塑料配方設計課件

塑料配方技術?塑料配方技術?1

PVC具有什么特性？本章

學習目的：1、理解塑料配方的意義和內容； 2、掌握塑料配方設計的原則、方法和表示；3、初步學會設計和分析塑料配方，并熟悉塑料配方的實施方法和過程；4、理解母料的概念和組成。

?PVC具有什么特性？本章學習目的：?2第一節(jié)塑料配方設計一、塑料配方設計的意義塑料材料是由合成樹脂和助劑構成，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格比，既能滿足制品的使用要求和經濟要求，又能滿足成型加工的需要。?第一節(jié)塑料配方設計?3（1）改善成型加工性能合理選擇增塑劑、潤滑劑和加工改性劑可改善物料在成型加工中的流動性，防止熔體與加工機械表面的粘連。在常用塑料中，PVC是典型的必須進行加工改性的樹脂。而對于一般樹脂若進行適當?shù)募庸づ浞皆O計，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)境千差萬別，往往單一品種的樹脂性能很難滿足，必須對某些性能進行改進。如PP耐光、熱老化配方；PA耐磨性能要求更高的場合，則需加入二硫化鉬、石墨和PTFE粉末來提高其耐磨性。通過增強、交聯(lián)、偶聯(lián)、共混等手段來提高和改善塑料材料的力學性能已十分普遍。?（2）改善制品的使用性能?5

（3）賦予制品新的性能配方設計在很大程度上可以彌補塑料本身的不足，賦予制品新的性能。從簡單的著色到賦予其珠光寶氣；從一般抗靜電到導電材料；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格比是企業(yè)追求的目標。從塑料配方設計方面來說，主要是降低制品原材料成本，其途徑大致有三個方面：

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

常用的填充、發(fā)泡、增強、功能化配方即屬于此類。?（4）降低成本?7二、塑料配方設計原則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，科學地制定出塑料配方。：?二、塑料配方設計原則：?8（2）合理確定材料和制品的性能指標配方的好壞是由所得材料和制品的具體指標來體現(xiàn)的，在確定各項性能指標時要充分利用現(xiàn)有的國家和國際標準，使之盡可能實現(xiàn)標準化。性能指標也可根據(jù)供需雙方的要求協(xié)商制定。在制定性能指標時，務必要對各項指標的含義及使用條件有深刻的理解，并考慮配方所要適應的環(huán)境因素，防止不切實際的性能指標出現(xiàn)。?（2）合理確定材料和制品的性能指標?9（3）對日用品要關注現(xiàn)階段消費者的具體要求，使產品具有鮮明的時代特征。

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產品成型加工工藝及設備和模具的特點，使物料在塑化、剪切中不產生或少產生揮發(fā)和分解現(xiàn)象，同時使物料的流變特性與設備和模具相匹配。?（3）對日用品要關注現(xiàn)階段消費者的具體要求，使產品具有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，超出這個范圍助劑會析出，形成所謂“噴霜”或“出汗”的現(xiàn)象。（2）助劑對制品性能的影響（3）充分發(fā)揮助劑間的協(xié)同效應

?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.合理的性能價格比配方設計者往往追求產品的性能完美，而企業(yè)則更注重產品的經濟效益，因而，時常造成有些配方由于成本過高而不能投入實際生產。

使配方具有合理的性能價格比是十分重要的。一般，在不影響或對主要性能影響不大的情況下，應盡量降低配方成本，以保證制品的經濟合理性。?4.合理的性能價格比?12三、塑料配方設計方法塑料配方設計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知識，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、塑料配方設計方法：?130.3820.6180.3820.618

0.382

0.618逐漸縮小實驗范圍，獲得最佳配方。?0.38214黃金分割法在生活、音樂、建筑、攝影、科學等諸多領域均有應用。

?黃金分割法在生活、音樂、建筑、攝影、科學等諸多領域均15（2）爬山法指配方設計者根據(jù)經驗或現(xiàn)有的配方，作為起點，進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很重要，一個精確、清晰的塑料配方計量表示，會給實驗和生產中的配料、混合帶來極大的方便，并可大大減少因計量差錯造成的損失。塑料配方的計量表示有不同的方法，常用的表示方法如表15-4所示。?四、塑料配方的計量表示?17

質量份數(shù)表示法是以樹脂的質量為100份，其它組分的質量份數(shù)均表示相對樹脂質量份數(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，主要用于配方設計和試驗階段。?質量份數(shù)表示法是以樹脂的質量為100份，其它組分18

質量百分數(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數(shù)來表示。

這種配方表示法可直接由基本配方導出，用于計算配方原料成本和配方分析較為方便。生產配方便于實際生產實施，一般根據(jù)混合塑化設備的生產能力和基本配方的總量來確定。?質量百分數(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、填充塑料配方重點是掌握PVC成型加工配方體系重點了解塑料母料的特點?第二節(jié)常用塑料配方舉例重點是掌握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品。

塑料材料中哪種物料成型加工困難，需要進行成型加工配方體系設計呢？

PVC是需要進行成型加工配方體系設計的最典型例子。?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行，也使制品變得柔軟。?1、軟質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)定體系相對簡單，穩(wěn)定劑用量可 適當減少。

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熱穩(wěn)定劑的選擇性： 如：透明性制品選用有機錫類，無毒透明 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?下面以兩種軟PVC制品配方為例進行分析。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。因此配方設計技術主要集中在三個方面： 加工改性體系 熱穩(wěn)定體系 潤滑體系。?2、硬質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PVC而言，這兩類助劑實際上大多數(shù)是相同的，常用的ACR、PE-C、MBS、ABS、EVA等，在UPVC建材、中空容器、透明片和硬質發(fā)泡制品配方中的得到廣泛應用。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和有機錫中的 無毒品種用于透明和無毒一類制品；

Ba/Cd和有機錫中的有毒品種主要用 于一般硬質、透明PVC制品； 金屬皂和有機錫可單獨使用，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)定體系是二十世紀后期開 發(fā)應用的新型熱穩(wěn)定劑，屬于綠色 環(huán)保品種。特點:穩(wěn)定效果好、無毒安全、促進物料塑化、透明性好在PVC異型材、管材及管件、透明板片中的應用具有較大發(fā)展?jié)摿Α?特點:穩(wěn)定效果好、無毒安全、促進物料塑化、透明性37（3）潤滑體系潤滑體系的作用：?

②注塑成型對塑化和流動要求較高，以內潤滑為主，可選用硬脂酸丁酯、硬 脂酸鈣等。①

擠出以外潤滑為主，可選用石蠟、PE蠟和氧化PE蠟等。③有機錫類：可適當提高潤滑劑的用量；金屬皂類兼具潤滑作用：可相應減少其用量；加入填料較多時，應加大潤滑劑的用量。設計潤滑體系重點考慮的因素：④通常配方中潤滑劑的用量約1份左右。?（3）潤滑體系②注塑成型對塑化和流動要求較高，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塑料制品配方設計技術主要集中在三個方面： 加工改性體系 熱穩(wěn)定體系 潤滑體系?UPVC塑料制品配方設計技術主要集中在三個方面：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計原則：

①注重不同助劑間的協(xié)同效應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從生產實際情況看，同一種穩(wěn)定劑 因生產廠家不同使用效果差異較大，實際選用中應引起足夠的重視。?聚烯烴抗老化配方設計原則：?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鍵技術：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濟價值?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，配方經常是一個復合體系，不能把本節(jié)的配方體系割裂開來，要統(tǒng)籌考慮，滿足制品性能的多方面要求，這一點在本節(jié)多個配方舉例中已得到驗證。

完成塑料配方僅僅是成型塑料制品的第一步，塑料配方的實施還要通過物料配制和成型加工來實現(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)塑料配方的實施配方粉料粒料母料加工制備配方的實施是指根據(jù)配方設計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）有些物料必要時進行預處理；（2）各組分原料須準確稱量；（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）有些物料必要時進行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加熱塑煉和?；粗频昧Ａ?。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、母料的制備及應用

把粉狀助劑加入到粒狀樹脂中，采用先造粒，然后才進行成型加工的方法有什么缺點嗎？如何解決這個問題呢？使用母料?三、母料的制備及應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應用母料的優(yōu)點（1）簡化配方實施中復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或自制母料簡單混合?應用母料的優(yōu)點配方稱量混合粉料樹脂助劑造成型外購或自制母料簡57細化包覆偶聯(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，從而得到質量優(yōu)良的產品。（2）生產環(huán)境衛(wèi)生清潔，大大改善勞動條件，有利于保護工人身體健康。

外購母料是由專業(yè)母料生產廠家制造，擁有較高的專業(yè)技術水平和先進的混合、塑化、造粒機械設備，所生產母料質量更高。?細化包覆偶聯(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，希望同學們畢業(yè)后從事高分子材料成型加工工作，應盡量選用母料，或自己配制母料，這方面內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：