第三章 成型用物料及其配制.ppt

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1、第三章 成型用物料及其配制Plastic materials and compounding,内容简介： 塑料用树脂、助剂的基本性能，不同状态原料的配制方法。 本章重点： 3.1粉料的配制 3.2粒料的配制 学习目标： 1、熟悉原料的性能 2、掌握物料配制方法，熟悉配制中常用的操作。 3掌握混合原理,3.1 概述,为了成型工艺过程的需要，将合成树脂与添加剂(additives )配制成: 粉料powder: PVC、模塑粉 粒料pellets: PP、PE、Nylon、PS 溶液 solution: 纤维素塑料、黏合剂 塑料糊paste: PVC糊树脂、氯醋共聚糊树脂 配制过程中要通过混合使其

2、形成均匀的复合物。本章将对物料各组分的作用，配制方法及配制过程中所用主要设备进行介绍。无论是哪一种物料，一般都不是单一的合成树脂，都加有不等量的各种添加剂，其目的是为改善成型工艺性能，提高制品质量，降低成本。 通常热固性塑料的配制多在合成树脂生产过程中进行，因此，本章主要讨论热塑性塑料的配制。,工业上用作成型的塑料根据成型工艺的不同和成型设备的不同有粉料、粒料、分散体（溶胶塑料、糊塑料）和溶液等四种: 粉料：主要用于双螺杆挤出机的挤出成型，压延成型，滚塑。 粒料：主要用于单螺杆挤出机的挤出成型，注射成型。 分散体：主要用于涂覆成型，搪塑。 溶液：主要用于流涎成型，浇铸成型。 塑料制品生产厂所需

3、要的大多数塑料品种，均由树脂生产，直接提供粉料或粒料。对PVC塑料按产品性能要求常需进行配方设计和制备粉料或粒料。粉料和粒料的制备过程是将聚合物和各种助剂通过混台设备进行初混合后而制成粉料，再经塑炼机进行塑炼。最后通过造粒机而制成粒料。,3.2 粉料及粒料,在塑料成型加工中，压延和挤出都可采用粉料。一般配制粉料是把各组分混合分散均匀，因此这种粉料也称作干混料。 3.2.1粉料和粒料的组成 不管是粉料还是粒料，都是聚合物和助剂两类物质组成的。其中聚合物是主要成分，助剂则是为使复合物或其制品具有某种特性而加入的一些物质。常用的塑料助剂种类很多，主要有增塑剂、稳定剂、加工助剂、冲击改性剂、填充剂、增

4、强剂、着色剂、润滑剂、防静电剂、阻燃剂、防霉剂等20多类。加至塑料中的助剂是随制品的不同要求而定的，并不是各类都需要，加入的各类助剂必须以相互发挥为要则，切忌彼此抑制。,1、聚合物(树脂),聚合物的作用和要求： 聚合物既是塑料的主要成分，所以它决定了制品的基本性能。在塑料制品中，聚合物应成为均一的连续相，其作用在于将各种助剂粘结成一个整体，从而具有一定的物理力学性能。由聚合物与助剂配制成复合物需要有良好的成型工艺性能，例如，在成型过程中，一般应在一定的温度、压力下具有可塑性(连续流动的行为)。 从配料的角度来考虑，对聚合物的选择要求主要是相对分子质量大小及其分布、颗粒大小、结构和它们与增塑剂、

5、溶剂等相互作用的难易等。凡相对分子质量偏高，颗粒结构紧密，以及与增塑剂和溶剂作用较难的，则配制时即需较高的温度、较强的外作用力和较长的作用时间。,1、聚合物(树脂),常用的聚合物树脂有： PE聚乙烯 PVC聚氯乙烯 PP聚丙烯 PS聚苯乙烯 ABS丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、 PA聚酰胺 PC聚碳酸脂 PMMA聚甲基丙烯酯甲酯 POM聚甲醛 PPO聚苯醚 PPS聚苯硫醚 PUR聚氨酯 PSU聚砜 PF酚醛树脂 PTFE聚四氟乙烯 等,1.1 Polyethylen,一、低密度聚乙烯LDPE 低密度聚乙烯（LDPE）通常以乙烯为单体，在98.0294MPa的高压下，用氧或有机过氧化物为引发剂，经聚

6、合所得的聚合物，密度为0.9100.925 g/cm3。 LDPE分子链有长短支链，结晶度较低，分子量一般为510万，乳白色半透明的蜡状固体树脂，无毒。软化点较低，超过软化点即熔融，其热熔接性、成型加工性能很好，柔软性好，抗冲击韧性和耐低温性很好，可在6080下使用，电绝缘性优秀（尤其是高频绝缘性），LDPE的机械强度较差，耐热性不高，抗环境应力开裂性、黏附性、粘合性、印刷性差。LDPE吸水性很低，几乎不吸水，化学稳定性优秀，如对酸、碱、盐、有机溶剂都较稳定。对CO2、有机性臭气渗透性大，但对水蒸汽、空气的渗透性差。易燃烧，燃烧时有石蜡味；在日光和热的作用下容易老化降解而变色，由白转黄转褐色，

7、最终呈黑色，且性能下降或龟裂，若加入一定量的抗氧剂、紫外线吸收剂等可改善性能。在化学交联剂或高能辐照下交联，可提高软化点、耐温性、刚度和耐溶剂性等。,1.1 Polyethylen,低密度聚乙烯适合于热塑性塑料成型加工的各种成型工艺，成型加工性好，如注塑、挤出、吹塑、滚塑、涂覆、泡沫塑料、热成型、热风焊、热焊接等。 LDPE主要用途是作薄膜产品，如： 农业用薄膜如地膜、大棚膜等；包装用膜如糖果、蔬菜、冷冻食品等包装； 液体包装用吹塑薄膜（牛奶、酱油、果汁、豆腐、豆奶）； 重包装薄膜，弹性薄膜、内衬薄膜；建筑用薄膜， 一般工业用包装薄膜和食品袋等。 用于注塑制品，如小型容器、盖子、日用制品、塑料

8、花、注塑拉伸吹塑容器，医疗器具、药品和食品包装材料。挤塑管材、板材、电线电缆包覆、异型材、热成型等制品；吹塑中空容器制品，如食品容器有奶制品和果酱类；药物、化妆品、化工产品容器、槽罐等。钙塑板、泡沫塑料等。滚塑制品主要用于大型容器和贮槽。,1.1 Polyethylen,二、 高密度聚乙烯HDPE 高密度聚乙烯采用ZieglerNatta催化剂及金属氧化物（吸附于二氧化硅上）催化剂，在低压(0.310MPa)下使乙烯聚合，可用气相法、溶液法、淤浆法。分子量1030万。均聚物密度一般为0.9550.965 g/cm3，线性结构，支化少，结晶度约为80%90%。共聚物是含少量丁烯1, 己烯1或丙稀

9、等a烯烃的共聚物。 HDPE呈乳白色半透明的蜡状固体，与LDPE、LLDPE比较，HDPE支链化程度最小，分子能紧密堆砌，故密度最大（0.9410.965 g/cm3），结晶度高。HDPE有较高的刚性和韧性，良好的力学性能和较高的使用温度。与LDPE比较，有较高的耐温。耐油、耐蒸汽渗透性和抗环境应力开裂性，电绝缘性、抗冲击及耐寒性都很好。HDPE在强度和刚度方面都比LDPE好，韧性比PP和PVC好，加工特性优于PVC，耐低温和老化性能优于PP，工作温度比PVC、LDPE好。HDPE吸水性极微小，无毒，化学稳定性极佳，薄膜对水蒸汽、空气的渗透性小。 HDPE适合于注塑、挤塑、吹塑、中空成型、喷涂

10、、滚塑、涂覆、发泡、热成型、热熔焊接等成型加工，成型加工性能很好。 HDPE的主要用途：不仅用于薄膜和包装，而且用于中空吹塑盒注塑容器、鱼网丝、管材、机械零件、以塑代木、如塑料周转箱、瓦楞箱等。,1.1 Polyethylen,表1 LDPE和HDPE性质比较,1.1 Polyethylen,三、 线性低密度聚乙烯LLDPE 1 基本性质 被成为第三代聚乙烯的LLDPE树脂，除具有一般聚烯烃树脂的性能外，其抗张强度、撕裂强度、耐环境应力开裂性、耐低温性、耐热性和耐刺穿性等尤为优越，获得了引人注目的发展。 LLDPE虽和过去的LDPE同属同一密度范围，但由于它们之间的分子结构不同，熔融流变学行为

11、也不同，因此，其基本物理性质和成型加工特点也不相同。一般说来，LDPE的支化度较高，而LLDPE树脂的分子结构为线型、分支少、支链短，其分子结构和HDPE相似。LLDPE产品的物理机械性能在许多方面超过LDPE（见表2）。 LLDPE的剪切粘度随剪切速率增加而下降，在中等剪切速率下，LLDPE的粘度是LDPE的2.5倍，在低剪切速率下是LDPE的45倍。LLDPE的密度为0.920.935g/cm3, 其断裂强度为1633MPa，断裂伸长率8001000%，邵氏硬度5557D，软化点105113，脆化温度小于75。 熔融指数分为一般薄膜0.9, 包装薄膜2, 挤出级0.3, 滚塑级4, 注塑级

12、8等大致范围。 。,1.1 Polyethylen,表2 LLDPE与LDPE主要性质对照,1.1 Polyethylen,2 成型加工性能 在注塑、吹塑盒滚塑成型时，一般设备即可，但注意两种树脂最明显得差别在于剪切粘度。在普通挤出机内挤出薄膜时，一般剪切速率范围为1001000 1/s，LLDPE的剪切粘度较高，这时挤出成型时易发热，造成功率消耗大、温度上升，容易导致LLDPE熔体破裂，挤出制品表面粗糙，为此需适当加宽吹塑成型的口模，一般可宽到1.32.6mm。另外，为了降低功率消耗，可适当加长螺杆的压缩段，缩短螺杆的均化段，或加深均化段的螺槽深度，采用较小的压缩比。 LLDPE的熔体张力较

13、小，其泡膜的稳定性不如LDPE的泡膜稳定性好。在同样的MI下，LDPE的熔体张力大。为改善膜泡的稳定性，可采用双风口风环。为了解决LLDPE加工困难的问题，可在其中掺混15%30的LDPE，就可利用现有设备生产出共混薄膜。添加一些成型加工助剂，可以降低LLDPE的粘度，而且还能保持制品的主要性能指标，如APP加工母料、ACE加工母料、脂肪酰胺与无机物复合体系等。 1.3.3 应用举例 LLDPE编织袋生产； LLDPE吹塑薄膜的生产 。,1.2 Polypropylen（PP),聚丙烯最突出的性质是多面性，它能适合于许多加工方法和用途。它的价值和多面性主要来自于优良的耐化学品性能、在通用热塑性

14、塑料中最低的密度和最高的熔点、适中的成本。 1.2.1 化学结构 聚丙烯（简称PP）与聚乙烯PE不同之处在于，前者每隔一个碳原子上就有一个甲基，这起到使链硬化的作用。工业生产的PP多为等规PP（iPP），即甲基位于主链构成的平面一侧。，聚丙烯品种主要有： 均聚PP（PPH） 嵌段共聚PP（PPB） 无规共聚PP（PPR）。,1.2 Polypropylen（PP),1.2.2 分子量与分子量分布 一般，工业生产的PP其数均分子量在75000200000之间，重均分子量在300000700000之间，随着分子量的增加，PP的熔体粘度、拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度均有提高，但分子量增加会使结晶困

15、难，导致屈服强度、硬度、刚性、耐热性下降。分子量分布的影响比较复杂，从对不同分子量的PP的研究结果得知，分子量分布越宽，拉伸强度和断裂伸长率越小。 1.2.3 结晶性 等规PP的等规度越高，结晶度也越大，分子量越大，结晶度越小。通常PP的结晶度在60%左右。PP的结晶度提高。其拉伸强度、刚性、硬度、熔点也提高。 在成型加工过程中，PP的结晶度取决于熔体的冷却速率。从熔融状态缓慢冷却时所形成的晶体，一般都具有球晶结构。结晶温度高，形成较大的球晶，大的球晶使制品的刚性和耐热性提高，而小的球晶使制品的透明性和韧性增加。由于PP的玻璃化温度低于室温，制品在室温下易产生后收缩。,1.2 Polyprop

16、ylen（PP),1.2.4 PP的性能及应用 PP综合性能优异，拉伸强度一般在2139 MPa，弯曲强度4256 MPa，断裂伸长率200400%，缺口冲击强度2.25kJ/m2,低温缺口冲击强度12kJ/m2,洛氏硬度R95105。可以看出，PP的低温韧性较差，特别是对缺口效应降为敏感，耐热性好，能在130下使用，可用于煮沸消毒，作耐温管道、蒸煮食品包装膜、医疗器械等。PP的电性能优异，可用于高频电绝缘材料，在潮湿环境中电绝缘性能也很好。 PP的缺点容易降解，耐候性差，必须添加抗氧剂或紫外线吸收剂，铜也能加速PP的老化。PP可进行挤出。注塑、吹塑、模压、滚塑、发泡等多种方法成型加工，但其中

17、以挤出、吹塑和注塑制品为主，制品的种类较多。 1.2.5 PP的MI与成型加工 PP的MI标志着PP流动性的好坏，也间接表示了分子量的大小，是PP选用的重要依据。一般工业生产的PP的MI为0.130.使用不同的加工成型方法生产各类制品时，应选用不同MI的PP树脂,1.2 Polypropylen（PP),表3 PP的MI与成型方法及制品的关系,1.3 Polystyrol（PS),1.3.1 基本性质 PS为无定形、非极性线性聚合物。由于在分子链上有苯环取代基，呈现刚性，性脆，玻璃化温度为80100，分子量一般在520万之间。 密度为1.054，无色透明的粒状热塑性树脂。PS的耐热性较差，导热

18、系数低。 PS有良好的化学稳定性，透光率很好，达8892%，有优良的电绝缘性。 1.3.2 成型加工及应用 PS的吸水率很低，约为0.020.06%，所以在加工前可不干燥。比热比PE低，塑化效率高，固化快，成型周期短。PS的收缩率低0.40.7%。 PS在加工中，制品中存在着一定的内应力，在成型时务必注意，可以将制品进行后处理，将其置入6080的热水浴中或烘箱中，退火处理13小时。 可用于制造光学玻璃及仪器、灯罩、包装材料、电气零件。,1.4 Polyvinylchlorid（PVC),1.4.1.合成方法 聚氯乙烯工业化生产方法主要有悬浮法、乳液法、微悬浮法、本体法，其中以悬浮法为主，占。从

19、单体制法看，可分为两种路线，一种是以乙烯为原料的石油路线，即氧氯化法。另一种合成路线为乙炔电石法，以电石为原料制备乙炔，然后与氯化氢反应制氯乙烯（）单体，最后进行聚合反应生成树脂。 1.4.2.常用的悬浮法树脂颗粒形态及性能对比： 悬浮法树脂为白色无定形粉末，在显微镜下观察，其颗粒形态分为两种结构： 疏松型（型），也有称为棉花球型的；树脂颗粒直径一般为微米，粒径较大，表面不规则、多孔、呈棉花球样，容易吸收增塑剂，吸收速度快而且吸收量多，容易塑化，成型加工性好 紧密型（型），也称为乒乓球型。树脂颗粒直径一般为微米，粒径较小，表面规则、呈球型、实心、象乒乓球那样，不太容易吸收增塑剂，吸收速度慢，而

20、且吸收量少，不太容易塑化，成型加工性稍差些 颗粒形态主要决定于悬浮剂，悬浮剂选用聚乙烯醇得疏松型，选用明胶时则得紧密型。,1.4 Polyvinylchlorid（PVC),1.4.3.基本性质 线型分子无定形结构，白色粉末状，一般粒度为目。密度1.，平均分子量在-万之间，高分子量可达万。 热学性质：开始软化，开始少量分解，大量分解，完全分解。热分解时的颜色变化过程为：由白色粉红色红色棕色黑色。分解时脱掉氯化氢，形成多烯结构，出现交联，致使制品变硬、发脆，直至破坏。 的化学稳定性能良好，耐一般的酸、碱腐蚀。它的主要溶剂有：二氯乙烷、环己酮，四氢呋喃等。 中含有氯原子，其阻燃性能要优于聚乙烯、聚

21、丙烯等塑料，可用于做建筑材料。 属于通用型塑料，其拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、断裂伸长率、硬度等力学性能属一般水平，根据软质、硬质制品不同，力学性能也相差较大。,1.4 Polyvinylchlorid（PVC),3.加工应用 Polyvinychlorid (PVC): In nicht weichgemachter Form ist es hart, zh und abriebfest (PVC-U, frher Hart-PVC). Es erreicht den Glasbergang bei rd. 75 C. Durch Einbau von 10 bis 60 % Weichm

22、acher wird PVC-P (frher: Weich-PVC) erzeugt. Sein Glasbergang liegt deutlich unter dem Gefrierpunkt. Es hat hohe Dmpfung und Kriechneigung. Nachteilig ist, dass die Weichmacher verseifen, ausdiffundieren 渗出und bei Berhrung mit anderen Thermoplasten in diese abwandern kann. Verwendung: PVC-U fr Rohre

23、, Formteile, Fassadenverkleidungen. Erhht schlagfestes PVC (Polyblend mit PE) fr Fenster- und Trprofile, Dachentwsserung, Rolladen. PVC-P fr Schluche, Folien, Dichtungsbahnen und -profile, Bodenbelge, Elektroisolation, Schaumstoffe.,1.5 ABS,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。 一般中，、三种

24、成份所占的比例为：、。其平均分子量在万之间。,是在树脂的连续相中，分散着橡胶相的聚合物，和具有耐化学腐蚀、硬度、刚性和流动性好的塑料方面性质，而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，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。,SBR mit ca. 28 % Styrol,NBR, lfest, 18-40 %AN,kein Kautschuk,Eigenschaftsbeeinflussung durch Copolymerisation am Beispiel des Systems Acrylnitril-

25、Butadien-Styrol-Methylmethacrylat,1.5 ABS,1 基本性质 为无毒、无味、粉状或粒状、密度为克立方厘米、吸湿性小于、收缩率为。 一般拉伸强度兆帕，缺口冲击强度千焦耳平方米、低温时缺口冲击强度为：千焦耳平方米，抗弯强度兆帕、抗蠕变性、耐磨擦性良好。 一般热变形温度为，耐热级可达，脆化温度为 ，若提高丁二烯含量，则脆化温度还可降为，制品使用温度范围。的热稳定性差，在时易产生有毒性挥发性物质，所以加工过后应清理料筒。易燃、无自熄性。 化学性能良好。易溶于酮、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

26、双键，在紫外线作用下，易被氧化降解。如在室外暴露半年，其冲击强度下降。,1.5 ABS,2 加工应用 的成型加工性能良好。在成型前，料应在下，干燥小时。一般注射级料。物料温度可控制在，模具温度为，而一般挤出级，料温可低些，为。熔体粘度较高。采用渐变型螺杆较好，流道中浇口应大一些。 可进行冷加工、冲压成型。 板可用于家用电器、卫生洁具、手提箱类、建筑顶板、化工储槽、隔舱板等。 挤出板分普通单层板、双阶段挤出机板、多层复合板共挤出板等几种。 多层复合板共挤、如，中间为聚苯乙烯板，或，两头用有机玻璃板，中间为板,1.6 Polyamid （PA),1 基本性质 聚酰胺（简写）主链上含有酰胺基团（）。

27、 目前世界上尼龙树脂按结构分，大约有类，其商品牌号达余种。尼龙和尼龙是主要品种，其他有尼龙、铸型尼龙等。尼龙是己内酰胺（六个碳原子）的聚合物，是工程塑料中发展最早的品种，目前在产量上居工程塑料之首。 尼龙为半透明白色粉末或颗粒。密度为克立方厘米。因有酰胺基因，易吸水，吸水率为分子量为万。,1.6 Polyamid （PA),尼龙的最大特点是耐磨和自润滑性能好，其无油润滑的摩擦系数为,约为巴氏合金的，为酚醛树脂的可广泛用于工业齿轮等。 尼龙的拉伸强度很大，为兆帕，弯曲强度兆帕，缺口冲击强度千焦耳平方米。抗蠕变性能较差，不适于作精密零件。 尼龙的热变形温度为，熔点，尼龙制品使用温度范围很宽，至，长

28、期使用温度可达，短时间内可达。热膨胀系数大。 尼龙含有极性集团，有不同程度的吸水性，严格来说，不太适于作电气绝缘材料。体积电阻为 欧姆 厘米，电阻值随温度升高而降低。在低温和低湿度条件下，可作电气绝缘体。 耐化学性能好，对酸、碱、盐稳定；耐溶剂性能也好，但强极性的溶剂如苯酚、甲酚可溶解尼龙。 尼龙的耐油性很好。,1.6 Polyamid （PA),2.尼龙的成型加工性质如下： 容易吸潮，在成型加工前必须进行干燥处理，使含水量不超过。制品要热处理和吸湿处理。 均聚物熔融粘度较低，容易产生“流涎现象”，在注射成型时，应采用自锁式喷咀。 熔体冷却速度很重要，如尼龙，快速冷却时，制品的韧性好，冲击强度

29、高；缓慢冷却时，制品不透明，刚性大，耐磨性好，拉伸强度高。 尼龙成型收缩率大，一般为，模具设计时应注意这点。 尼龙成型主要是注射法，约占，挤出法只占，挤出成型温度，浇铸法也占一定比例。,2、增塑剂Plasticizer,增塑剂的作用： 为降低塑料的软化温度范围和提高其加工性，柔韧性或延展性，加入的低挥发性或挥发性可忽略的物质称为增塑剂，而这种作用则称为增塑作用。 增塑剂通常是一类对热和化学试剂都很稳定的有机物，大多是挥发性低的液体，少数则是熔点较低的固体，而且至少在一定范围内能与聚合物相容(混合后不会离析)。经过增塑的聚合物，其软化点(或流动温度)、玻璃化温度、脆性、硬度、拉伸强度、弹性模量等

30、均将下降，而耐寒性、柔顺性、断裂伸长率等则会提高。 目前工业上大量应用增塑剂的聚合物只有聚氯乙烯、醋酸纤维、硝酸纤维等少数几种。其中主要是聚氯乙烯，所耗增塑剂占其总产量的80以上。因此，以下将着重讨论聚氯乙烯的增塑剂。但所述的原理部分对其它塑料也同样适用。,增塑剂,增塑剂的性能要求： 与聚合物有良好的相容性； 增塑效率高、增塑速度快； 耐久性好（挥发度低、迁移性小、耐抽出性高）； 环境稳定性高（耐光、耐热、耐霉菌、耐核心药品和阻燃性好）； 卫生性好（无色、无臭、无毒）； 电绝缘性好；黏度稳定性好；价廉等。 要求一种增塑剂同时兼具这些性能是困难的，但其中相容性好和挥发度低是最基本的要求，在使用时

31、，应在满足这两项要求后再按具体情况作适当选择，在多数情况下，常将几种增塑剂混用来达到要求。,增塑剂,增塑剂的分类： （1）化学组成：邻苯二甲酸酯类、己二酸酯类、壬二酸酯类、葵二酸酯类、柠檬酸酯类、硬脂酸酯类、油酸酯类等。 （2）与聚合物的相容性：主增塑剂（重量比1:1）、辅助增塑剂（重量比1:3） 、增量剂（重量比1:20） 。 （3）结构：单体型（分子量200-500、黏度0.03Pa.s）和聚合型（分子量1000、20-100Pa.s） （4）应用性能：耐热、耐寒、耐光、耐侯、阻燃、防霉、防潮、抗静电。 （5）溶解性：溶剂型和非溶剂型。 （6）添加方式：外增塑剂和内增塑剂。,增塑剂, 聚合

32、物与增塑剂的相容性： 由于增塑剂对聚合物的作用是发生在它们分子之间的。因此，最重要的要求是它们之间应该有相容性，即彼此之间有互溶性。 相容性：指两种或多种物质混合时的相互亲合性，即分子级的可混性。 判断相容性的方法： 观察法成膜透明度；滲出。 溶解度参数 1 2 1.5时相容； 0.5时任何比例相容 介电常数相近 迁移（游移）是指增塑剂从已增塑的聚合物中向着与它接触的另一种聚合物（包括与已增塑的但增塑的程度低或所用增塑剂不同的同一种聚合物）中迁移的现象。 萃出：指制品中的增塑剂因与溶剂接触而被洗去的现象。 滲出：指聚合物中所加增塑剂的量超过一定值后，会象“发汗”一样从制品中游离出来的现象。,增

33、塑剂,增塑剂的效率： 它是从改变聚合物的一定量的物理性能所需加入增塑剂的量作为标记的。选择的物理性能指标可以不同，如用弹性模量、柔顺性、玻璃化温度、脆折温度、回弹量以及一切变形 ( 伸长、弯曲、扭曲、压缩等 ) 等均可。,增塑剂,增塑剂的作用原理 在于削弱聚合物分子间的作用力，从而降低软化温度、熔融温度和玻璃化温度，减少熔体的黏度，增加其流动性，改善聚合物的加工性和柔韧性。 三种作用方式： （1）隔离作用：增塑剂介于大分子之间增大其间的距离，削弱分子间的作用力。 （2）屏蔽作用：增塑剂的非极性部分屏蔽聚合物分子的极性基，使相邻聚合物分子的极性基不发生作用。 （3）偶合作用：增塑剂的极性基与聚合

34、物分子的极性基团偶合，破坏原来聚合物分子间的极性联结，从而削弱其作用力。,3、稳定剂Stabilizer,在塑料中加入稳定剂是制止或抑制聚合物因受外界因素(光、热、氧、细菌、霉菌以至简单的长期存放等)所引起的破坏作用。稳定剂可分为热稳定剂、光稳定剂(紫外线吸收剂，紫外线猝灭剂、光屏蔽剂等)及抗氧剂等。 （1） 热稳定剂:改善聚合物热稳定性为目的而添加的助剂。 作用机理：1）吸收、中和氯化氢，抑制其自动催化作用。2）置换聚氯乙烯分子中不稳定的烯丙基氯原子或叔碳位氯原子，抑制脱氯化氢。3）与多烯结构发生加成反应，破坏大共轭体系的形成，减少着色。4）捕捉自由基，阻止氧化反应 。 （2）抗氧剂：能够延

35、缓或抑制氧化降解的物质。 作用机理：1）自由基或增长链的终止剂。2）氢过氧化物的分解剂。,稳定剂,（3）光稳定剂：能够抑制或减弱光降解作用，提高材料耐光性的物质。 紫外光的波长290-400nm光量子理论：1mol波长的光量所具有的能量为： E(kJ/mol)=12104/(nm)， 波长愈短，能量愈大。如350nm，E=342kJ/mol。300nm，E=399kJ/mol。 而大部分聚合物的自动氧化反应活化能为42168kJ/mol。各种化学键的离解能为168420kJ/mol，因此，到达地面的太阳光中所含的紫外线能量足以破坏聚合物的化学键，引发自动氧化反应，造成老化降解。,稳定剂,几种塑

36、料的敏感波长： 聚乙烯（PE） 300nm 聚丙烯（PP）310nm 聚氯乙烯（PVC）310nm 聚苯乙烯（PS）318nm 聚酯（PET、PBT）325nm 硝酸纤维素（CN）310nm 聚甲醛（POM）300320nm 聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）290315nm 聚碳酸酯（PC）295nm。,4、填充剂（填料）Filler,填充剂一般都是粉末状的物质，配制塑料时加入填充剂的目的是改善塑料的成型加工性能，提高制品的某些性能，赋予塑料新的性能和 ( 或 ) 降低成本。通常用偶联剂或表面活性剂处理，以改善填料在塑料中的分散程度。填充剂的加入量一般为塑料组成的 40 以下。近年来生产的一些高填

37、充塑料制品等，填充剂的加入量则可能远超过此范围。 填充剂的大小和表面状况对塑料性能有一定影响，球状、立方体状的通常可提高成型加工性能，但机械强度差，而鳞片状的则相反。粒子愈细时对塑料制品的刚性、冲击性、拉伸强度、因次稳定性和外观等改进作用愈大。,5.增强剂 Reinforcement,加入聚合物中使其机械性能得到提高的纤维类材料，称作增强剂。它实际上也是聚合物的填料，只是由于性能上的差别和目前有很大的发展，所以特将其单独列作一类。增强剂用量越高，增强效果也越大，但却使塑料流动性下降，恶化成型加工性能，对设备的磨蚀也较严重。,6看色剂(色料) Coloring agent,给予塑料以色彩或特殊光

38、学性能或使之具有易于识别等功能的材料称为着色剂。塑料着色剂主要有无机颜料、有机颜料和染料三类。 色料一般有粒状、膏状、粉状之分。用前两种在运输上虽较方便，但在混合时比较费工：用后一种，操作时会引起粉尘飞扬，需要添加防尘措施，所以选择色料时应该结合混合成本以及工厂所能提供的设备和环境保护的要求作出合理的选择。此外目前也有工厂专业生产一些高浓度 (50 200 倍或更高 ) 的色母料（master batch），供成型加工厂使用，因它清洁、方便又易于控制，因而发展很快。,7、润滑剂Lubricants,为改进塑料熔体的流动性能，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

39、面光亮度等，而加入的一类助剂称为润滑剂。 常用热塑性塑料中需要加润滑剂的有聚烯烃、聚苯乙烯、醋酸纤维素、聚酰胺、ABS、聚氯乙烯等，其中又以硬聚氯乙烯更为突出。 常用的润滑剂有脂肪酸及其皂类、脂肪酸酯类、脂肪醇类和酰胺类、石蜡、低相对分子质量聚乙烯、合成蜡、丙烯酸酯类及某些有机硅化合物。润滑剂的用量常低于1。选用时应注意的是：润滑剂的用量和品种对物料的配制及成型加工都有较大的影响。,8、防静电剂Antistatic agents,聚烯烃、聚苯乙烯、聚酰胺、聚氯乙烯等塑料制品的表面，常因在成型过程中与模具或设备表面分开而积有静电，这种积电还会在制品后加工或运转中增加。带有静电的制品表面容易积灰，

40、对生产与使用不利。静电过大时常会震击人身，如果静电压大至3000V时还会产生静电火花，甚至引起火灾。为使制品具有适量的导电能力以消除带静电的现象，可在塑料中加入少量防静电剂。 防静电剂主要有胺的衍生物、季胺盐类、磷酸酯类和聚乙二醇酯类。,9、阻燃剂Flame Retardant,不少塑料是可燃的，这给应用带来许多限制。如在塑料中加入一些含磷、卤素的有机物或三氧化二锑等物质常能阻止或减缓其燃烧，这类物质即称为阻燃剂。此外在某些聚合物(如环氧、聚酯、聚氨酯、ABS等)合成时，引人一些难燃结构(基团)，也可起到降低其燃烧性能的作用，这些称为反应型阻燃剂。 常用阻燃剂如磷酸酯类、含卤磷酸酯类、有机卤化

41、物、无机阻燃剂。添加型阻燃剂的使用量一般较大，从百分之几到30，因此，添加型阻燃剂常会使制品的性能，特别是力学性能下降。反应型阻燃剂则有可能克服这一缺点。 10、驱避剂Repellent 塑料制品在贮存、使用过程中，可能遭受老鼠、昆虫、细菌、霉菌等的危害，用于抵御、避免和消灭这类情况发生的物质统称驱避剂。,11、其它助剂,为生产泡沫塑料用的发泡剂(将在第九章中介绍)。为防止聚烯烃和聚氯乙烯薄膜自身之间的粘着所加入的改性脂肪酸类(在吹塑薄膜中使用时常称作开口剂)。为免除农用薄膜因水汽凝结而出现的雾层而加入的非离子型表面活化剂，如木糖醇酯。加入这种物质的薄膜也有利于包装一般含有少量水分的食品。为增

42、进聚氯乙烯制品在受荷下的热稳定性所加入的氯化聚氯乙烯。为降低聚氯乙烯熔体粘度而有利于成型和后加工(指板材)所加入的丙烯酸类树脂、氯化聚乙烯和ABS树脂等。为提高聚氯乙烯的冲击强度、耐热性、耐寒性而加入的增韧剂，如氯化聚乙烯、丙烯腈一苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯、丁二烯等的合成物。应该指出的是，上列的后几类添加剂都是不同品种的聚合物，因此，可看作是高分子共混合物，而不属于助剂的范畴。,3.2.2粉料的配制,成型所用的物料一般都是树脂和助剂的混合物，为了使在配方中占很小比例的各种助剂充分发挥其作用，就必须将树脂和助剂体系，采取混合操作，使其尽可能地成为均匀体系。 配料过程物料发生混合和分散两方面的

43、变化。 混合：是指将二种或二种以上组分的空间位置发生变化。 分散：是指在混合中一种或多种组分的颗粒尺寸的减小或溶于其它组分中。 一种在加工中，混合和分散操作是同时进行的，即物料在改变其空间位置的同时，由于物料之间的碰撞、剪切作用，使其尺寸不断减小，起到混合和分散作用。,1、混合过程 塑料的配制工艺中，混合和分散一般通过扩散、对流和剪切三种作用来完成的。 1）混合作用机理 （1）扩散 利用各组分间的浓度差，使浓度大的组分自发向浓度小组分的空间迁移，以达到组成均匀。对于固体之间扩散作用可以忽略，只有固体/液体、液体/液体之间的扩散作用才较大。 （2）对流 两种组分相互间向对方所占有的空间进行流动，

44、以期达到组分均一。物料的流动，一般凭机械力的搅拌，对于任何一种聚集态的物料，对流作用是必不可少的方法。 （3）剪切 依靠机械作用产生的剪切力，促使物料达到均一,在剪切力作用下，物料块上下两平面发生相对平移，结果使料块变形、拉长，在这个过程中物料体积没有变化，但其表面积有较大增长，物料粒子分布区域扩大，一个料块中的平面进入另一个料块，从而达到混合的目的，而在剪切过程中，组分被剪切拉长，产生断裂，从而达到分散的目的。,剪切作用，特别适用于塑性物料的混合。因为塑性物料粘度大，流动性差，又不能以粉碎增加分散程度，因而剪切变形、断裂可使物料很好地混合、分散。 剪切混合的效果与剪切力的大小，力的作用距离和

45、作用力方向的改变有关。 剪切力，剪切力距离，剪切力方向改变混合、分散效果，,2）混合分散效果的评价,混合均匀，达到预期的质量要求，涉及到混合效果，衡量混合效果的办法随物料状态而不同。 对液体物料可以分析混合物不同部分的组成与平均组成相差的情况，如相差较小，则混合效果好，反之则混合效果差。 对固体及塑性物料需从物料的分散程度和组成的均匀程度两个方面来衡量其混合效果。,2）混合分散效果的评价,1. 均匀程度 均匀程度是指物料的实际组分比率与理论组分比率之间的差异，是混合效果的度量。 实际组分比率与理论组分比率相近，则均匀程度高，混合效果好。但实际组分比率与取样点数有关，取样点少不足以反映实际物料的

46、组分比率。,2）混合分散效果的评价,计算均匀程度的方法可以用不均匀系数 式中： C0某组分的理论百分比 Ci某组分的取样百分比 I 取样组数，I = n / ni n 取样次数 ni每组中同一浓度的试样数,仅仅用均匀程度来评定混合效果是不够的，有时还不能反映出物料混合效果。 例如某一混合物，甲乙两组分各占50%，如果任意取两个试样进行分析，结果也是接近50%。从均匀程度上可以说混合效果很好，但是在这种情况下还会有两种不同情况。 从分散程度来看，显然第二种情况混合效果是不好的。因此仅仅从均匀程度是不能完全评定混合效果的，必须还要考虑物料的分散程度。,2）混合分散效果的评价,2）混合分散效果的评价

47、,2.分散程度（分散效果的度量） 分散程度指被分散物质的破碎程度，一般用平均粒径大小来表示。破碎程度高，粒径小，分散程度就高。 平均粒径大小的计算方法主要有平均算术直径和平均表面直径两种：,2）混合分散效果的评定,混合的工艺要求： 在混合过程中要尽量增大不同组分的接触面，减少物料的平均厚度； 各组分的交界面（接触面）应相当均匀地分布在被混合的物料中； 使在混合物的任何部分，各组分的比率和整体的比率相同。,2、 粉料的配制,在塑料加工过程中，经常接触到粉状原料，有些是聚合工艺的原因，如悬浮聚合和乳夜聚合等；也有些是工艺的需要，如滚塑成型、压塑粉、喷涂。从混合与分散的角度来看，粉料比粒料有更多的优

48、点，因为粉料能提供更多的接触面积，有效缩短组分间的距离。而且大多数助剂也为粉料，混合的均匀程度较好。对液体助剂来讲，粉料有助于液体的渗透和扩散。但粉料在加工时造成设备往往吃料困难。 粉料在加工之前往往需要加入各种助剂进行配制。 润性物料：物料配制时需要加入相当数量的液体助剂（如增塑剂）。 非润性物料：物料在配制时不加入或很少加入液体助剂,2、 粉料的制备,1）原料的准备： 树脂的干燥，称量，固体助剂的研磨等。 2）原料的混合：搅拌、振动、翻滚、研磨、空气流态化等。 工厂以温度来控制终点。 混合工艺：注意初混合的加料顺序 非润性物料：以树脂稳定剂色料填充剂润滑剂的顺序加入混合设备； 润性物料：树

49、脂增塑剂稳定剂其它助剂投料。,2、 粉料的制备,高速混合设备：通过摩擦生热； 低速混合设备：外部加热。 低速混合工艺：润性物料 将聚合物加入设备内，开始混合加热（不超过100）温度高，增塑剂吸收太快，混合不均匀；增塑剂量大时可加入部分填料。 在翻动的同时加入增塑剂（增塑剂可预热至预定的温度）； 加入稳定剂、染料和增塑剂调制的浆料； 加入颜料、填料以及其它助剂； 达到要求时出料。 目前多采用高速混合机，出料温度120，再进入低速搅拌机,塑料的混合方式,混合 通常指固态组分间的混合，如粉末状组分与小颗粒状组分间的混合。主要要求各组分在空间分布均匀，基本属简单混合，但也不可避免地有分散混合成分。混合主要用于非润性物料。 捏合 通常指液态与固态物料间的混合，是在捏合机中借助强烈的剪切作用使混合物各组分充分混合均匀的过程。捏合可用