成型工藝學(xué)第二章成型物料的配制課件

第二章成型物料的配制

第一節(jié)塑料的組成及添加劑的作用一.樹脂（高聚物）：（一）樹脂對(duì)塑料性能的影響：圖2-5-1聚合物分子量對(duì)材料某些力學(xué)性能

熱性能及加工性能的影響

（見圖2-5-1）

1．分子量的影響：（1）分子量對(duì)物理機(jī)械性能的影響M↑，拉伸強(qiáng)度↑，沖擊強(qiáng)度↑，斷裂伸長率↑，蠕變↓，彎曲強(qiáng)度↓。

（2）分子量對(duì)耐熱性的影響

M↑，熱變形溫度↑，軟化溫度↑。（3）分子量對(duì)成型加工性能的影響M↑，η↑，流動(dòng)性↓，配料、加工溫度↑，出口膨脹↑，成型收縮率↓。對(duì)增塑體系來說，M↑，溶脹和塑化速率↓，配料困難。（4）分子量對(duì)結(jié)晶和取向的影響。2．分子量分布的影響（1）分子量分布寬，材料的大多數(shù)力學(xué)性能↓，熱性能↓。（2）分子量分布寬，加工性能變差。MW/Mn≤5為窄，MW/Mn＞5為寬。如PVC，低M部分與增塑劑吸收能力強(qiáng)，易溶脹，易塑化。高M(jìn)部分與增塑劑吸收能力弱，不易溶脹，不易塑化。在配料過程中，低M部分已塑化，高M(jìn)部分可能還是“生料”;如將“生料”帶入制品中，則使制品產(chǎn)生硬粒子，影響制品質(zhì)量;如要延長時(shí)間，雖可避免“生料”，但低M部分則可能因過熱而降解。

3．樹脂顆粒結(jié)構(gòu)的影響（1）如表面毛糙、不規(guī)則，斷面結(jié)構(gòu)疏松、多孔的粒子，易吸收增塑劑;配時(shí)，所需溫度低，時(shí)間短。但吸收增塑劑過快時(shí)，與其它部分混合不良，影響制品質(zhì)量。（二）常用樹脂：

1．聚氯乙烯樹脂：（聚合度一般為1000-2500，結(jié)構(gòu)單元分子量為62）(1)懸浮法PVC樹脂的型號(hào)和主要用途懸浮法聚氯乙烯的規(guī)格型號(hào)(化工部標(biāo)準(zhǔn),)

樹脂型號(hào)絕對(duì)粘度（厘泊平均聚合度主要用途XJ(XS)-12.1以上≥1340高級(jí)電纜等XJ(XS)-21.9-2.11110-1340電纜及一般軟制品等XJ(XS)-31.8-1.9980-1110軟管、板、單絲、膜、帶等XJ(XS)-41.7-1.8850-980硬管、片、單絲、套管等XJ(XS)-51,6-1,7720-850硬板、唱片、焊條、硬管等XJ(XS)-61.5-1.6590-720過氯乙烯（防腐涂料、地板漆聚氯乙烯國家標(biāo)準(zhǔn)(GB—5761—86)

樹脂型號(hào)

粘數(shù)(ml/g)

主要用途

SG-1154—144高級(jí)電絕緣材料等SG-2143—136電絕緣材料、薄膜、一般軟制品等SG-3135—127電絕緣材料、農(nóng)用薄膜、人造革、涼鞋等SG-4126—118工農(nóng)用薄膜、軟管、人造革、高強(qiáng)管材等SG-5117—107透明制品、硬管、硬片、單絲、套管、型材SG-6106—96唱片、透明片、硬板、焊條、纖維等SG-795--85瓶子、透明片、硬注塑管件、過氯乙烯樹脂（2）乳液法聚氯乙烯的型號(hào)和主要用途：乳液法聚氯乙烯的規(guī)格型號(hào)型號(hào)糊黏度絕對(duì)黏度主要用途RH-1Ⅰ30002.01—2.40造糊加工、人造革、泡沫塑料、手套等RH-2Ⅱ3000--70001.81–2.00直接加工、硬泡沫塑料、燒結(jié)成型等RH-3Ⅲ7000—100001.60–1.80直接乳液抽絲、紙上光、涂料等RH：乳液法糊塑料（樹脂）通式為RH-X-Y：X:按溶液絕對(duì)粘度大小分的型號(hào)(厘泊)Y:按增塑糊的粘度大小分的型號(hào)(厘泊)ⅱ．按用途分類：（12類，分別用12個(gè)字母表示）B:中空成型；I:注射成型；P:管材；C:涂層；J:電纜護(hù)套；K:電纜絕緣；S:粉末成型；E:通用擠出；F:薄膜；L:單絲；Y:扁帶；T:特殊用途。ⅲ．按公稱MI分類（十八類）

按公稱熔體指數(shù)分類表

MI0.150.200.250.3范圍/克/10分鐘0.13-0.170.18-0.220.23-0.270.28-0.34MI0.40.50.71范圍/克/10分鐘0.35-0.430.44-0.580.59-0.800.81-1.10MI1.5234范圍/克/10分鐘1.2-1.71.8-2.32.4-3.63.7-4.3MI5710152030范圍/克/10分鐘4.4-5.75.8-8.28.3-1213-1718-2425-35ⅳ.按改性情況分類:A：表示本色塑料,未加助劑,或僅加有保證造粒、保存必須數(shù)量的助劑。B：表示改性，加有填料、顏料等助劑，以改善某些性能。ⅴ．共聚物以C表示，共混物以D表示。（2）聚乙烯型號(hào)的表示：（常以以下五部分組成）共聚、共混代號(hào)（C、D）改性情況代號(hào)（A、B）公稱MI分類代號(hào)主要用途符號(hào)公稱密度的類別代號(hào)練習(xí)題：與丁二烯-1共聚的聚乙烯樹脂，公稱密度為0.948克/cm3,用于中空成型，公稱MI為0.4克/10分鐘,加有光穩(wěn)定劑和防老劑,其型號(hào)如何表示?解:其型號(hào)應(yīng)為： 4B0.4BC3．聚苯乙烯按照聚苯乙烯的維卡軟化點(diǎn)分為兩個(gè)型號(hào)，如下所示：型號(hào)維卡軟化點(diǎn)/oC 主要用途B1≥80一般日用品、文教用品、工藝品等B2≥87絕緣制品等二.增塑劑1．含義：能夠降低塑料的熔融（粘流）溫度或熔體粘度，改善成型加工性能，使最終產(chǎn)品變得柔韌而添加的一類高沸點(diǎn)液體或低熔點(diǎn)固體物質(zhì)稱為增塑劑。2．增塑劑的性質(zhì)：（1）與高聚物的混溶性好。在成型加工中能與樹脂混溶，使用和貯存中不能析出。增塑過程可以看作是兩者間的互相“溶解”過程。但增塑劑不同于溶劑，溶劑最終要揮發(fā)掉，而增塑劑則要保留在制品中。（2）揮發(fā)性、游移性和萃取性要低。要求向空氣揮發(fā)、向固體物質(zhì)和溶劑中轉(zhuǎn)移速率要小,否則，在貯存和使用過程中會(huì)因以上三種作用而失去增塑作用。（薄膜變硬．變脆等）。（3）耐熱．耐光．抗氧．化學(xué)穩(wěn)定性好。（4）無毒．無嗅．不燃．成本低。（氯化石蠟，52%）3．增塑效率（1）表征：以改變高聚物一定量的物理性能所需加入增塑劑的量做標(biāo)記。（2）常用物理性能指標(biāo)：彈性模量．Tg．脆化溫度．回彈量及一切變形等。注意：物理性能不同，效率比值不一樣，但排列順序不變。（3）PVC常用增塑劑的增塑效率。這里為彈性模量（25oC，100%伸長率）為7.031MPa。4.增塑劑對(duì)材料性能的影響(見圖2-5-2,2-5-3,2-5-4)（1）塑料柔韌性．耐寒性．伸長率．沖擊強(qiáng)度等提高。（2）塑料拉伸強(qiáng)度．硬度．模量等降低。（3）塑料的Tg↓，Tm↓，η↓，流動(dòng)性↑，加工性能改善。圖2-5-2增塑劑用量對(duì)聚氯乙烯的抗張強(qiáng)度斷裂伸長率和軟化溫度的影響TCP-磷酸三甲酚酯DOP-鄰苯二甲酸二辛酯DOA-己二酸二辛酯TXP-磷酸二甲苯酯DAP-鄰苯二甲酸二烷基7-9酯ODP-磷酸辛基二苯酯TOP-磷酸三辛酯圖2-5-3增塑劑用量對(duì)聚氯乙烯流動(dòng)行為的影響DBP-鄰苯二甲酸二丁酯DAP-鄰苯二甲酸二烷基7-9酯DMP-鄰苯二甲酸二甲酯TCP-磷酸三甲酚酯圖2-5-4增塑劑用量對(duì)聚乙烯熔體粘度的影響5．聚氯乙烯的常用增塑劑（1）鄰苯二甲酸酯類（主增塑劑）?。攸c(diǎn)：相溶性好（主），綜合性能好，能大量生產(chǎn)，價(jià)格較低，無明顯缺點(diǎn)，使用最廣泛。ⅱ．主要品種：A．鄰苯二甲酸二辛酯（DOP）、二異辛酯（DIOP）。常作為標(biāo)準(zhǔn)增塑劑，用的最多。B．鄰苯二甲酸二丁酯（DBP），增塑效率高，但易揮發(fā)。C．鄰苯二甲酸二異丁酯（DIBP），性能接近于DBP，但對(duì)農(nóng)作物有害。D．其它：鄰苯二甲酸二庚酯（DHP）鄰苯二甲酸二異癸酯（DIDP）鄰苯二甲酸混合酯（DAP）（2）脂肪族二元酸酯類（耐寒、次增塑劑）?。攸c(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：耐寒性和低溫性能好，有潤滑作用。缺點(diǎn)：相溶性差，易抽出、遷移、滲出。ⅱ．常用品種：己二酸二辛酯（DOA）壬二酸二辛酯（DOZ）癸二酸二辛酯（DOS）（6）其它：季戊四醇酯：耐熱性好．耐老化性好。氯化石蠟（52%）：價(jià)廉．阻燃；相溶性差．不能單獨(dú)用。聚酯：分子量高（2000-8000），耐久性好。相溶性差．耐寒性差．增塑效率低。多元醇酯：一縮二乙二醇二苯甲酸酯,耐寒性好。一縮二乙二醇C-7-C9酸酯。6．增塑機(jī)理：（1）非極性部分：主要通過高分子-增塑劑間的溶劑化作用，增大了分子間距離，削弱了它們之間的作用力?！鱐g=BV式中△Tg為Tg降低值；V為增塑劑體積分?jǐn)?shù)。主要是填充隔離效應(yīng)。（2）極性部分：主要是增塑劑分子與高分子的極性基團(tuán)間的相互作用，代替了高分子間的相互作用，從而降低了高分子間的作用力。Tg=Kn式中n為增塑劑的克分子數(shù)主要是屏蔽效應(yīng)。（3）增塑劑增塑機(jī)理圖示7．用量：軟制品，一般為40-50份，有的高達(dá)80-100份。硬制品，不用，或5-10份以下。半硬制品，20-30份。三、防老劑能夠防止或擬制高分子材料在成型、貯存和使用過程中因熱、氧、光等引起降解、交聯(lián)等破壞作用（變色、發(fā)粘和變脆等）的物質(zhì)稱為防老劑。（一）熱穩(wěn)定劑1．聚氯乙烯熱穩(wěn)定劑的主要作用（1）中和脫除的HCl，消除HCl對(duì)PVC的催化降解作用。（硬脂酸鹽，環(huán)氧）。如Pb(OCOC17H35)2+2HCl→PbCl2+2C17H35COOHH3C(CH2)mCH-CH(CH2)nCOOC8H17+HCl→OH3C(CH2)mCH-CH(CH2)COOC8H17OHCl硬脂酸鹽．鹽基性鉛鹽．環(huán)氧化合物等。（2）取代聚氯乙烯分子鏈上不穩(wěn)定的氯原子。?。环€(wěn)定氯原子：A..叔碳原子上的氯原子。B.與雙鍵相連的碳原子上氯原子。ⅱ．舉例：（金屬皂類、金屬硫醇鹽類．胺類．亞磷酸酯類等）A．M(OCOR)2+-CH2-C-→MCl(OCOR)+-CH2-C-ClOCOR上式中M代表鉛、鎘、鋇等金屬原子。B．M(SR)2+-CH2--CH-CH=CH-→MCl(SR)+-CH2-CH-CH=CH-ClSR

(3).消除聚氯乙烯分子鏈上脫HCl后形成的雙鍵。硫醇類．各種螯合劑．順丁烯二酸酯類等。如：RSH+-CH=CH-→-CH2-CH-SR（4）消除高分子鏈上的活性中心（自由基）。：A.-CH2-CH-CH2-CH-+（C4H9）2Sn(OCOCH3)2→ClCH2-CH-CH2-CH-+C4H9Sn(OCOCH3)2C4H9Cl（5）鈍化雜質(zhì)（PbCl2）的催化降解作用與重金屬鹽形成絡(luò)合物，消除其催化降解作用，如亞磷酸酯類。2．主要類型（1）鹽基性鉛鹽類：（用量一般為5份左右）指帶有未成鹽的一氧化鉛（俗稱鹽基），PbO本身也有穩(wěn)定作用，但易使制品帶黃色。（3）有機(jī)錫類：?。畠?yōu)點(diǎn)：光、熱穩(wěn)定性好、透明（尤其是硬質(zhì)制品），相溶性好、防老效率高。ⅱ．缺點(diǎn)：毒性大、(貨源緊張)、價(jià)格高等。ⅲ．作用：消除HCl、雙鍵、自由基。ⅳ．品種：二月桂酸二?。ㄐ粒┗a、馬來酸二丁基錫，正辛基錫鹽、硫醇有機(jī)錫（十二烷基硫醇二丁基錫）等。ⅴ．用量：2份左右。（4）環(huán)氧化合物類：與金屬皂類有協(xié)同效應(yīng)、穩(wěn)定性好、兼具增塑作用。（無毒）ⅱ．缺點(diǎn)：相溶性差。ⅲ．作用：消除HCl和雙鍵。品種和用量與增塑劑相同。（5）螯合劑：需要與其它類型的熱穩(wěn)定劑配合使用ⅰ．作用：與金屬氯化物等形成絡(luò)合物，消除金屬氯化物的催化降解作用。ⅱ．品種：亞磷酸三苯酯、亞磷酸三辛酯、亞磷酸二苯辛酯等。（二）抗氧劑：能夠抑制或延緩塑料氧化降解的物質(zhì)。OH1．受阻酚類：通式為RR(AH)（游離基或增長鏈的終止劑）

R（1）作用機(jī)理：-CH-+AH→-CH-+A·OO·OOH-CH-+AH→-CH-+A·O·OH對(duì)其它具有引發(fā)作用的游離基，如：HO·+AH→H2O+A·R·+AH→RH+A·還能按下式形成穩(wěn)定的化合物：A·+-CH-→穩(wěn)定的化合物OO·A·雖為游離基，但較穩(wěn)定，不會(huì)引起氧化降解作用中的引發(fā)和傳遞。（2）主要品種：?。寡鮿?64：2,6-二叔丁基對(duì)甲酚(PE,PS,PVC等)ⅱ.抗氧劑1010:四[β-(3,5-二叔丁基-4羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯。PE、PP、POM、ABS等。ⅲ．其它：抗氧劑2246、抗氧劑330、抗氧劑1076、抗氧劑STA-1等。（3）用量：0.1-1份。2．二芳基仲胺類：（游離基和增長鏈的終止劑）（1）作用機(jī)理：（類似于受阻酚類）（2）主要品種：?。览蟿〢（甲）：N-苯基α萘胺ⅱ．防老劑D（丁）：N-苯基β萘胺ⅲ．其它：防老劑288、防老劑4010、對(duì)苯二胺衍生物、醛胺、酮胺縮合物。3．硫代酯類：（氫過氧化物的分解劑）（1）.作用機(jī)理：ROOH+PD→非游離基型的穩(wěn)定化合物。（2）.主要品種：A．抗氧劑DLTP：硫代二丙酸二月桂酯（PP,PE,ABS等）B．抗氧劑DSTP：硫代二丙酸雙十八酯（PP，PE等）4．正磷酸酯類：（氫過氧化物的分解劑）（三）光穩(wěn)定劑：能夠吸收光和射線或移出高聚物吸收的光能，放出沒有破壞性的光能或熱能，防止高聚物老化降解的物質(zhì)。1．紫外光吸收劑（用量為0.1-1份）（1）作用機(jī)理：吸收光能后，內(nèi)氫鍵被破壞，吸收的能量以無破壞性的熱能放出。

4．紫外線屏蔽劑：（2-10份）厚制品、不透明制品。

1）作用機(jī)理：在光源與高分子材料間形成一道屏障，阻止紫外線射入。（2）主要品種：碳黑、亞硫酸鋅、受阻胺類（GM—508、LS—770、LS—774)、ZnO、TiO2(用量多時(shí)，對(duì)有屏蔽作用；少時(shí)，則有降解作用）。（3）舉例：炭黑對(duì)PE光老化作用對(duì)比

炭黑對(duì)PE光老化的穩(wěn)定作用四、填料：（一）主要作用：1．改善成型加工性能。主要表現(xiàn)在易定型，降低了成型收縮率和線膨脹系數(shù)。2．提高了某些性能。如耐磨性、耐熱性等。3．賦于制品某些新的性能。如電性能等。4．降低成本。（二）主要品種：（粉狀、纖維狀、片狀）1．無機(jī)類輕質(zhì)（重質(zhì)）CaCO3，滑石粉（3MgO·4SiO2·H2O），立德粉（KAl2（AlSi3O10）(OH）2；云母(電)、石墨(傳熱)、炭黑(補(bǔ)強(qiáng))、高嶺土(陶土)(Al2O3·2SiO2·2H2O)2.有機(jī)類:鋸末、木粉等.（三）填料對(duì)材料性能的影響：1．一般使硬度、壓縮強(qiáng)度、剛性、電絕緣性能、耐磨性、耐熱性、阻燃性、光老化性能、自潤滑性等提高。2．拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、伸長率、耐寒性、光澤、透明度、線膨脹系數(shù)等↓。3．加入填料（1）流動(dòng)性降低，成型加工困難。（2）改善成型性能，使制品易定型，降低成型收縮率。第二節(jié)配方設(shè)計(jì)

一、配方：反映塑料中各種助劑與樹脂重量的比例關(guān)系稱為配方。二、配方的常用表示方法：以樹脂取100重量份為標(biāo)準(zhǔn)，其它助劑的重量分別占樹脂重量的重量份數(shù)來表示。聚氯乙烯塑料涼鞋配方PVC：100M5015硬脂酸鉛：0.4DBP：25三鹽3硬脂酸鋇：0.8DOP：25二鹽2顏料：重量適當(dāng)，共171.2份三、配方設(shè)計(jì)的依據(jù)1正確認(rèn)識(shí)制品的使用性能和要求。包括使用環(huán)境使用條件、可能出現(xiàn)的問題、消費(fèi)者的愛好等。2全面了解原料情況。主要包括原料能否滿足質(zhì)量要求，原料是否易得，成本是否合算等。3要考慮成型加工方法、工藝條件和成型機(jī)械、模具等。四、配方設(shè)計(jì)的步驟和方法：1.收集、整理資料，通過比較，確定試驗(yàn)配方范圍。2.進(jìn)行小試和條件試驗(yàn)，通過性能測(cè)定、對(duì)比，確定出理想配方。3.進(jìn)行擴(kuò)大試驗(yàn)，根據(jù)制品性能、成型工藝等要求，適當(dāng)調(diào)整配方，直至達(dá)到最佳配方。4批量生產(chǎn)：如工藝合理，性能優(yōu)良，成本低廉，符合使用要求，即可確定為生產(chǎn)配方。五．配方設(shè)計(jì)舉例1聚氯乙烯硬管配方設(shè)計(jì)：（1）．使用要求和使用條件輸送液體和氣體，要求有一定強(qiáng)度，能承受一定的內(nèi)、外壓力，耐熱、耐腐蝕、不要求透明。（2）．配方設(shè)計(jì):（確定各組份具體品種、規(guī)格、用量等）?。畼渲簯?yīng)選用疏松型的高型號(hào)PVC樹脂。如SG-4(5)原因：A..疏松型PVC樹脂易吸收增塑劑，混合、塑化良好，成型加工性能好，制品質(zhì)量高。B.高型號(hào)樹脂分子量低，熔體流動(dòng)性好，成型加工性能好。否則，因硬制品不加或僅加少量增塑劑，成型加工溫度高，接近分解溫度，難以成型加工出高質(zhì)量制品。C.能滿足強(qiáng)度要求。雖然其本身M低，強(qiáng)度不算高，但由于硬制品不加或僅加少量增塑劑，強(qiáng)度不會(huì)進(jìn)一步降低。ⅱ．增塑劑擠出PVC硬管一般不加增塑劑，最多只加5份。壓制成型可以不加，如是注射成型，則應(yīng)當(dāng)多些（要求流動(dòng)性很好）。原因：增塑劑的加入雖能提高熔體流動(dòng)性，改善成型加工性能，但也會(huì)使耐熱性、耐腐蝕性、強(qiáng)度、硬度等降低，與要求有一定強(qiáng)度、不變形等相抵觸。ⅲ．防老劑：（對(duì)硬管很重要）因制品不要求透明，所以可用三鹽和二鹽。硬脂酸鹽類與鹽基性鉛鹽混合使用具有協(xié)同效應(yīng)，且兼具潤滑作用，混合使用比較好。注意：鉛鹽類用量不能太多，否則影響使用效果，成型溫度升高。ⅴ．填料使用CaCO3，一般為10重量份，太多是會(huì)影響制品外觀。最好用活性填料。ⅵ．著色劑:灰色管材一般用炭黑:不宜使用對(duì)酸敏感的鎘紅和群青。ⅶ．抗沖改性劑：EVA、ACR、CPE、MBS。硬PVC管材參考配方原料名稱重量份數(shù)原料名稱重量份數(shù)

PVC（SG-5）100硬脂酸鈣1三鹽（二鹽）5(3+2)石蠟1硬脂酸鋇1CaCO310硬脂酸鎘0.7著色劑適量EVA(CPE)ACR0-10增塑劑0-102.聚氯乙烯軟管配方設(shè)計(jì)：（1）．使用要求和使用條件輸送非飲用水和一般腐蝕性液體。要求制品柔軟，耐磨，透明，強(qiáng)度一般。（2）．配方設(shè)計(jì)：ⅰ．樹脂：應(yīng)選用XS-2(3)型。100重量份。（低型號(hào)）原因：A.軟制品要加大量增塑劑，所以熔體流動(dòng)性好，成型加工容易。B.管材強(qiáng)度較高，能滿足要求。（本身強(qiáng)度高）ⅱ．增塑劑：（軟制品很重要）DOP綜合性能好，DBP增塑效率高（易揮發(fā)），M-50價(jià)廉。常將三者混合使用。環(huán)氧油酸丁酯等耐寒性好，又兼防老劑作用，配方中也適當(dāng)加入。ⅲ．防老劑A.因產(chǎn)品要求透明，有機(jī)錫類最理想,但價(jià)高。B.通常采用鋇鹽+鎘鹽+螯合劑+環(huán)氧酯復(fù)合防老體系，具有良好的協(xié)同效應(yīng)。（1.8重量份）

軟PVC管材參考配方

原料名稱重量份數(shù)原料名稱重量份數(shù)PVC(XSG-2)100環(huán)氧油酸丁酯7DBP15硬脂酸鋇0.7DOP13硬脂酸鎘0.6M5015亞磷酸三苯酯0.5

3聚氯乙烯電纜料的配方設(shè)計(jì)：（1）．使用要求和條件：?。哂袃?yōu)良的電絕緣性。ⅱ．機(jī)械強(qiáng)度高。ⅲ．耐熱性高。ⅳ．耐寒性較好。ⅴ．綜合性能優(yōu)異。

（2）．配方設(shè)計(jì)：

?。畼渲簭碾娦阅?、機(jī)械強(qiáng)度、熱性能和成型加工性能等方面考慮，應(yīng)用XS-2型。100份。（SG-2)

ⅱ．增塑劑：電纜屬軟制品，需加入較多增塑劑。A．DOP綜合性能優(yōu)良，全部用。B.40重量份可得到要求。如太少，則耐寒性差，且硬；如太多，則機(jī)械強(qiáng)度、耐熱型等較差。

ⅲ．防老劑：三鹽和二鹽（電性能好、二鹽光穩(wěn)定作用好）和硬脂酸鋇（鎘）合用，是不透明制品的常用防老劑，且后者具有潤滑作用。

PVC電纜料參考配方

原料名稱重量份數(shù)原料名稱重量份數(shù)PVC（SG-2)100二鹽2DOP40硬脂酸鋇1三鹽3硬脂酸鉛0.5

第三節(jié)混合

一混合和分?jǐn)?shù)二混合的基本原理三混合效果的評(píng)定

一、混合和分?jǐn)?shù)

1．混合：將兩種組分相互分布在各自所占的空間中，即使兩種或多種組分所占空間的最初分布情況發(fā)生變化。由圖可見。

圖2-5-10混合過程兩物料所占位置變化示意圖

2．分散：指混合過程中一種或多種組份的物理特性發(fā)生了一些內(nèi)部變化的過程。圖2-5-11分散作用示意圖圖2-5-11分散作用示意圖圖2-5-11分散作用示意圖3．混合和分散一般是同時(shí)進(jìn)行和完成的。

二、混合的基本原理

1．混合、捏合和塑煉

（1）混合：多指粉狀物料的混合。

?。に囂攸c(diǎn)：A.溫度低（T-f以下）。B.剪切作用緩和。

ⅱ．特征：混合后的物料各組份本質(zhì)上沒有什么變化。

（2）捏合：指液體和粉狀固體物料的浸漬與混合。如聚氯乙烯與DOP（DBP）間的混合

?。に囂攸c(diǎn)：A溫度低（T-f以下）。B剪切作用緩和。ⅱ．性狀變化：混合后的物料各組份在本質(zhì)上沒有變化。

（3）塑煉：指塑性物料與液體或固體物料的混合。

?。に囂攸c(diǎn)：A..溫度較高（Tf以上）;B.剪切作用較強(qiáng)。

ⅱ．性狀變化：物料中各組份在化學(xué)性質(zhì)或物理性質(zhì)上會(huì)有所改變。

2．混合的基本原理（三種作用）：

（1）擴(kuò)散：利用物料中各組份的濃度差，推動(dòng)構(gòu)成各組份的微粒，從濃度較大的區(qū)域向濃度較小區(qū)域遷移，以達(dá)到組成均一。

ⅰ．固體物料中，擴(kuò)散不很顯著。（高溫除外）

ⅱ．熔體中的擴(kuò)散較慢。

ⅲ．固體和液體，液體和液體間擴(kuò)散較大。

（2）對(duì)流：（捏合中主要靠對(duì)流達(dá)到混合的目的）兩種物料相互向各自占有的空間進(jìn)行流動(dòng)，以期達(dá)到組成均一。

ⅰ．機(jī)械攪拌，使物料作不規(guī)則流動(dòng)而達(dá)到對(duì)流混合的目的。

ⅱ．任何一種聚集狀態(tài)的物料要達(dá)到組成均一，對(duì)流作用必不可少。

（3）剪切：依靠機(jī)械的作用產(chǎn)生剪切力，促進(jìn)物料組成達(dá)到均一。

?。e例：A.剪切力作用下立方體的變形。B.兩個(gè)無限長的平板間流動(dòng)粒子之間剪切混合。、

ⅱ．影響剪切混合效果的因素：A．剪切力大，混合效果好。B．剪切作用力的距離越小，混合效果越好。

原因：以上兩者都有利于拉長變形。

C．作用力與平面有一定角度，混合效果提高。原因：a.水平面的作用力僅能使物料在自身的平面內(nèi)流動(dòng)。b.如有一定角度時(shí)，則能造成層與層間的物料流動(dòng)。

注意：通常不是改變作用力的方向，而是改變物料的受力位置。（翻料）D．塑煉過程主要靠剪切作用來完成混合過程。如開煉機(jī)、密煉機(jī)和擠出機(jī)等。

三、混合效果的評(píng)定

（一）液體物料的混合效果分析混合物不同部分的組成，其各部分的組成與平均組成相差的懸殊情況。

（二）固體及塑性物料的混合效果

1．分散程度

（1）分散程度的表征：用相鄰的同一組份之間的平均距離來衡量：r=V/（S/2)式中r為條痕厚度，S為各部分接觸的面積,V為體積。

（2）影響分散程度的因素：?。佑|面積越大，分散程度越好。ⅱ．混合物單位體積越小，分散程度越好。ⅲ．減小粒子體積，增加接觸面，分散程度越高。

2．均勻程度：指混入物所占物料的比率與理論或總體比率的差別。（1）不均勻性的表征

經(jīng)驗(yàn)公式（教材中5-2式，112頁）；工業(yè)上多用經(jīng)驗(yàn)判斷；用物理機(jī)械性能或化學(xué)性能的變化；

（2）提高均勻程度的主要措施

A.混合過程中盡量增大不同組分間的接觸面，減少物料的平均厚度；B.各組分的交界面（接觸面）應(yīng)相當(dāng)均勻的分布在被混合的物料中；C.使混合物中的任何部分，各組分的比率和整體的比率相同。

第四節(jié)配料工藝簡介

一、粉料的制備（捏合）

1．捏合：將（粉狀）樹脂與各種助劑在一定溫度（熔點(diǎn)或Tf以下）和較為緩和的剪切作用下（機(jī)械攪拌），充分混合為均勻的多分散體的過程。

2．捏合前的準(zhǔn)備：

（1）樹脂過篩吸磁：主要去除物料中的鐵塊等機(jī)械雜質(zhì)。主要用平動(dòng)篩，振動(dòng)篩和磁鐵等。

（2）固體助劑磨漿：

ⅰ．目的：A.防止中毒（粉塵飛揚(yáng)）；B.分散均勻；C.加料準(zhǔn)確。

ⅱ．方法：將防老劑、色料等小計(jì)量粉狀助劑與適量增塑劑在混合器內(nèi)攪拌混合后，再用三輥磨研磨成符合細(xì)度要求的漿狀物料。

（3）母料的制備：（助劑在樹脂中的濃縮物）

?。噶希褐甘孪扰渲频暮懈甙俜直刃┝恐鷦┑乃芰稀?/p>

ⅱ．目的：A.稱量準(zhǔn)確；B.分散均勻；C.防止中毒。ⅲ．制備方法：將一定量的樹脂和多于配方中用量若干倍的小劑量助劑經(jīng)捏機(jī)冷攪拌后再經(jīng)塑煉造粒即可。

ⅳ．與漿料的區(qū)別：漿料中無樹脂。

(4)增塑劑的加熱，有利于擴(kuò)散、混合等。

3．捏合設(shè)備：Z型捏合機(jī)、高速混合機(jī)、管道式捏合機(jī)。

4．捏合工藝：

（1）Z型捏合機(jī)捏合：按一定加料次序?qū)⑽锪霞尤隯型捏合機(jī)中，在一定溫度（110oC）下以40轉(zhuǎn)/分和20轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速攪拌一定時(shí)間（40-60分鐘），待物料呈疏松自由流動(dòng)狀即可。

?。恿洗涡颍簶渲鏊軇鷿{料（防老劑、潤滑劑，染料、增塑劑等）填料等固體物料。

ⅱ．工藝條件：聚氯乙烯捏合工藝條件

工藝條件

硬PVC

軟PVC溫度/oC110左右110左右轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)/分鐘40/2040/20時(shí)間/分鐘40-5040-60ⅲ．混合終點(diǎn)：疏松，自由流動(dòng)狀。

（2）高速混合機(jī)捏合：ⅰ．設(shè)備及混合原理：在圓筒形容器的底部有一高速旋轉(zhuǎn)（1400/730轉(zhuǎn)/分）的攪拌器，當(dāng)開動(dòng)攪拌時(shí)，物料在離心力作用下，沿容器側(cè)壁（夾套加熱）上升至頂蓋而落下，形成渦流，而達(dá)到混合目的。

ⅱ．加料次序：樹脂→增塑劑→漿料→填料等固體物料。

ⅲ．工藝條件：溫度（oC）轉(zhuǎn)速（轉(zhuǎn)/分鐘）時(shí)間（分鐘）11014002-41107305-10ⅳ．終點(diǎn)：疏松，自由流動(dòng)狀。注意：溫度在60oC以下才能存放，否則易結(jié)塊、分解、變色。（3）轉(zhuǎn)鼓混合器：為一可轉(zhuǎn)動(dòng)的圓筒形容器，用來著色用。二、粒料的制備：1．粒料生產(chǎn)流程圖：樹脂助劑配方→備料→捏合→塑煉密煉機(jī)→開煉機(jī)出片開煉機(jī)壓片→冷卻擠出機(jī)冷切熱切擠片→冷卻擠條→冷卻→切粒（常用）水下熱切（藥片形）空中熱切（風(fēng)吹，藥片形）平板切粒機(jī)切粒

2．塑煉：在一定溫度（Tf以上）和較強(qiáng)的剪切作用下，初混料（干混料，捏合料）經(jīng)熔融、塑化、混合而獲得適宜柔軟度和可塑性的工藝過程稱為塑煉。

（1）塑化：

（2）塑性：

3．塑煉設(shè)備：密煉機(jī)，開煉機(jī)，擠出機(jī)等

4．塑煉造粒方法：

（1）擠出機(jī)塑煉造粒：（應(yīng)用最早，最普遍）

?。O(shè)備：擠出機(jī)、冷卻水槽、切粒機(jī)（有一固定底刀，2-8把回轉(zhuǎn)甩刀）