part 1 樹脂的選擇 (1)塑料粒子的品種的選擇 塑料粒子要選擇與改性目的性能最接近的品種,這樣做的好處是可以節(jié)省助劑的添加量,,以降低制作成本和減少工藝流程,。 最常見的例子:想要得到耐磨改性的品種,,塑料粒子(樹脂)要首先考慮選擇三大耐磨樹脂PA、POM,、UHMWPE;再如透明改性,,樹脂要首先考慮選擇三大透明樹脂PS、PMMA,、PC,。 (2)樹脂流動(dòng)性的選擇 配方中各種塑化材料的粘度要接近,以保證加工流動(dòng)性,。對(duì)于粘度相差懸殊的材料,要加過渡料,,以減小粘度梯度,。 (3)塑料分成高流動(dòng)性塑料、低流動(dòng)性塑料和不流動(dòng)性塑料. 具體如下: 高流動(dòng)性塑料——PS,、HIPS,、abs、PE,、PP,、PA等。 低流動(dòng)性塑料——PC,、MPPO,、PPS等。 不流動(dòng)性塑料——聚四氟乙烯,、UHMWPE,、PPO等。 不同的加工方法所需用的流動(dòng)性不同,,所以牌號(hào)分為注塑級(jí),、擠出級(jí)、吹塑級(jí),、壓延級(jí)等,。 不同改性目的要求流動(dòng)性不同,如高填充要求流動(dòng)性好,。 (4)樹脂對(duì)助劑的選擇性 如PPS不能加入含鉛和含銅助劑,,PC不能用三氧化銻,這些都可導(dǎo)致解聚,。同時(shí),,助劑的酸堿性,應(yīng)與樹脂的酸堿性要一致,,否則會(huì)起兩者的反應(yīng),。 part 2 助劑的選擇 (1)按要達(dá)到的目的選用助劑 助劑的具體選擇范圍如下: 增韌——選彈性體,、熱塑性彈性體和剛性增韌材料。 增強(qiáng)——選玻璃纖維,、碳纖維,、晶須和有機(jī)纖維。 阻燃——溴類(普通溴系和環(huán)保溴系),、磷類,、氮類、氮/磷復(fù)合類膨脹型阻燃劑,、三氧化二銻,、水合金屬氫氧化物。 抗靜電——各類抗靜電劑,。 導(dǎo)電——碳類(炭黑,、石墨、碳纖維,、碳納米管),、金屬纖維和金屬粉、金屬氧化物,。 磁性——鐵氧體磁粉,、稀土磁粉包括釤鈷類(SmCo5或Sm2Co17)、釹鐵硼類(NdFeB),、釤鐵氮類(SmFeN),、鋁鎳鈷類磁粉三大類。 導(dǎo)熱——金屬纖維和金屬粉末,、金屬氧化物,、氮化物和碳化物;碳類材料如炭黑、碳纖維,、石墨和碳納米管;半導(dǎo)體材料如硅,、硼。 耐熱——玻璃纖維,、無機(jī)填料,、耐熱劑如取代馬來酰亞胺類和β晶型成核劑。 透明——成核劑,,對(duì)PP而言α晶型成核劑的山梨醇系列Millad 3988效果最好,。 耐磨——石墨、二硫化鉬,、銅粉等,。 絕緣——煅燒高嶺土。 阻隔——云母、蒙脫土,、石英等,。 (2)助劑對(duì)樹脂具有選擇性 紅磷阻燃劑對(duì)PA、PBT,、PET有效;氮系阻燃劑對(duì)含氧類有效,,如PA、PBT,、PET等;成核劑對(duì)共聚聚丙烯效果好;玻璃纖維耐熱改性對(duì)結(jié)晶性塑料效果好,,對(duì)非晶型塑料效果差;炭黑填充導(dǎo)電塑料,在結(jié)晶性樹脂中效果好,。 (3)助劑的表面處理 助劑與樹脂的相容性要好,,這樣才能保證助劑與樹脂按預(yù)想的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分散,保證設(shè)計(jì)指標(biāo)的完成,,保證在使用壽命內(nèi)其效果持久發(fā)揮,,耐抽提、耐遷移,、耐析出。如大部分配方要求助劑與樹脂均勻分散,,對(duì)阻隔性配方則希望助劑在樹脂中層狀分布,。除表面活性劑等少數(shù)助劑外,與樹脂良好的相容性是發(fā)揮其功效和提高添加量的關(guān)鍵,。因此,,必須設(shè)法提高或改善其相容性,如采用相容劑或偶聯(lián)劑進(jìn)行表面活化處理等,。 所有無機(jī)類添加劑的表面經(jīng)過處理后,,改性效果都會(huì)提高。尤其以填料最為明顯,,其它還有玻璃纖維,、無機(jī)阻燃劑等。 表面處理以偶聯(lián)劑和相容劑為主,,偶聯(lián)劑具體如硅烷類,、鈦酸酯類和鋁酸酯類,相容劑為樹脂對(duì)應(yīng)的馬來酸酐接枝聚合物,。 part 3 助劑的合理加入量 (1)有的助劑加入量越多越好 具體如阻燃劑,、增韌劑、磁粉,、阻隔等,,加入量越多越好。 (2)有的助劑加入量有最佳值 如導(dǎo)電助劑,形成到電通路后即可,,再加入無效果;再如偶聯(lián)劑,,表面包覆即可,再加無用;又如抗靜電劑,,在制品表面形成泄電荷層即可,。 【最新塑料助劑精細(xì)化配方應(yīng)用3000例與生產(chǎn)工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)及性能用途速查實(shí)用技術(shù)手冊(cè)】[編 著]: 本書編委會(huì)[出 版 社]: 化學(xué)工業(yè)出版社[卷 冊(cè) 數(shù)]: 精裝4冊(cè)[開 本]: 16開,涵蓋了目前市面上的大部分助劑配方以及應(yīng)用,,全書一套4冊(cè),,也是目前市面上的權(quán)威書籍,需要的話可以點(diǎn)擊購買參考,,贈(zèng)送電子檔,,千萬不能錯(cuò)過。 part 4 助劑與其它組分關(guān)系 1,、協(xié)同作用 協(xié)同作用是指塑料配方中兩種或兩種以上的添加劑一起加入時(shí)的效果高于其單獨(dú)加入的平均值,。 (1)在抗老化的配方中,具體協(xié)同作用有: 兩種羥基鄰位取代基位阻不同的酚類抗氧劑并用有協(xié)同效果; 典型的巴斯夫抗氧劑1010和168,,分別起到主抗和輔抗的作用 (2)在阻燃配方中,,協(xié)同作用的例子也很多,主要有: 在鹵素/銻系復(fù)合阻燃體系中,,鹵系阻燃劑可于Sb2O3發(fā)生反應(yīng)而生成SbX3,,SbX3可以隔離氧氣從而達(dá)到增大阻燃效果的目的。 2,、對(duì)抗作用 對(duì)抗作用是指塑料配方中兩種或兩種以上的添加劑一起加入時(shí)的效果低于其單獨(dú)加入的平均值,。 (1)在防老化塑料配方中,對(duì)抗作用的例子很多,,主要有: HALS類光穩(wěn)定劑不與硫醚類輔抗氧劑并用,,原因?yàn)榱蛎杨愖躺乃嵝猿煞忠种屏薍ALS的光穩(wěn)定作用。
(2)在阻燃塑料配方中,,也有對(duì)抗作用的例子,,主要有: 鹵系阻燃劑與有機(jī)硅類阻燃劑并用,會(huì)降低阻燃效果;紅磷阻燃劑與有機(jī)硅類阻燃劑并用,,也存在對(duì)抗作用,。
part 5 配方各組分混合要均勻 (1)有些組分要分次加入 對(duì)于填料加入量太大的配方,填料最好分兩次加入,。第一次在加料斗,,第二次在中間側(cè)加料口。如PE加入150份氫氧化鋁的無鹵阻燃配方,,就要分兩次加入,,否則不能造粒。 對(duì)于填料的偶聯(lián)劑處理,一般要分三次噴入方可分散均勻,,偶聯(lián)效果好,。 (2)合理排布加料順序 在PVC或填充母料的配方中,各種料的加料順序很主要,。填充母料配方中,,要先加填料,混合后升溫后可除去其中的水份,,利于后續(xù)的偶聯(lián)處理,。在PVC配方中,外潤(rùn)滑劑要后加,,以免影響其它物料的均勻混合,。 part 6 配方對(duì)其它性能的負(fù)面影響 所設(shè)計(jì)的配方應(yīng)該不劣化或最小限定地影響樹脂的基本物理機(jī)械性能,最起碼要保留原有的性能,,最好能順便提高原樹脂的某些性能,。但客觀存在的事實(shí)是,任何事物都具有兩面性,,在改善某一性能時(shí),,可能降低其他性能,可謂顧此失彼,。因此在設(shè)計(jì)配方時(shí),,一定要全面考慮,盡可能不影響其它性能,。如高填充配方對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能和加工性能影響很大,沖擊強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度都大幅度下降,,加工流動(dòng)性變差,。如果制品對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能有具體要求,在配方中要做具體補(bǔ)償,,如加入彈性體材料彌補(bǔ)沖擊性能,,加入潤(rùn)滑劑改善加工性能。 下面舉幾個(gè)經(jīng)常受影響的性能,。 (1)沖擊性 大部分無機(jī)材料和部分有機(jī)材料都降低配方的沖擊性能,。為了補(bǔ)償沖擊強(qiáng)度,在設(shè)計(jì)配方時(shí)需要加入彈性體,。如在填充體系的PP/滑石粉/POE配方,,在阻燃體系A(chǔ)BS/十溴/三氧化二銻/增韌劑配方。 (2)透明性 大多數(shù)無機(jī)材料對(duì)透明性都有影響,,選擇折光指數(shù)與樹脂相近的無機(jī)材料對(duì)透明性影響會(huì)小些,。近來,透明填充母料比較流行,主要針對(duì)HDPE塑膠袋,,加入特殊品種的滑石粉對(duì)透明性影響小,,但不是絕對(duì)沒有影響。 有機(jī)材料也對(duì)透明性有影響,,如PVC增韌,,只有MBS不影響透明性,而CPE,、EVA,、ACR都影響其透明性。 在無機(jī)阻燃材料中,,膠體五氧化二銻不影響透明性,。 (3)顏色性 在配方設(shè)計(jì)時(shí),一定要注意助劑本身的顏色及變色性,,有些助劑本身顏色很深,,這會(huì)影響制品的顏色,難以加工淺色制品,。如炭黑為黑色,,只能加工深色制品;其他如石墨、紅磷,、二硫化鉬,、金屬粉末及工業(yè)礦渣等本身都帶有顏色,選用時(shí)要注意,。還有些助劑本身為白色,,但在加工中因高溫反應(yīng)而變色,如硅灰石本身為白色,,但填充到樹脂中加工后就成淺灰色了,。 (4)其它性能 塑料的導(dǎo)熱改性一般為加入金屬類和碳類導(dǎo)熱劑,但此類導(dǎo)熱劑又是導(dǎo)電劑,,在提高導(dǎo)熱性同時(shí)會(huì)提高導(dǎo)電性,,從而影響絕緣性。而導(dǎo)熱很多用于要求絕緣的材料如線路板,、接插件,、封裝材料等。為此要絕緣導(dǎo)熱不能加入具有導(dǎo)電性的導(dǎo)熱劑,,只能加入絕緣類導(dǎo)熱劑,,如陶瓷類金屬氧化物。 part 7 配方應(yīng)具有可加工性 配方要保證適當(dāng)?shù)目杉庸ば阅?,以保證制品的成型,,并對(duì)加工設(shè)備和使用環(huán)境無不良影響,。復(fù)合材料中助劑的耐熱性要好,在加工溫度下不發(fā)生蒸發(fā),、分解(交聯(lián)劑,、引發(fā)劑和發(fā)泡劑除外);助劑的加入對(duì)樹脂的原加工性能影響要小;所加入助劑對(duì)設(shè)備的磨損和腐蝕應(yīng)盡可能小,加工時(shí)不放出有毒氣體,,損害加工人員的健康,。 (1)流動(dòng)性 大部分無機(jī)填料都影響加工性,如加入量大,,需要相應(yīng)加入加工改性劑以補(bǔ)償損失的流動(dòng)性,,如加入潤(rùn)滑劑等。 有機(jī)助劑一般都促進(jìn)加工性,,如十溴二苯醚,、四溴雙酚A阻燃劑都可促進(jìn)加工流動(dòng)性,尤其四溴雙酚A的效果更明顯,。 一般的改性配方都需加入適量的潤(rùn)滑劑,。 (2)耐熱性 保證助劑在加工過程中不要分解,除發(fā)泡劑,、引發(fā)劑,、交聯(lián)劑因功能要求必須要分解外。還要注意以下幾點(diǎn): 氫氧化鋁因分解溫度低,,不適合于PP中使用,,只能用于PE中。 四溴雙酚A因分解溫度低,,不適合于ABS的阻燃,。 大部分有機(jī)染料分解溫度低,不適合高溫加工的工程塑料,。 香料的分解溫度都低,,一般在150℃以下,只能用EVA等低加工溫度的樹脂為載體,。 改性塑料配方因加工過程中剪切作用強(qiáng)烈,,都需要加入抗氧劑,,以防止熱分解發(fā)生,,而導(dǎo)致原料變黃。 part 8 塑料配方組分的環(huán)保性 具體要求為配方中的各類助劑對(duì)操縱者無害,、對(duì)設(shè)備無害,、對(duì)使用者無害、對(duì)接觸環(huán)境無害,。以前環(huán)保的要求范圍小,,只是對(duì)食品,、藥品等與人體接觸要無毒即可。現(xiàn)在的要求高了,,與人體間接接觸的也不行,,要對(duì)環(huán)境無污染,如土,、水,、大氣層等。 part 9 助劑的價(jià)格和來源 在滿足配方的上述要求基礎(chǔ)上,,配方的價(jià)格越低越好,。在具體選用助劑時(shí),對(duì)同類助劑一定要選低價(jià)格的種類,。 盡可能選擇低價(jià)格原料——降低產(chǎn)品成本 盡可能選庫存原料——不用購買,。 盡可能選當(dāng)?shù)禺a(chǎn)原料——運(yùn)輸費(fèi)低,可減少庫存量,,節(jié)省流動(dòng)資金 盡可能選國(guó)產(chǎn)原料——進(jìn)口原料受外匯,、貿(mào)易政策、運(yùn)輸時(shí)間等因素影響大,。 盡可能選通用原料——新原料經(jīng)銷單位少,,不易買到,而且性能不穩(wěn)定,。 |
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