塑料助剂与配方(第一章)
常用塑料配方(一)
0
18 18 18 18 56.5 56.5 56.5 56.5
5
12 9 8.5 11 53.5 38.5 33 41.2
10 15
8 7 6.5 6 53.3 39.5 32.5 39.2 —— 6 5.8 5.5 ---39 35 39.5
20
—— 5 5.5 5.4 -----39.5 34.5 40
（⑤）花生壳粉填充PP复合材料 PP（T30S） 70% 花生壳粉（150µm） 30%
（加工条件 花生壳粉先烘干10h，与PP在高速混合机中混合均匀，在双螺杆挤出机中于190-203℃以 下造粒）相关性能 熔体流动指数0.3.g/10min，拉伸强度28兆帕，弯曲强度34兆帕，洛氏硬度63，断 裂伸长率7%，维卡软化点133℃，简支梁冲击强度1.3KJ/m2
2
32.5兆帕，弯曲强度46兆帕)
（②）超细碳酸钙填充PP PP 80% 超细碳酸钙（0.1µm）
20%
（缺口冲击强度53.4KJ/m2,无缺口冲击强度不断，弯曲强度31.6兆帕，弯曲模量1550兆帕断裂伸长 率150%球压痕硬度61兆帕）
（③）接枝聚乙烯蜡增容PP/滑石粉复合材料 PP 85% 滑石粉（0.02mm） 10%
LLDPE 100 硬脂酸 0.5
硬脂酸钙 0.3
碳酸钙（KR-138-S处理）35
（④）滑石粉填充LDPE/LLDPE配方（质量份） LDPE 70 PE蜡 1 LLDPE 30 硬脂酸 1 滑石粉（KR-212） 20 （二）聚丙烯填充配方 （①）PP-g-MAH增容PP/ CaCO3填充PP(质量份) PP 90 CaCO3 (1250目) 20 PP-g-MAH 10(缺口冲击强度53.4KJ/m ,比纯PP冲击强度提高一倍多，拉伸强度
PVC型材常用助剂及配方设计(一)
书山有路勤为径；学海无涯苦作舟
PVC型材常用助剂及配方设计(一)
PVC塑料型材配方主要由PVC树脂和助剂组成的，其中助剂按功能又分为：热稳定剂、润滑，剂、加工改性剂、冲击改性剂、填充剂、耐老化剂、着色剂等。
在设计PVC配方之前，首先应了解PVC树脂和各种助剂的性能。
一原料与助剂
PVC树脂
生产PVC塑料型材的树脂是聚氯乙烯树脂(PVC)，聚氯乙烯是由氯
乙烯单体聚合而成的聚合物，产量仅次于PE，居第二位。
PVC树脂由于聚合中的分散剂的不同可分为疏松型(XS)和紧密型(Ⅺ)两种。
疏松型粒径为0．1—0．2mm，表面不规则，多孔，呈棉花球状，易吸收增塑剂，紧密型粒径为0．1mm以下，表面规则，实心，呈乒乓球状，
不易吸收增塑剂，目前使用疏松型的较多。
PVC又可分为普通级(有毒PVC)和卫生级’(无毒PVC)。
卫生级要
求氯乙烯(VC)含量低于lOXl0-6，可用于食品及医学。
合成工艺不同，PVC 又可分为悬浮法PVC和乳液法PVC。
根据国家标准GB／T5761-93《悬浮法通用型聚氯乙烯树脂检验标准》规定，悬浮法PVC分为PVC-SGl到PVC- SG8Jk种树脂，其中数字越小，聚合度越大，分子量也越大，强度越高，但熔融流动越困难，加工也越困难。
具体选择时，做软制品时，一般使用PVC-SGl、PVC-SG2、PVC-SG3型，需要加人大量增塑剂。
例如聚氯乙烯膜使用SG-2树脂，加入50~80份的增塑剂。
而加工硬制品时，一般不加或
专注下一代成长，为了孩子。
塑料加工助剂及配方复习题01
内润滑剂与外润滑剂；为了降低聚合物分子之间的摩擦(内摩擦)，需加入与聚合物有一定相容性的润滑剂，称之为内润滑剂。外润滑剂：一种是在高分子材料成型加工时，将润滑剂涂布在加工设备的表面上，让其在加工温度下熔化，并在金属表面形成一“薄膜层”，将塑料熔体与加工设备隔离开来，不致粘附在设备上，易于脱膜或离辊；另一种是将与聚合物相容性很小，在加工过程中很容易从聚合物内部迁移到表面上，从而形成隔离层的物质，在加工前配料时加入，使其分散到塑料中，而在加工过程中迁移到表面，起到润滑作用。
6，PVC树脂受热降解放出HCl是一个十分复杂的过程，一般有以下三种机理①自由基反应机理；②离子机理；③单分子机理。
7，品种有三大类：即无机阻燃剂，卤素阻燃剂，磷系阻燃剂，约45种。
8，维持燃烧的三要素：可燃物，氧，热。聚合物的燃烧性可用燃烧速度和氧指数。
9， 关于润滑剂的作用机理比较为人们接受的是塑化机理、界面润滑和涂布隔离机理
2、胺类和酚类抗氧剂有何优缺点？酚类具有极好的不变色和不污染性。由于分子量小，挥发性和抽出性较大，影响了抗老化能力。胺类抗氧剂抗氧化效果好，
最大的缺点是具有变色性和污染性，会使聚合物变色，限制了它的应用范围。
3、无卤无机阻燃剂有哪些品种？氢氧化铝，氢氧化镁 ，三氧化二锑 ，硼化合物主要是硼酸锌和硼酸钡，磷系阻燃剂主要有：赤磷(单质)，磷酸盐，磷酰胺，磷氮基化合物。
7.4.3 挤塑仪试验：一、混炼型塑化仪
使用混炼型塑化仪试验时，其抗混炼力矩值随时间的变化而变化。硬脂酸铅用量和PVC凝胶化时间的关系如下图所示。由图中可以看出，随着润滑剂添加量的增加抗混炼力矩的最大值相应降低，当硬脂酸铅的添加量增加到1.5~2.0%时，由于润滑性过度塑化物不能包辊，到达屈服点的时间推后，塑化物凝胶化不完全。
第01章-塑料助剂-绪论
华南热带农业大学高分子系陈永平塑料助剂及配方设计目录第一章绪论2学时第二章增塑剂2学时第三章抗氧剂2学时第四章热稳定剂2学时第五章光稳定剂2学时第六章阻燃剂2学时第七章润滑剂2学时第八章发泡剂2学时第九章抗静电剂2学时第十章偶联剂2学时第十一章其他助剂4学时第十二章塑料配方设计概述4学时考试2学时参考书目：1、塑料加工助剂：曾人泉，中国物资出版社，1997年。
2、助剂化学及工艺学：冯亚青，王利军等，化学工业出版社，1997年。
3、塑料助剂生产技术与应用：丁学杰等，广东科技出版社，1996年。
4、功能助剂－塑料，涂料，胶粘剂：夏晓明，宋之聪，化学工业出版社，2003年。
第一章绪论第一节塑料第二节塑料加工助剂第三节塑料加工助剂生产及应用情况第四节塑料加工助剂发展趋势第一节塑料一、塑料及其分类塑料是一大类可塑性材料的总称。
1、按性质分类：热塑性塑料：热固性塑料：2、按用途分：通用塑料：产量大、用途广、价格相对低一些的一类塑料。
主要包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)及其上述塑料的共聚物，还有酚醛塑料、氨基塑料、聚氨酯塑料等，这类塑料占塑料总量的98%左右。
工程塑料：指耐温较高、机械强度高，可作为结构材料用的一类塑料。
主要包括聚碳酸酯(PC)、聚甲醛(POM)、聚对苯二甲酸1,4丁二醇酯(PBT)，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、尼龙、聚苯醚、ABS及特种耐高温工程塑料、聚砜、聚酰亚胺、聚醚酮、聚醚醚酮等。
3、根据生产方法和分子结构：合成塑料缩聚物：聚酰胺、聚酯酚醛树脂等。
加聚物：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等。
聚合加成物：环氧树脂、聚氨酯等。
改性天然材料：硝酸纤维素、醋酸纤维素等。
二、塑料发展沿革1、100多年前，从牛奶中提取酪酸用来制造酪蛋白塑料；2、用棉花制造纤维素、硝酸纤维素（赛璐珞）等；3、以蓖麻籽为原料制造蓖麻油、癸二酸、尼龙1010等。
4、从煤中提取许多芳烃，其中有苯、甲苯、萘，并由这些有机物合成苯乙烯、苯酐等产品，再由苯酐和丁醇、辛醇（由粮食发酵而来）合成增塑剂DBP和DOP等。
塑料助剂与配方设计技术(第4版)
8.3相容度或表观溶 解度与润滑作用
8.4润滑剂对碳酸钙 分散性的改善效果
8.5润滑剂在PVC塑 料加工中的应用
8.6镧系硬脂酸盐及 聚乙烯蜡润滑剂对
HDPE6098流变性能 的影响
8.7使用硬脂酸指数 评价润滑剂对PVC熔 合行为的影响
8.8润滑剂在改性塑 料和功能母料领域的 应用发展趋势
12.2抗菌剂的作用 机理
12.3抗菌剂的性能
12.4抗菌剂的种类 和应用
12.6聚氨酯制品的 抗菌防霉控制
12.5合成革用抗菌 防霉剂的研究进展
12.7银离子ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ入与 银/铜离子双注入 ABS树脂抗菌性能
研究
13.2稀土表面处理 剂的应用
13.1稀土化合物在 塑料工业中的应用
13.3顺丁烯二酸镧 接枝聚乙烯型离聚
6.4 PVC用有机化合 物基热稳定剂
6.5 PVC热稳 1
定剂环保问题 解析
2
6.6无毒PVC塑 料配方技术
3 6.7硫醇甲基
锡热稳定剂在 PVC中的应用
4 6.8稀土及其
复合热稳定剂 的性能和应用
6.9环保无毒
5 热稳定剂的组
分构成研究及 其在PVC-U排 水管道中的应 用
6.10硬脂酸镧/ 己二酸钙/己二
及其应用进展
4.3环境友好型高 分子增塑剂增塑聚 氯乙烯研究与应用
进展
4.4聚酯增塑剂 在PVC电缆料配
方中的应用
4.5食品级增塑 剂乙酰化单甘 油脂肪酸酯 （ACETEM）的 应用研究
5.2有机磷酸酯阻 燃剂发展现状与展
望
5.1阻燃剂的功能 与重点品种应用技
术
5.3含磷高分子阻 燃剂的研究进展
塑料助剂选用配方要点全套
塑料助剂选用配方要点树脂的选择(1)塑料粒子的品种的选择塑料粒子要选择与改性目的性能最接近的品种，这样做的好处是可以节省助剂的添加量，以降低制作成本和减少工艺流程。
最常见的例子：想要得到耐磨改性的品种，塑料粒子(树脂)要首先考虑选择三大耐磨树脂PA、PoM、UHMWPE;再如透明改性，树脂要首先考虑选择三大透明树脂PS、PMMA、PC o(2)树脂流动性的选择配方中各种塑化材料的粘度要接近，以保证加工流动性。
对于粘度相差悬殊的材料，要加过渡料，以减小粘度梯度。
(3)塑料分成高流动性塑料、低流动性塑料和不流动性塑料.具体如下：高流动性塑料——PS、HIPS、abs、PE、PP、PA等。
低流动性塑^——PC、MPP0、PPS等。
不流动性塑料——聚四氟乙烯、UHMWPE、PPo等。
不同的加工方法所需用的流动性不同，所以牌号分为注塑级、挤出级、吹塑级、压延级等。
不同改性目的要求流动性不同，如高填充要求流动性好。
（4）树脂对助剂的选择性如PPS不能加入含铅和含铜助剂，PC不能用三氧化睇,这些都可导致解聚。
同时，助剂的酸碱性，应与树脂的酸碱性要一致，否则会起两者的反应。
助剂的选择Q）按要达到的目的选用助剂助剂的具体选择范围如下：增韧—-选弹性体、热塑性弹性体和刚性增韧材料。
增强一一选玻璃纤维、碳纤维、晶须和有机纤维。
阻燃—-澳类（普通漠系和环保漠系）、磷类、氮类、氮/磷复合类膨胀型阻燃剂、三氧化二睇、水合金属氢氧化物。
抗静电——各类抗静电剂。
导电——碳类（炭黑、石墨、碳纤维、碳纳米管）、金属纤维和金属粉、金属氧化物。
磁性—铁氧体磁粉、稀土磁粉包括衫钻类(SmCo5或Sm2Col7)x钦铁硼类(NdFeB)、彩铁氮类(SmFeN)、铝镖钻类磁粉三大类。
导热一金属纤维和金属粉末、金属氧化物、氮化物和碳化物;碳类材料如炭黑、碳纤维、石墨和碳纳米管;半导体材料如硅、硼。
耐热一玻璃纤维、无机填料、耐热剂如取代马来酰亚胺类和B晶型成核剂。
塑料添加剂及配方设计
包括增塑剂的加入对聚合物的 ①凝胶化速度的影响 ②热稳定性的影响 ③粘性和润滑性的影响
4、对材料性能的影响
主要使材料的玻璃化温度降低，耐寒性提高，此外还影响力学性能、电性能、老化
性能和毒性等。
四、增塑剂的选用
酚类 不污染。抗氧剂 264 芳胺类 污染。防老剂 4010
（6）相容性和迁移性 取决于抗氧剂的化学结构、高分子化合物的种类及使用温度。
三、光稳定剂
种类很多，最普遍的是紫外线吸收剂（UV—531） 紫外线吸收剂作用机理：
①先于聚合物吸收入射的紫外线。 ②移出聚合物吸收的光能。
紫外线吸收剂由于本身形成分子内氢键，吸收光能后氢键被破坏，吸收的能量又可以热 能的形式放出，同时氢键恢复，进而继续发挥作用。
加入抗氧剂代替聚合物与氧反应。
（1）抗氧剂作游离基或增长链的终止剂（主抗氧剂） 多数为化合酚类和芳基仲胺，均有不稳定的氢原子可与自由基或增长链发生作用，
从而避免自由基或增长链从聚合物中夺取氢原子。
即：抗氧剂与各种自由基过氧化物作用生成活性较小的自由基或惰性产物，从而结
束反应。
（2）预防型抗氧剂
①氢过氧化物的分解剂（辅助抗氧剂）
25 phr DBP + 20 phr DOP
这样工艺变化不大，增塑效果相同，稳定性提高。
DBP——易混合，增塑效果好，但迁移性、挥发性大。
DOP——稳定性好
（3）分子上的基团 基团体积大，增塑剂在聚合物中不易运动，稳定性增强。另外，基团也影响溶解度
参数。 选用增塑剂时应考虑的问题： 1、相容性和稳定性的协调
使聚合物氧化降解产生的氢过氧化物分解成非游离基型的稳定化合物。
塑料原料与助剂
5 ABSABS是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯三种单体共聚而成的高聚物，也可看作是改性的聚苯乙烯，是一种性能优异的工程塑料，其合成线路为：乳液法生产，即通过对橡胶粒度、分布、交联度等来制得各种品级的ABS。
也可用乳液法制得的ABS接枝体，再和悬浮法或本体法制得的苯乙烯一丙烯腈共聚物(简写SAN)进行掺混，从而制得各种ABS。
本体法是新发展起来的ABS工艺，其特点是橡胶颗粒在树脂中的分散性较好，不需要乳化剂，后处理工序简单。
最近又发展为连续本体法聚合ABS树脂，该法可减少能源消耗，对三废处理有利。
一般ABS中，A、B、S三种成分所占的比例为：25％～30％、25％～30％、40％～50％。
其平均分子量在1万～10万。
ABS树脂是在树脂的连续相中，分散着橡胶相的聚合物，A和S具有耐老化腐蚀、硬度、刚性和流动性好的塑料方面性质，而B具有弹性和耐冲击强度好的橡胶方面性质。
因此，橡胶组分多时，ABS的冲击强度高、伸长率大、拉伸强度低、硬度低、耐热性低、流动性和成型加工性降低，尤其是耐气候性剧烈下降。
5．1基本性质ABS为无毒、无味、粉状或粒状，密度为1．08～1．2克／立方厘米、吸湿性小于1％、收缩率为0．4％～O．9％、布氏硬度m9．7，洛氏硬度R62～118。
一般ABS拉伸强度35～50兆帕，缺口冲击强度10～40千焦／平方米、低温时缺口冲击强度为7～20千焦／平方米，抗弯强度28～70兆帕，抗蠕变性、耐摩擦性良好。
一般ABS热变形温度为93℃，耐热级可达115℃，脆化温度为一27℃，若提高丁二烯含量，则脆化温度还可降为一70℃，ABS制品使用温度范围一40～100℃。
～强的热稳定性差，在250℃时易产生有毒性挥发性物质，所以加工后应清理料筒。
ABS易燃、无自熄性。
化学性能良好，易溶予酮、醛、酯、氯化烃类，如甲苯、醋酸乙酯等。
染色性及电镀性能好。
电绝缘性能好。
耐气候性差，这是由于丁二烯中含有双键，在紫外线作用下，易被氧化降解。
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配方设计的原则
根据制品的用途 助剂与树脂的相容性 助剂对加工条件的适应性 加工方法（成型设备及工艺条件）
可行性 原料的来源与成本 制品的透明度 卫生性
5
配方的量化表示方法
份数（PHR）表示法 –相对100份树脂，助剂的重量填加比例
百分数（％）表示法 –以树脂和各种助剂的总和为100％，树脂和各助剂的 重量百分数
15
二水平 L4(23) 正交表
列号
试验号
1
2
1
1
1
2
1
2
3
2
1
4
2
2
3 1 2 2 1
16
二水平 L8(27) 正交表
列号 试验号
1234567
1
1111111
2
1112222
3
1221122
4
1222211
5
2121212
6
2122121
7
2211221
8
2212112
17
二水平 L12(211) 正交表
氯化石蜡
12
Sb2O3/ZnO(2/1)
4
9
实际重量表示法
例如 废PS颗粒 水泥 膨胀珍珠岩
20～50 kg 188～220 kg
～100 g
10
重量和体积混合表示法
例：PP天蓝色配方
PP
100 kg
群青
15 g
酞青绿GN
5g
DOP
100 ml
11
单变量配方设计方法
爬山法（逐步提高法） 黄金分割法(0.618法） 平分法（0.5法） 分批试验法
塑料助剂与配方
曹新鑫 材料科学与工程学院
1
配方设计的意义
宗旨: 满足用户的使用要求 目的: 1. 改善加工性能(如:PVC、LLDPE、PPO) 2. 改善树脂的内在性能 3. 降低成本
2
改善树脂的内在性能
阻燃性
抗静电性
导电性
阻隔性
降解性
防老化性
耐热性
耐磨性
外观
增强改性
增韧改性
发泡
3
降低成本
1. 发泡法 foam 2. 填充法 fill 3. 夹层法 sandiwitch
1（180） 1（180） 2（200） 2（200）
175 115 87.5 57.5 30
交联时间
1(60) 2(80) 1(80) 2(80) 135 155 67.5 77.5
10
交联剂 用量 1(0.5) 2(1.0) 2(1.0) 1(0.5) 160 130 80 65 15
硬度合格 率 90 85 45 70
22
方差分析法
这是一种精确的计算方法，结果精确，但 手段繁杂。
其方法为通过偏差的平方和及自由度等一 系列计算，将因素和水平变化引起实验结果间 的差异与误差的波动区分开来，这样来分析正 交实验的结果，对下一步实验或投入生产的可 靠性很大。
23
正交设计法举例
[例一]热固性塑料压制成型配方及工艺条件的确定。 (1)设计正交表 指标———硬度合格率； 因素——模板温度、交联时间及交联剂用量三因素K=3。 水平一每个因素取二水平b=2，见表l—6 表1—6因素和水平表
100/148
DOP
40/148
三碱式硫酸铅 3/148
二碱式硫酸铅 2/148
BaSt
1.5/148
PbSt
0.5/148
HSt
1/148
67.5% 27% 2% 1.4% 1% 0.3% 0.8%
8
比例表示法
例：卤素阻燃剂／磷系阻燃剂＝3／2
PVC阻燃配方
PVC
100
DOP
25
三碱式硫酸铅／二碱式硫酸铅＝3／2 12
实验次数——M=K+1＝3+1＝4次。 正交表——选L4(23)，具体排布如表1-l所示。
24
正交设计举例
热固性塑料压制成型配方及工艺条件的确定
因素 模板温度/度 交联时间/秒 交联剂用量/份
一水平
180
60
0.5
二水平
200
80
1.0
试验次数 M=K+1＝3＋1＝4
正交表 L4(23)
25
二水平 L4(23) 正交表
14
正交设计表的组成
典型的正交表 LM(bK) L 正交表的符号 K 因素（变量的数目） b 水平 M 试验次数 M＝K+1（对于二水平） M=b(k-1) (对于多水平）
二水平：L4(23), L8(27), L12(211)等 三水平：L6(33), L9(37), L18(37) 四水平：L16(45) 等
12
多变量配方设计方法
正交设计法－－用数理统计原理进行科 学地安排与分析多因素变量的一种试验 方法
中心复合试验设计法－－用数学回归法 分析多因素变量的一种试验方法
13
正交设计法
概述
–应用数理统计原理科学地安排与分析多因 素变量的一种试验方法
正交设计表的组成 常用的正交表 正交设计举例：
21
直观分析法
计算每个水平几次实验取得指标的平均值，进行比 较，找出每个因素的最佳水平，几个因素的最佳水 平组合起来，即为最佳配方或工艺条件，另外，计 算每个因素 不同水平所取得不同指标值差，何种因素不同水平 之间指标差大，即为对指标最有影响的因素
具体方法参见下面实例[例一]及实例[例二] 直观分析法直观、简便，但不能区分因素与水平 的作用差异
18
三水平 L9(34) 正交表
19
四水平 L16(45) 正交表
20
正交设计试验结果分析法
正交设计实验结果分析法 一个最佳的配方可能在所做的实验中，也可能不在其中， 这就需要对实验结果进行分析处理而找出最佳配方。
实验分析可以解决如下三个方面的问题： 1.对指标的影响，哪个因素主要，哪个因素次要，分清 主次关系； 2.各个因素以哪个水平为最好； 3.各个因素用什么样的水平组合起来，指标值最好。 常用的分析方法有两种，即直观分析法和方差分析法．
27
试验结果分析
由上分析得出，A1；B2；C1
28
正交设计法举例PVC
[例二]PVC复合板配方正交设计 本配方的组分为；聚氯乙烯(PVC)，邻苯二甲酸二辛酯 (BOP)、三碱式硫酸铅、石蜡、硬脂酸、氯化聚乙烯 (CPE)及赤泥等 (1)设计正交表 P、硬脂酸不变，分别为100，5，O.4 将三碱式硫霞铅(即三盐)、石蜡、CPE，赤泥定为四个 因素，即K=4 水平——每个因素定三个水平，即b=3，见表1—8所示
比例表示法 –树脂和各助剂的比例
实际重量表示法 –树脂和各助剂的实际重量
重量和体积混合表示法 –树脂和各助剂的实际重量和体积
6
份数（PHR）表示法
PVC配方例：
PVC
100
DOP
40
三碱式硫酸铅 3
二碱式硫酸铅 2
BaSt
1.5
PbSt
0.5
HSt
1
7
百分数（％）表示法
PVC配方例：
PVC
试验号
1 2 3 4
1(A) 1(180) 1(180) 2(200) 2(200)
列号 2(B) 1(60) 2(80) 1(60) 2(80)
3(C) 1(0.5) 2(1.0) 2(1.0) 1(0.5)
26
正交设计法举例
试验号
1 2 3 4 Ⅰj Ⅱj Ⅰj(均值） Ⅱj(均值） 极差
模板温度