基)季 戊四醇二亚磷酸酯
协同：分解生成的过氧化物
第5章成型物料的配制
（3）抑制聚合物的光降解作用－光稳定剂
①紫外线吸收剂： • 能吸收光和射线或移出聚合物吸收的光能，防止聚合物的老 化降解。
①主抗氧剂
•
• 常用：酚类（对苯二酚、二叔丁基对甲氧酚、抗氧剂 1010）、仲芳胺两类化合物，但胺类因污染变色性大而较 少使用，酚类最常用。其中高分子量和低挥发性多元酚类 抗氧剂是近20年来的开发重点。
作用原理：氢原子给予体，能使自由基R·或RO · 稳定化，自身变成一个活性低的、但又能捕获其他活性 基团的稳定自由基，从而使链式反应终止。
第5章成型物料的配制
第5章成型物料的配制
第5章成型物料的配制
增塑剂的作用原理
非极性增塑剂对非极性聚合物的增塑 • 填充隔离，增塑剂的加入能增大分子间的距离，削弱它们之
间的作用力。 • 聚合物Tg的降低程度与增塑剂的用量（体积分数）成正比。
第5章成型物料的配制
★ 极性增塑剂对极性聚合物的增塑
• 其极性基团与聚合物分子的极性基团相互作用（互溶而不被 排斥），代替了聚合物极性分子间的作用(减少了联结点)，削 弱了分子间的作用力；其非极性基团把聚合物的极性基屏蔽起 来，减低其分子间作用力 • 聚合物Tg的降低程度与增塑剂的克分子数正比。
低温性能。 ➢ 在PVC中加入季戊四醇酯，改善制品的耐热性。 ➢ 对于无毒制品（食品袋、输血袋）必须采用无毒增
塑剂（磷酸二苯辛酯）。
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三、防老剂
• 聚合物在成型加工过程或长期使用和贮存过程中，会因各 种外界因素（如光、热、氧、射线、细菌、霉菌等）的作用而 引起降解或交联，并使聚合物性能变坏而不能正常使用。 • 为防止或抑制这种破坏作用而加入的物质统称防老剂。主要 包括稳定剂、抗氧剂、光稳定剂等。
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六、着色剂 为了使塑料制品获得鲜艳夺日的颜色，增进美观而加入
的有色物质均可以叫做着色剂。例如，电线要有各种颜色的 区别，医疗用的塑料必须是白色的，就是工业用塑料，也是 有各种色泽的。
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n 着色剂常为油溶性的有机染料和无机颜料； n 染料大多能溶于水或特殊溶液中，或者借助于适当的 化学药品而具有可溶性，它不但使被染物表面有着色现 象，而且内部也被侵入。
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• ③双键常存在于降解后的聚氯乙烯分子结构中。在外界条件 的影响下成为降解中心，颜色由浅而深。 • 稳定剂及其分解物能对双键起加成作用，防止聚合物继续降
解及颜色改变。 常用：如硫醇类、顺丁烯二酯类等。
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（2）抑制聚合物的氧化作用－抗氧剂
• 代替易受氧化分解的聚合物与氧反应，防止或推迟氧对聚合
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二、增塑剂 定义：
凡是添加到聚合物中能使聚合物塑性增加的物质都 可以叫做增塑剂。 特点：
它通常是对热和化学试剂都很稳定的有机物，在一 定范围内能与聚合物相溶而不宜挥发的液体；少数是熔 点较低的液体。
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作用：
能增加塑料的柔韧性、耐寒性，使塑料的玻璃化温 度、熔点、流动温度降低；粘度减小，流动性增加；尤 其是一些玻璃化温度较高的合成树脂，为了制取室温下 软质的制品，改善加工流动性能，需要添加一定量的增 塑剂。
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填料按其来源来分，有无机填料和有机填料两种。 按其形式可分为粉状、纤维状和片状填料三种。 粉状填料主要有木粉、石棉粉、滑石粉、硅藻土、炭黑 粉；纤维状填料常用石棉、玻璃纤维等；片状填料常用 纸、棉布、玻璃布等。填料的用量通常为塑料组成的 40%以下。