塑料配方設(shè)計(jì)課件

塑料配方技術(shù)?塑料配方技術(shù)?1

PVC具有什么特性？本章

學(xué)習(xí)目的：1、理解塑料配方的意義和內(nèi)容； 2、掌握塑料配方設(shè)計(jì)的原則、方法和表示；3、初步學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)和分析塑料配方，并熟悉塑料配方的實(shí)施方法和過程；4、理解母料的概念和組成。

?PVC具有什么特性？本章學(xué)習(xí)目的：?2第一節(jié)塑料配方設(shè)計(jì)一、塑料配方設(shè)計(jì)的意義塑料材料是由合成樹脂和助劑構(gòu)成，配方的意義就在于合理選擇樹脂和助劑，優(yōu)化并確定助劑的用量，使獲得的塑料材料具有較高的性能價(jià)格比，既能滿足制品的使用要求和經(jīng)濟(jì)要求，又能滿足成型加工的需要。?第一節(jié)塑料配方設(shè)計(jì)?3（1）改善成型加工性能合理選擇增塑劑、潤(rùn)滑劑和加工改性劑可改善物料在成型加工中的流動(dòng)性，防止熔體與加工機(jī)械表面的粘連。在常用塑料中，PVC是典型的必須進(jìn)行加工改性的樹脂。而對(duì)于一般樹脂若進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸づ浞皆O(shè)計(jì)，也可提高制品的表面光澤度，起到節(jié)能增效的作用。?（1）改善成型加工性能?4（2）改善制品的使用性能制品使用環(huán)境千差萬(wàn)別，往往單一品種的樹脂性能很難滿足，必須對(duì)某些性能進(jìn)行改進(jìn)。如PP耐光、熱老化配方；PA耐磨性能要求更高的場(chǎng)合，則需加入二硫化鉬、石墨和PTFE粉末來(lái)提高其耐磨性。通過增強(qiáng)、交聯(lián)、偶聯(lián)、共混等手段來(lái)提高和改善塑料材料的力學(xué)性能已十分普遍。?（2）改善制品的使用性能?5

（3）賦予制品新的性能配方設(shè)計(jì)在很大程度上可以彌補(bǔ)塑料本身的不足，賦予制品新的性能。從簡(jiǎn)單的著色到賦予其珠光寶氣；從一般抗靜電到導(dǎo)電材料；從易燃到自息抑煙；從“白色污染”到生物降解等等，可以說塑料配方在功能化方面起著重要作用。?（3）賦予制品新的性能?6（4）降低成本合理的性能價(jià)格比是企業(yè)追求的目標(biāo)。從塑料配方設(shè)計(jì)方面來(lái)說，主要是降低制品原材料成本，其途徑大致有三個(gè)方面：

一是選擇成本較低的助劑;二是減輕制品重量;三是對(duì)相對(duì)價(jià)格較低的塑料材料進(jìn)行改性以替代價(jià)格較高的塑料品種及功能塑料。

常用的填充、發(fā)泡、增強(qiáng)、功能化配方即屬于此類。?（4）降低成本?7二、塑料配方設(shè)計(jì)原則1.滿足制品的使用性能要求（1）充分了解制品的用途要滿足制品的使用性能要求，首先要充分了解制品的用途，只有這樣才能合理選擇樹脂和助劑，科學(xué)地制定出塑料配方。：?二、塑料配方設(shè)計(jì)原則：?8（2）合理確定材料和制品的性能指標(biāo)配方的好壞是由所得材料和制品的具體指標(biāo)來(lái)體現(xiàn)的，在確定各項(xiàng)性能指標(biāo)時(shí)要充分利用現(xiàn)有的國(guó)家和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，使之盡可能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。性能指標(biāo)也可根據(jù)供需雙方的要求協(xié)商制定。在制定性能指標(biāo)時(shí)，務(wù)必要對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的含義及使用條件有深刻的理解，并考慮配方所要適應(yīng)的環(huán)境因素，防止不切實(shí)際的性能指標(biāo)出現(xiàn)。?（2）合理確定材料和制品的性能指標(biāo)?9（3）對(duì)日用品要關(guān)注現(xiàn)階段消費(fèi)者的具體要求，使產(chǎn)品具有鮮明的時(shí)代特征。

2.保證制品順利成型加工保證制品順利成型加工，就是要求配方能適應(yīng)產(chǎn)品成型加工工藝及設(shè)備和模具的特點(diǎn)，使物料在塑化、剪切中不產(chǎn)生或少產(chǎn)生揮發(fā)和分解現(xiàn)象，同時(shí)使物料的流變特性與設(shè)備和模具相匹配。?（3）對(duì)日用品要關(guān)注現(xiàn)階段消費(fèi)者的具體要求，使產(chǎn)品具有103.充分考慮助劑與樹脂及多種助劑之間的相互聯(lián)系與作用（1）助劑與樹脂的相容性一般各種助劑與特定樹脂之間都有一定的相容性范圍，超出這個(gè)范圍助劑會(huì)析出，形成所謂“噴霜”或“出汗”的現(xiàn)象。（2）助劑對(duì)制品性能的影響（3）充分發(fā)揮助劑間的協(xié)同效應(yīng)

?3.充分考慮助劑與樹脂及多種助劑之間的相互聯(lián)系與作用?114.合理的性能價(jià)格比配方設(shè)計(jì)者往往追求產(chǎn)品的性能完美，而企業(yè)則更注重產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)效益，因而，時(shí)常造成有些配方由于成本過高而不能投入實(shí)際生產(chǎn)。

使配方具有合理的性能價(jià)格比是十分重要的。一般，在不影響或?qū)χ饕阅苡绊懖淮蟮那闆r下，應(yīng)盡量降低配方成本，以保證制品的經(jīng)濟(jì)合理性。?4.合理的性能價(jià)格比?12三、塑料配方設(shè)計(jì)方法塑料配方設(shè)計(jì)是選擇樹脂和助劑并優(yōu)化確定其用量的過程，要完成這一過程需要掌握豐富的塑料原材料及助劑的相關(guān)知識(shí)，并遵循樹脂和助劑的選用原則。（1）黃金分割法X/L≈0.618b/a=a/(a+b)0.382/0.618≠＝≤≥0.618/1：?三、塑料配方設(shè)計(jì)方法：?130.3820.6180.3820.618

0.382

0.618逐漸縮小實(shí)驗(yàn)范圍，獲得最佳配方。?0.38214黃金分割法在生活、音樂、建筑、攝影、科學(xué)等諸多領(lǐng)域均有應(yīng)用。

?黃金分割法在生活、音樂、建筑、攝影、科學(xué)等諸多領(lǐng)域均15（2）爬山法指配方設(shè)計(jì)者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或現(xiàn)有的配方，作為起點(diǎn)，進(jìn)行逐漸增量或逐漸減量的方法，找到最佳用量。：助劑用量?（2）爬山法：助劑用量?16四、塑料配方的計(jì)量表示配方就是一份表示塑料原材料和各種助劑用量的配比表，正確地將各組分的用量表示出來(lái)很重要，一個(gè)精確、清晰的塑料配方計(jì)量表示，會(huì)給實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)中的配料、混合帶來(lái)極大的方便，并可大大減少因計(jì)量差錯(cuò)造成的損失。塑料配方的計(jì)量表示有不同的方法，常用的表示方法如表15-4所示。?四、塑料配方的計(jì)量表示?17

質(zhì)量份數(shù)表示法是以樹脂的質(zhì)量為100份，其它組分的質(zhì)量份數(shù)均表示相對(duì)樹脂質(zhì)量份數(shù)的用量。

這是最常用的塑料配方表示方法，常稱為基本配方，主要用于配方設(shè)計(jì)和試驗(yàn)階段。?質(zhì)量份數(shù)表示法是以樹脂的質(zhì)量為100份，其它組分18

質(zhì)量百分?jǐn)?shù)法是以物料總量為100%，樹脂和各組分用量均以占總量的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。

這種配方表示法可直接由基本配方導(dǎo)出，用于計(jì)算配方原料成本和配方分析較為方便。生產(chǎn)配方便于實(shí)際生產(chǎn)實(shí)施，一般根據(jù)混合塑化設(shè)備的生產(chǎn)能力和基本配方的總量來(lái)確定。?質(zhì)量百分?jǐn)?shù)法是以物料總量為100%，樹脂和19制品

配方舉例

抗老化大棚膜

LDPE/LLDPE：50～75/50～25；抗氧劑1076:0.2；抗氧劑168:0.2；GW-480:0.2；UV-531:0.2PP汽車保險(xiǎn)杠

PP/EPDM：100；抗氧劑1010:0.3;抗氧劑168:0.6;GW-540：0.22;LS-770:0.25?制品20

第二節(jié)常用塑料配方舉例一、塑料成型加工配方二、塑料抗老化配方三、填充塑料配方重點(diǎn)是掌握PVC成型加工配方體系重點(diǎn)了解塑料母料的特點(diǎn)?第二節(jié)常用塑料配方舉例重點(diǎn)是掌握PV21一、塑料成型加工配方塑料成型加工配方體系：

是從物料的熔體塑化特性、熱分解溫度高低、熔體流變行為方面改善塑料材料的成型加工性能，使之順利成型為各類產(chǎn)品。

塑料材料中哪種物料成型加工困難，需要進(jìn)行成型加工配方體系設(shè)計(jì)呢？

PVC是需要進(jìn)行成型加工配方體系設(shè)計(jì)的最典型例子。?一、塑料成型加工配方塑料材料中哪種物料成型加工困221、軟質(zhì)PVC配方（1）軟PVC制品主要有壓延和吹塑薄膜、擠出軟管、壓延和涂覆人造革、電線電纜、注塑鞋類以及各類糊制品。（2）選用樹脂一般選用PVC-SG1～4型樹脂？

增塑劑加入后增大了PVC大分子間的距離，削弱了分子間力，降低了熔體黏度，使成型加工得以順利進(jìn)行，也使制品變得柔軟。?1、軟質(zhì)PVC配方增塑劑加入后增大了PVC大分子間23??24??25??26(3)軟PVC制品配方核心：

增塑體系

穩(wěn)定體系增塑體系：

①軟PVC制品中增塑劑含量一般為： 26～80份；

②依據(jù)制品的性能要求選用合適的增 塑體系；

③增塑體系通常采用幾種不同增塑劑 共用以發(fā)揮各自優(yōu)勢(shì)取得較好的使 用效果。?(3)軟PVC制品配方核心：增塑體系：?27穩(wěn)定體系：

①由于增塑劑具有改善加工性能的作用，軟 PVC穩(wěn)定體系相對(duì)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定劑用量可 適當(dāng)減少。

②注重穩(wěn)定劑間的協(xié)同作用：如三鹽/二鹽、 Ca/Zn、Ba/Pb、Ba/Cd/Zn；金屬皂 與環(huán) 氧類、金屬皂與亞磷酸酯類等。

③不同制品性能要求對(duì)熱穩(wěn)定劑的選擇性： 如：透明性制品選用有機(jī)錫類，無(wú)毒透明 制品選用Ca/Zn 體系等。?穩(wěn)定體系：?28下面以兩種軟PVC制品配方為例進(jìn)行分析。制品

配方舉例

防霧壓延膜PVCSG-3100；DOP35；DOS5；ESBO4；亞磷酸三苯酯0.5；Cd/Ba/Zn液體復(fù)合穩(wěn)定劑2.5；雙酚A0.5；三嗪-50.3；硬脂酸單甘油酯2阻燃壁紙PVC糊樹脂100；DOP30；磷酸二苯一辛酯30；氯化石蠟10；

CZ-3102.5；氫氧化鋁20；Sb2O34；AC4；ZnO1；顏料適當(dāng)?下面以兩種軟PVC制品配方為例進(jìn)行分析。制品29軟PVC制品配方核心：

增塑體系

穩(wěn)定體系?軟PVC制品配方核心：?30什么是UPVC或RPVC？2、硬質(zhì)PVC制品配方UPVC塑料制品一般不含增塑劑成型加工較軟PVC更困難，且UPVC沖擊韌性較差。因此配方設(shè)計(jì)技術(shù)主要集中在三個(gè)方面： 加工改性體系 熱穩(wěn)定體系 潤(rùn)滑體系。?2、硬質(zhì)PVC制品配方UPVC塑料制品一般不含增31??32??33（1）加工及抗沖擊改性體系

以改善樹脂塑化和熔體流變特性的一類助劑稱為加工改性劑；

以改善樹脂沖擊韌性為主的一類材料稱為沖擊改性劑。

對(duì)PVC而言，這兩類助劑實(shí)際上大多數(shù)是相同的，常用的ACR、PE-C、MBS、ABS、EVA等，在UPVC建材、中空容器、透明片和硬質(zhì)發(fā)泡制品配方中的得到廣泛應(yīng)用。一般：ACR用量1~4份，PE-C用量在3~8份以改善樹脂塑化和熔體流變特性為主。PE-C、MBS、ABS、EVA用量4~16份，以改善樹脂沖擊韌性為主。MBS主要用于透明PVC制品，用量4~12份。?（1）加工及抗沖擊改性體系一般：?34（2）熱穩(wěn)定體系

①與SPVC相比UPVC熱穩(wěn)定體系要求更高， 用量相應(yīng)增加。

②非透明UPVC制品：三鹽/二鹽/金屬皂 體系，如異型材和管材等。一般三鹽和 二鹽的總用量在3～6份，二者配比為 2﹕1或1﹕1，為降低成本也可根據(jù)需 要減少二鹽用量，甚至不用。

金屬皂的加入主要起穩(wěn)定和潤(rùn)滑的雙 重作用，可選用PbSt、BaSt、CaSt 。?（2）熱穩(wěn)定體系?35

③透明UPVC制品：Ca/Zn和有機(jī)錫中的 無(wú)毒品種用于透明和無(wú)毒一類制品；

Ba/Cd和有機(jī)錫中的有毒品種主要用 于一般硬質(zhì)、透明PVC制品； 金屬皂和有機(jī)錫可單獨(dú)使用，二者也可 配合使用，總用量一般為1.5～3份。

④為使用方便也可選用商品化的片狀或粉 狀固體復(fù)合熱穩(wěn)定劑。??36

⑤稀土（鑭系：主要有鑭、鈰、鐠）熱穩(wěn)定體系是二十世紀(jì)后期開 發(fā)應(yīng)用的新型熱穩(wěn)定劑，屬于綠色 環(huán)保品種。特點(diǎn):穩(wěn)定效果好、無(wú)毒安全、促進(jìn)物料塑化、透明性好在PVC異型材、管材及管件、透明板片中的應(yīng)用具有較大發(fā)展?jié)摿Α?特點(diǎn):穩(wěn)定效果好、無(wú)毒安全、促進(jìn)物料塑化、透明性37（3）潤(rùn)滑體系潤(rùn)滑體系的作用：?

②注塑成型對(duì)塑化和流動(dòng)要求較高，以內(nèi)潤(rùn)滑為主，可選用硬脂酸丁酯、硬 脂酸鈣等。①

擠出以外潤(rùn)滑為主，可選用石蠟、PE蠟和氧化PE蠟等。③有機(jī)錫類：可適當(dāng)提高潤(rùn)滑劑的用量；金屬皂類兼具潤(rùn)滑作用：可相應(yīng)減少其用量；加入填料較多時(shí)，應(yīng)加大潤(rùn)滑劑的用量。設(shè)計(jì)潤(rùn)滑體系重點(diǎn)考慮的因素：④通常配方中潤(rùn)滑劑的用量約1份左右。?（3）潤(rùn)滑體系②注塑成型對(duì)塑化和流動(dòng)要求較高，38制品

配方舉例雙臂波紋管

PVC：100；ACR：2；PE-C：7；三鹽：4；PbSt：0.4；CaSt：1.2；PE蠟：0.4；硬脂酸：0.5；CaCO3：4~60注塑管件

PVC：100；ACR：1；PE-C：4；二鹽：1.5；PbSt：0.8；CaSt：0.4；硬脂酸丁酯：0.8透明飲料瓶

PVC：100；ACR：2；MBS：12；Ca/Zn復(fù)合體系：2；ESBO：1；硬脂酸單甘油酯：0.5?制品39UPVC塑料制品配方設(shè)計(jì)技術(shù)主要集中在三個(gè)方面： 加工改性體系 熱穩(wěn)定體系 潤(rùn)滑體系?UPVC塑料制品配方設(shè)計(jì)技術(shù)主要集中在三個(gè)方面：40二、塑料抗老化配方體系

塑料抗老化配方體系就是以解決熱氧老化和光老化為核心，綜合考慮多種因素，阻止或延緩塑料材料的老化，延長(zhǎng)制品的使用壽命。什么是塑料老化？

聚烯烴塑料是一類易老化的樹脂品種，塑料抗老化配方體系以此類材料為主。?二、塑料抗老化配方體系塑料抗老化配方體系就是41聚烯烴抗老化配方設(shè)計(jì)原則：

①注重不同助劑間的協(xié)同效應(yīng)②制品使用的目的及環(huán)境因素③在注意正確確定穩(wěn)定化助劑的用量④從生產(chǎn)實(shí)際情況看，同一種穩(wěn)定劑 因生產(chǎn)廠家不同使用效果差異較大，實(shí)際選用中應(yīng)引起足夠的重視。?聚烯烴抗老化配方設(shè)計(jì)原則：?42??43??44制品

配方舉例

抗老化大棚膜

LDPE/LLDPE：50～75/50～25；抗氧劑1076:0.2；抗氧劑168:0.2；GW-480:0.2；UV-531:0.2PP汽車保險(xiǎn)杠

PP/EPDM：100；抗氧劑1010:0.3;抗氧劑168:0.6;GW-540：0.22;LS-770:0.25抗老化配方的核心：抗熱氧老化：主、輔抗氧劑體系抗光老化為：復(fù)合光穩(wěn)定體系?制品45三、填充塑料配方體系?三、填充塑料配方體系?46三、填充塑料配方體系?三、填充塑料配方體系?47三、填充塑料配方體系塑料填充的主要目的： 降低塑料制品成本次要目的：改善制品某些性能配方的關(guān)鍵技術(shù)：填充材料的處理 填充塑料的成型加工性能填充塑料的性能填充塑料的經(jīng)濟(jì)價(jià)值?三、填充塑料配方體系?48制品配方舉例

PVCPVC100、M-5040、氯化石蠟15、DOP20、三鹽3、二鹽1、HSt0.5、轉(zhuǎn)爐廢渣（400目）500木塑材料

通用塑料或廢舊塑料木粉、秸稈粉等植物纖維偶聯(lián)劑、改性劑、處理劑、分散劑、著色劑、穩(wěn)定化助劑等?制品配方舉49必需指出，本節(jié)雖然分門別類地闡述了不同配方體系，但制品的性能要求往往是多方面的，也就是說，配方經(jīng)常是一個(gè)復(fù)合體系，不能把本節(jié)的配方體系割裂開來(lái)，要統(tǒng)籌考慮，滿足制品性能的多方面要求，這一點(diǎn)在本節(jié)多個(gè)配方舉例中已得到驗(yàn)證。

完成塑料配方僅僅是成型塑料制品的第一步，塑料配方的實(shí)施還要通過物料配制和成型加工來(lái)實(shí)現(xiàn)。?必需指出，本節(jié)雖然分門別類地闡述了不同配方體50第三節(jié)塑料配方的實(shí)施配方粉料粒料母料加工制備配方的實(shí)施是指根據(jù)配方設(shè)計(jì)把樹脂與塑料助劑混合均勻，制成適宜于成型加工用物料的過程。?第三節(jié)塑料配方的實(shí)施配方粉料粒料母料加工制備51一、配制粉料配方稱量混合粉料樹脂助劑（1）有些物料必要時(shí)進(jìn)行預(yù)處理；（2）各組分原料須準(zhǔn)確稱量；（3）一般的加料次序是：樹脂、增塑劑、漿料、穩(wěn)定劑、著色劑、填料、潤(rùn)滑劑等。?一、配制粉料配方稱量混合粉料樹脂助劑（1）有些物料必要時(shí)進(jìn)行52二、制備粒料1、制備粒料的目的

使用方便各組分分散更均勻制品性能均一有利于粉狀助劑與粒狀樹脂混合?二、制備粒料使用方便各組分分散更均勻制品性能均一有利于粉狀助53樹脂脂助劑稱量稱量高速混合雙螺桿擠出單螺桿擠出造粒裝袋2、制備粒料的方法粉料經(jīng)加熱塑煉和粒化即制得粒料。粉料塑煉?；Ａ现鷦┖恳话?.5~10%?樹脂脂助稱稱高速雙螺桿擠出單螺桿擠出造裝2、制備粒料的方法54三、母料的制備及應(yīng)用

把粉狀助劑加入到粒狀樹脂中，采用先造粒，然后才進(jìn)行成型加工的方法有什么缺點(diǎn)嗎？如何解決這個(gè)問題呢？使用母料?三、母料的制備及應(yīng)用把粉狀助劑加入到粒狀樹脂中，55助劑占30～70%各種塑料助劑均可制作成母料，如常用的填充母料、著色母料、阻燃母料、防老化母料、防霧滴母料、抗靜電母料、多功能母料。?助劑占30～70%各種塑料助劑均可制作成母料，如常用56應(yīng)用母料的優(yōu)點(diǎn)（1）簡(jiǎn)化配方實(shí)施中復(fù)雜的混合及造成粒工序，便于使用。配方稱量混合粉料樹脂助劑造粒成型外購(gòu)或自制母料簡(jiǎn)單混合?應(yīng)用母料的優(yōu)點(diǎn)配方稱量混合粉料樹脂助劑造成型外購(gòu)或自制母料簡(jiǎn)57細(xì)化包覆偶聯(lián)、分散、功效更高分散更均勻助劑（3）提高助劑的分散均勻程度和功效，從而得到質(zhì)量?jī)?yōu)良的產(chǎn)品。（2）生產(chǎn)環(huán)境衛(wèi)生清潔，大大改善勞動(dòng)條件，有利于保護(hù)工人身體健康。

外購(gòu)母料是由專業(yè)母料生產(chǎn)廠家制造，擁有較高的專業(yè)技術(shù)水平和先進(jìn)的混合、塑化、造粒機(jī)械設(shè)備，所生產(chǎn)母料質(zhì)量更高。?細(xì)化包覆偶聯(lián)、分散、功效更高分散更均勻助劑（3）提高助劑58

助劑母料化是助劑的發(fā)展方向，希望同學(xué)們畢業(yè)后從事高分子材料成型加工工作，應(yīng)盡量選用母料，或自己配制母料，這方面內(nèi)容將在以后的課程中繼續(xù)介紹。各種塑料助劑均可制作成母料，如常用的填充母料、著色母料、阻燃母料、防老化母料、防霧滴母料、抗靜電母料、多功能母料。本次課小結(jié)：