高分子材料配方设计
第三章高分子材料的配方设计
4、生产配方：按生产设备每一次投料量计算各组分需多少。 此表示法便于生产操作
表3-3（P107）天然橡胶、丁苯橡胶。顺丁橡胶、异戊橡胶 的配方实例
表3-4（P108）丁基橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶 的配方实例 表3-5（P109）几种橡胶的基本配方
稳定体系 热稳定剂、抗氧剂
1~2
性能体系 加工体系
增塑剂、补强剂、增韧剂、防老剂、 2~5
发泡剂、着色剂
增塑剂、润滑剂
1~2
成本体系 填充剂
1~2
四、配方的表示法
1、重量比：以聚合物的量为基准（100份）。 此表示法最常用（论文、科研）
2、重量百分数：以配方的总重量为100，各种份占多少。 便于配料，计算成本
2、性能配方：基本配方 + 性能体系
针对某种性能要求：往往提高某一（些）性能。
3、实用配方：性能配方 + 加工体系、成本体系
要考虑原料的来源、生产的可行性和经济性，要全面 考虑。
基本配方、性能配方、实用配方是相互制约、相互影响的。
基本配方首先提出一组配合剂及其基本用量，一般 采用传统使用量，并且尽可能简单。
总之，既要符合使用性能，又要适应加工性能。
配方的制定是一个经验加理论的过程： 初始工作人员：要反复修改多次才得到一个配方； 经验工作人员：可能一次性得到合理配方； 现在已发展到用计算机进行配方设计
二、配方制定过程
基本配方
性能配方
实用配方
1、基本配方：主体 + 交联剂 + 稳定体系
实验所添加的配合剂的合理性，包括种类、用量（要 求用量稳妥）。
例：橡胶基本配方： 生胶：100phr；硫：0.5~3.5phr；促进剂：0.5~1.5phr ZnO：1~10phr；Hst：0.5~2.0phr；防老剂：0.25~1.5phr
聚氯乙烯(PVC)型材配方设计和加工工艺
CH ki
Cl
R CH2 CH Cl
2、链增长阶段
H2 C
CH + H2C
Cl
kp
CH Cl
H2 C
CH
CH2
CH （头-尾）
Cl
Cl
H2 C CH
H C
CH2 （头-头）
Cl Cl
湖南师范大学高分子材料研究所
第四节 聚合反应机理及结构
3、链终止阶段
H2C CH + HC CH2
ktc
Cl
Cl
H2C CH Cl
放HCl，形成羰基、共轭双键而变色。
6、化学稳定性 在酸、碱和盐类溶液中较稳定。
7、耐溶剂性 除芳烃（苯、二甲苯）、苯胺、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、含氯烃（二
氯甲烷、四氯甲烷、氯乙烯）、酮、酯类以外，对水、汽油和酒精均为稳 定。
8、耐磨性 室温下耐磨性能超过硫化橡胶。
湖南师范大学高分子材料研究所
第二节 聚氯乙烯的应用
Cl Cl
残留的引发剂引发链分解反应，形成带有不稳定氯结构的大分子，进 而形成双键；然后，自由基氯原子会进攻最靠近的亚甲基上的氢原子，形 成小分子，并形成新的自由基，使反应继续下去。
湖南师范大学高分子材料研究所
第一节 聚氯乙烯的降解机理
(2) 离子型
Cl Cl Cl Cl
Cl Cl Cl
Cl Cl Cl Cl Cl Cl Cl
100
200
300
400
500
600
700
2、热性能
Temperature(oC)
85℃以下呈玻璃态，85~175℃呈粘弹态，无明显熔点，175~190℃为熔
融状态，190~200℃属粘流态。脆化点-50~-60℃，软化点75~85℃，玻璃化
pvc输液管 材料与配方 第五组 修改版
0.4
0.2
12000元/t
7600元/t
33.97
10.76
总计
9724.12元
四、 PVC输液管加工方法 及成型设备
1、 加工方法 • 加工方法：单螺杆挤出法 • 加料顺序：树脂——稳定剂——增塑剂——
润滑剂
成型设备
• • • • • • • • • • 类型：单螺杆 品牌：松湖塑机 型号：SHSJ-45 主电动机功率：11 kw 螺杆直径：45 mm 制袋速度：1 段∕分 制袋宽度：1 mm 制袋长度：1 mm 生产能力：15-25 Kg/h 定位精度：1 mm
医用输液管挤出设备
• 生产工艺流程：
医用管生产线工艺流程： 精密挤出主机------高精度机头模具------真空 定型冷却水槽------外径测径仪------医用牵引 机----微电脑切断机
产品简介
国家专利-医用塑料输液管生产线是青岛宏基 业塑料挤出设备有限公司的国家专利产品 专利号：200820128218.5（医用输液管挤出设备）
医用塑料输液管生产线：
1. 主要用于生产PVC、PP、PE等塑料软管，可广泛应 用于医疗、化工、饮料等行业。 2. 生产软管品种：单管、带色标单管、等径并管、异 径并管、带色标并管……。 3. 设计先进，主机及标线机均采用变频调速，挤出速 度稳定。 4. 冷却水槽的水位、水温自动控制。 5. 牵引机采用皮带及压辊组合方式，变频调速，牵引 速度稳定。
二、PVC输液管的配方及用量 参考配方：
树脂
PVC （SG-3） 100 增塑剂：柠檬酸酯 30 环氧大豆油 10 稳定剂：甲基硫醇锡 （有机锡类） 0.2 Hst （硬脂酸） 0.5 润滑剂： CaSt（硬脂酸钙） 0.4 PE石蜡 0.2
高分子材料的配方设计
3.3 高分子材料配方表示方法
（1）相对质量份数表示法
以主体成分树脂的加入量为基准(100质量份)， 配方中其他组分以树脂的含量为参照，以其占树脂 质量的百分比来表示（phr: per hundred resin）。
（2）质量百分含量表示法 将整个配方各组分的总质量定为100分，配方中
各他组分以总质量为参照，以其占总质量的百分比 来表示。
（2）改善成型加工性能
有些树脂加工性能不好，需要加入加工助剂
如PVC，其熔点和分解温度接近，加工时容易分解， 加入增塑剂，降低熔点，加入稳定剂提高其分解温度， 拓宽加工温度。
如LLDPE，熔体粘度大，导致难以加工出合格制品， 常加入有机含氟弹性体，低分子蜡等加工助剂，以改 善其加工性能。
（3）降低成本
塑料配方的计量表示法比较实例
原材料
⑧助剂的毒性
大部分助剂都有毒性或低毒性。对于同食品及药品 接触的塑料制品，要求无毒或低毒时，选择的助剂也 应无毒。如对稳定剂而言，要选择无毒时，一般选 Ca/Zn等无毒稳定剂品种。
环保：镉(CLeabharlann )：＜100ppm ；铅(Pb)：＜1000ppm ；汞(Hg)：
＜1000ppm； 六价铬(Cr6+)：＜1000ppm 溴含量＜1000ppm
• 配方设计是制品设计的核心部分，只有好的配方设 计，再加上结构设计、工艺设计等要素的配合，才 能获得好的制品。
3.2.2 配方设计目的 （1）改善树脂的内在性能
功能化：阻燃性；抗静电性；导电性；阻隔性； 高性能化：降解改性；增强；增韧；耐老化性；
耐磨；耐热； 改善外观； 发泡：降低成本，降低比重，隔音，隔热
• 制品设计必须贯彻 “实用、高效、经济” 的原则， 即制品的实用性应强、 成型加工工艺性应好、生产 效率要高、成本要低，可满足人类持续发展的要求。
细节详解聚氯乙烯配方
细节详解聚氯乙烯配方-概述说明以及解释1.引言1.1 概述聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride，PVC）是一种常见的合成材料，广泛应用于建筑、医疗、电力、化工等各个领域。
其独特的性质和良好的加工性能使得聚氯乙烯被广泛使用。
然而，要获得理想的性能和特性，需要进行合理的配方设计。
本文将详细介绍聚氯乙烯配方的细节，并重点关注配方中的主要成分、添加剂、控制因素以及工艺参数。
通过深入研究聚氯乙烯配方，可以更好地了解其制备过程，进一步优化产品的性能和质量。
在配方中，主要成分是聚氯乙烯的主体，对产品的机械性能、化学性能和耐候性等方面起着决定性的作用。
而添加剂则是为了改善聚氯乙烯的某些特性或满足特定的应用需求而添加的。
这些添加剂可以分为增塑剂、稳定剂、润滑剂、填料等多种类型，它们的种类和用量的合理选择对产品的性能有着重要影响。
除了主要成分和添加剂，配方中还需要考虑一些控制因素，如氯乙烯单体的纯度、反应温度、反应时间等。
这些因素会直接影响聚合反应的进行和产品的质量。
因此，合理控制这些因素是实现理想配方的关键。
在配方设计过程中，还需要考虑工艺参数的选择，如搅拌速度、温度控制、压力等。
这些参数的优化可以提高聚氯乙烯的加工性能和产品的稳定性。
通过详细解析聚氯乙烯配方的各个细节，本文旨在帮助读者深入了解聚氯乙烯制备过程中的关键因素和要点。
同时，对未来聚氯乙烯配方研究的发展方向进行展望，以期为聚氯乙烯配方的改进和优化提供借鉴和指导。
结合实践经验和理论知识，我们相信聚氯乙烯配方的深入研究将为相关领域的发展做出一定贡献。
1.2 文章结构文章结构部分的内容如下:2. 正文2.1 聚氯乙烯的特性2.2 聚氯乙烯的应用领域2.3 聚氯乙烯的制备方法2.4 聚氯乙烯的配方3. 细节详解聚氯乙烯配方3.1 配方中的主要成分3.2 配方中的添加剂3.3 配方中的控制因素3.4 配方中的工艺参数这篇长文将详细介绍聚氯乙烯配方，并着重探讨配方中的各个细节。
聚氯乙烯VC介绍及配方介绍
目录一、聚氯乙烯1聚氯乙烯（英文：PolyVinyl Chloride，简称：PVC）是一种使用一个氯原子取代聚乙烯中的一个氢原子的高分子材料。
PVC为无定形结构的白色粉末，支化度较小。
工业生产的PVC分子量一般在5~12万范围内，具有较大的多分散性，分子量随聚合温度的降低而增加。
无固定熔点，80~85℃开始软化，130℃变为粘弹态，160~180℃开始转变为粘流态。
其抗张强度60MPa左右，冲击强度5~10kJ/m2；有优异的介电性能。
对光和热的稳定性差，在100℃以上或经长时间阳光曝晒，就会分解而产生氯化氢，并自动催化分解引起变色，在实际应用中必须加入稳定剂以提高对热和光的稳定性。
PVC很坚硬，只能溶于环己酮、二氯乙烷和四氢呋喃等少数溶剂中，对有机和无机酸、碱、盐均稳定，化学稳定性随使用温度的升高而降低。
2聚氯乙烯的分类生产方法的不同，PVC可分为：通用型PVC树脂、高聚合度PVC树脂、交联PVC树脂。
通用型PVC树脂是由氯乙烯单体在引发剂的作用下聚合形成的；高聚合度PVC树脂是指在氯乙烯单体聚合体系中加入链增长剂聚合而成的树脂；交联PVC树脂是在氯乙烯单体聚合体系中加入含有双烯和多烯的交联剂聚合而成的树脂。
软PVC一般用于地板、天花板以及皮革的表层，但由于软PVC中含有柔软剂，容易变脆,不易保存，所以其使用范围受到了局限。
硬PVC不含柔软剂，柔韧性好，易成型，不易脆，无毒无污染，保存时间长，因此具有很大的开发应用价值。
PVC发泡板具有防腐、防潮、防霉、不吸水、可钻、可锯、可刨、易于热成型、热弯曲加工等特性，因此广泛应用于家具、橱柜、浴柜、展览架用板、箱体芯层、室内外装饰、建材、化工等领域用板,广告标示、印刷、丝印、喷绘、电脑刻字、电子仪表产品包装等行业。
PVC硬塑板具有优良的耐腐蚀性、绝缘性，并有一定的机械强度；经二次加工后可制成硫酸（盐酸）槽（桶箱）；医药用空针架，化程架；公共卫生间水箱；加工产品的模板、装饰板、排风管道、设备衬里等各种异型制品、容器。
聚醚砜纺丝液配方
聚醚砜纺丝液配方全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：聚醚砜是一种高分子化合物，具有优异的耐热性、耐化学腐蚀性和尺寸稳定性，广泛应用于纺织、医疗、电子等领域。
聚醚砜纺丝液是一种重要的工业原料，用于制备高性能的聚醚砜纤维。
其制备过程是一个复杂的化学过程，需要合理搭配各种原料，才能获得优质的纺丝液。
一般而言，聚醚砜纺丝液的配方包括聚醚砜树脂、溶剂、增塑剂、抗氧化剂等组分。
下面将详细介绍一种常见的聚醚砜纺丝液配方及其制备方法。
配方一：- 聚醚砜树脂：80%- 二甲苯：10%- 甲苯：5%- 丙烯酸贡酯：3%- 抗氧化剂：2%制备方法：1. 将80%的聚醚砜树脂加入到一定比例的二甲苯中，搅拌均匀。
2. 加入甲苯和丙烯酸贡酯，继续搅拌混合。
3. 最后加入抗氧化剂，保持搅拌至完全均匀。
这种配方中，聚醚砜树脂是主要的成分，起到支撑和增强聚醚砜纤维的作用。
二甲苯和甲苯是溶剂，帮助聚醚砜树脂充分溶解，并提高纺丝液的粘度。
丙烯酸贡酯是增塑剂，可以提高纺丝液的拉伸性和柔软性。
抗氧化剂则能保护聚醚砜纤维在纺丝过程中不易氧化而变质。
在实际生产中，制备聚醚砜纺丝液需要严格控制配方比例和制备工艺，以确保产品质量稳定。
还需要注意对原料的质量要求和生产环境的卫生条件，确保制备过程中不受外界因素的影响。
聚醚砜纺丝液是一种重要的工业原料，其配方的合理搭配和制备方法的控制对于获得高质量的聚醚砜纤维至关重要。
随着技术的不断进步和工艺的不断完善，相信聚醚砜纺丝液在未来会有更广泛的应用前景。
第二篇示例：聚醚砜纺丝液是一种用于纺丝生产的溶液，其配方的设计对纺丝工艺以及最终产品的质量有着重要的影响。
在纺织行业中，聚醚砜纺丝液被广泛应用于制造高性能纤维和纺丝材料，如高强度、高耐热、高耐化学腐蚀性的纤维。
下面将从聚醚砜的选择、添加剂的选用、溶解条件、脱泡和过滤等方面详细介绍聚醚砜纺丝液的配方设计。
聚醚砜的选择是确定配方的重要一步。
聚醚砜是一种高分子化合物，具有良好的热稳定性、抗拉强度和耐腐蚀性，是一种理想的纺丝原料。
高分子材料的成型与加工 配方设计原则和程序
高聚物生产技术
(4) 样品的初步设计 包括配方设计、工艺设计、结构设计和 模具设计等，涉及原材料、工艺、成本、质 量等诸多因素。 (5) 样品试制 在初步设计的基础上，对试制样品作整 体检验，通过试模，检验并分析样品的尺寸 精度、粗糙度、成型时间、成型难易程度和 设计的合理性等，获得多种方案的工艺条件 和样品，供测试评价。
高聚物生产技术
项目八 高分子材料的成型与加工
任务一：高分子材料的配方与设计
第1讲：配方设计原则和程序
聚氯乙烯生产技术
1
高聚物生产技术
一、配方设计原则
配方设计是一个富于挑战性的、专业性 很强的技术工作。因此，配方设计决不是各 种原材料之间简单的、经验性的组合，而是 对高分子材料结构与性能关系充分研究的综 合结果。
聚氯乙烯生产技术
高聚物生产技术
(2) 形状造型设计 主要考虑制品的功能、刚度、强度和成 型工艺等，应力求做到形状对称、造型轻巧 、结构紧凑以及画出草图等。
聚氯乙烯生产技术
高聚物生产技术
(3) 合理选材 在满足材料性能要求与成型加工特点的 基础上，选择多种候选材料，试制出样品。 经性能测试，收集用户使用意见后，通过的。每种材料各 有优缺点，选材时应做到在满足制品性能要 求的前提下，“扬长避短、合理使用”。
聚氯乙烯生产技术
高聚物生产技术
二、配方设计程序
制品设计是在对制品形状、结构和使用 性能科学地预测和判定的前提下，通过充分 把握并正确选用高分子材料，制定出一套完 整的制造过程的实施方案和程序。
高聚物制品设计的一般程序，如下图所 示。
聚氯乙烯生产技术
高聚物生产技术
聚氯乙烯生产技术
9
制品设计必须贯彻“实用、高效、经济 ”的原则，即制品的实用性要强，成型加工 工艺性要好，生产效率要高，成本要低，主 要从以下几个方面考虑。
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品种与选择
(2) 偶联剂
偶联剂——将性质差异很大的材料，通过化学或物理 的作用偶联（结合）起来的物质。有时也用来处理玻 璃纤维的表面使其与树脂形成良好的结合，故也称为 表面处理剂。
偶联剂Βιβλιοθήκη 有机硅烷类 钛酸酯类 有机铬类偶联剂 锆类偶联剂 其他偶联剂（高级脂肪酸、醇、酯、
多异氰酯酯等）
其它助剂
目的:降低塑料消耗量和降低成本，但有时会降低塑料 强度，有时也会起着增强和改进塑料物理性能的作用。
填充剂 增量填充剂（也称惰性填充剂） 增强剂（也称补强剂、活性填充剂）
(1)在橡胶中的应用 (2)在塑料中的应用 (3)常用填充剂的特性及选择
润滑剂
润滑剂——为改进塑料溶体的流动性能，减少或 避免对设备的摩擦和粘附（粘附也可能由其它助 剂引起）以及改进制品表面光亮度等，而加入的 一类助剂。
成型用物料及配方设计
高分子材料 橡胶 塑料
添加剂
添加剂(助剂)——各种高分子材料在合成与加 工过程中所需加入的各种辅助性化学物质。
不同的材料加工方法或应用范围不同，加入的 助剂种类和用量也不同。多数助剂的用量都比 较小，一般为聚合物量的百分之几到千分之几， 也有用到万分之几。
添加剂按照作用功能的分类
改性功能 稳定化 柔软化、轻量化 提高加工性 改善表面性能 防静电 着色 难燃化、不燃化 提高强度、硬度
塑料添加剂类型 热稳定剂,抗氧剂,紫外线吸收剂,防霉剂 增塑剂、发泡剂 润滑剂、加工助剂、增塑剂 润滑剂,增白剂,光亮剂,防粘剂,滑爽剂 抗静电剂 着色剂 阻燃剂、不燃剂、填充剂 填充剂,增强剂,补强剂,交联剂,偶联剂
产出合格制品，编写设计说明书等技 术文件
高分子材料的配方设计方法
(1) 配方中用量的表示方法 (2)配方设计方法 单因素变量配方设计方法 多因素变量配方设计方法 典型配方
影响橡胶、塑料配方的性能因素
（1）影响橡胶配方的性能因素 橡胶的物性 胶料的工艺性能 （2）影响塑料配方设计的主要因素 塑料与各组分的相容性 配方中各组分的关系
着色剂 (色料): 使塑料着色的一种添加剂
防静电剂
阻燃剂
其它
发泡剂 开口剂
防雾剂
塑炼（素炼）促进剂 再生活化剂
根据制品用途，确定制品应 具有的性能、参数指标
形状造型设计
配方设计
制品设计的一般流程
原料选择
样品初步设计
配方设计
工艺设计 样品试制
性能测试
结构设计及模具设计 成本核算
如 不 合 格， 反 馈， 修 改 设 计
品种与选用
交联剂及偶联剂
(1) 交联剂
交联剂——能使线型聚合物转变成网状或体型 聚合物的一类物质。橡胶用交联剂称为硫化剂， 塑料用交联剂称为固化剂、硬化剂。
经过交联，材料的物理机械性能，如拉伸强度、 抗撕裂强度、回弹性、定伸强度等上升，伸长 率、永久变形下降，耐热性、高温下的尺寸稳 定性和耐化学药品性能提高。
热稳定剂——防止聚合物在热影响下产生降解 作用的物质。
用量：树脂量的2％～4％ 盐基性铅盐、金属皂类和盐类、有机锡化合物
等主稳定剂和环氧化合物、亚磷酸酯、多元醇 等有机辅助稳定剂。
(2) 光稳定剂
光稳定剂——可有效地抑制光致降解物理和化 学过程的一类化合物。
用量：0.01～0.5％ 光屏蔽剂
用量一般为0.1％～5％ 抑菌剂（杀菌剂）
类型 防虫剂 防兽剂
增塑剂
增塑剂——降低塑料的软化温度和提高其加工性、 柔软性或延展性，加入的低挥发性或挥发性可忽略 的物质。
经增塑的聚合物，其软化点(或流动温度)、Tg、脆 性、硬度、拉伸强度、弹性膜量下降；而耐寒性、 柔顺性、断裂伸长率会提高。
稳定剂
稳定剂——成型加工和使用时，有助于保持材料性 能原始值或接近原始值而在塑料配方中加入的物质。
可制止或抑制聚合物因受外界因素（光、热、细菌、 霉菌以至简单的长期存放等）所引起的破坏作用。
按老化的方式不同，稳定剂分为热稳定剂、光稳定 剂、抗氧剂、抗臭氧剂和生物抑制剂等。
(1) 热稳定剂
约80～85％的增塑剂用于PVC塑料制品，其它用于 纤维素树脂、醋酸乙烯树脂、ABS树脂和橡胶中。
(1)增塑剂的应用性能
(2)增塑剂的作用机理
与树脂的相容性好 增塑效率要高 增塑效果要持久
聚合物增塑示意图 1－增塑剂分子 2－聚合物分子 3－增塑剂与聚合物间的联结点
填充剂与增强剂
填充剂(填料)——填充物料。填充剂和增强剂有时难以 区别.
类型 紫外线吸收剂 猝灭剂 自由基捕捉剂
(3) 抗氧剂
抗氧剂——可抑制或延缓高分子材料自动氧
化速度，延长其使用寿命的物质。在橡胶工业 中抗氧剂也被称为防老剂。 用量：塑料 0.1％～1％，橡胶1～5份
类型 链终止型 预防型
(4) 生物抑制剂
生物抑制剂或防生物剂——聚合物制品在贮存、 使用过程中，可能遭受老鼠、昆虫、细菌、霉 菌等的危害，抵御、避免和消灭这类情况发生 的物质。