成型用助剂及配方设计 PPT
成型用的物料及其配制
第四节 成型用助剂及配方设计
第三章
常州 材料科学与工程
高分子材料成型工艺学 邹国享
主讲 教师
在高分子材料的生产或使用过程中，为改善高分子材料某一方面的性能而加入到材料中的化学品称为高分子助剂。由于大部分助剂是在加工过程中添加于材料或产品中，因此，助剂也常被称为“添加剂”或“配合剂”。
助剂的主要作用
?改善聚合物的加工工艺，优化工艺条件，提高加工效率；
?改进制品的性能，提高使用价值，延长使用寿命。
高分子合成助剂 高分子加工助剂
高分子助剂
塑料加工助剂 橡胶加工助剂
主要可分为加工改性助剂、稳定化助剂和功能化助剂等。
选用助剂的基本原则
（1）助剂与树脂间的相容性
（2）助剂的耐久性
（3）助剂对加工条件及制品用途的适应性
（4）助剂配合中的协同作用和对抗作用
增塑剂
增加塑料的可塑性，改善在成型加工时树脂的流动性，提高制品柔韧性的物质。它通常是一些高沸、难以挥发的粘稠液体或低熔点的固体，一般不与塑料发生化学反应。
增塑剂的作用
DOP 、多元醇酯或多元酸酯、环氧大豆油类、聚酯等
增加塑料的可塑性
改善在成型加工时树脂的流动性
提高制品柔韧性
润滑剂
能降低塑料熔体粘度或熔体与加工设备之间摩擦系数的添加剂称为润滑剂。
润滑剂分为内润滑剂和外润滑剂两大类。
●内润滑剂通过降低聚合物内部分子间的摩擦，降低成型加工
中聚合物的熔体粘度并减少能量消耗。
●外润滑剂的作用是减少聚合物与加工设备之间的摩擦或粘附。 常用的润滑剂有：金属皂类、脂肪酸及酯类、烃类和有机硅化合物类等。
稳定化助剂
稳定剂的主要功能是阻缓或停止塑料在物理的（如热、光）和化学的（氧、微生物）因素作用下的降解。主要有热稳定剂、光稳定剂和抗氧剂等。
稳定剂主要包括：
热稳定剂
光稳定剂
抗氧剂
阻燃剂
阻止或延缓塑料燃烧的物质叫阻燃剂。
通常阻燃剂可分为添加型和反应型两类。
添加型阻燃剂能分散在塑料母体中，但与聚合物不发生化学反应。常用的添加型阻燃剂有：三氧化二锑（锑白）、氢氧化铝、十溴二苯醚、氯化石蜡（含氯量70％）、磷酸三苯酯。
反应型阻燃剂则与塑料基体发生聚合反应，成为基体树脂的一种组分，主要用于环氧树脂、聚氨酯等热固性塑料。如四溴双酚A等。
抗静电剂
用来降低塑料制品表面电阻，消除表面静电的添加剂
抗静电机理：抗静电剂具有吸湿性，可吸收大气中的水分在塑料制品表面形成一层薄的导电膜，使静电迅速消除。
根据用法不同，抗静电剂有外用型和内用型两种。 N
C 18H 25CH 3CH 3
CH 3Cl
着色剂
能赋予塑料颜色的物质称为着色剂，着色剂可分为颜料和染料两类。
?颜料是一种不溶的、以不连续的细小颗粒分散于树脂中而使之
上色的着色剂。
?染料则是溶解于树脂中的着色剂，它们是一类有机化合物。
?染料的光和热稳定性较差，塑料制品生产中较少使用，除非需
要生产完全透明的制件，如汽车的尾灯等。
发泡剂
能产生气体使塑料制品产生泡孔或空隙的物质称为发泡剂。 发泡剂可分为物理发泡剂和化学发泡剂两类。 N
N NH 2
H 2N O
O
偶联剂
增加树脂与填充剂或增强剂界面结合力的物质称为偶联剂。
?偶联剂分子是一类多官能团物质，它的一端可与无机物表面的化学基团反应，形成强的化学键合，另一端则有亲油性的性质，可与有机物分子反应或物理缠绕，从而把两种性质不同的材料牢固结合起来。
?常用的偶联剂有硅烷类偶联剂和钛酸酯类偶联剂等。
3.4.2 高分子材料的配方设计
实用
基
本原则高效经济
3.4.2 配方设计
配方设计要考虑的问题
?用什么？（选什么？）
?加什么
?加多少？
?协同效应。（相互影响）
总之，既要符合使用性能，又要适应加工性能。
3.4.2 配方制定过程
实用配方树脂+助剂
要试验所添加的助剂的合理性，包括种类用量，要求用量筒。
性能配方基本配方+性能体系
针对某种性能要求，往往专门提高某一性能。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，要全面的考虑。
基本配方
单因素多因素
1.单因素变量配方设计方法
把其他因素固定，只改变一个因素，以此求得该因素的最佳值，然后改变另外一个因素，固定其他因素来逐步找出理想的配方。
爬山法
黄金分割法对分法分批试验法抛物线法分数法
2.多因素变量配方设计方法
正交设计法
中心复合实验计算法（回归分析法）
重量比：以聚合物的量为基准（100份）。
?此表示法最常用。
重量百分数：以配方的总重量为100，各组份占多少。
?便于备料，计算成本。
体积百分数：各组分体积总和为100。
?这对于以体积计算成本有利。
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。
总结
?助剂在材料中用量少但不可缺少
?配方设计必须要遵循“实用、高效、经济”的原则