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高分子材料配方设计


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
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
再生活化剂
塑炼(素炼)促进剂
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
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 类型 紫外线吸收剂 猝灭剂
(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
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。 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。
(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。 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。
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. 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
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。 用量一般为0.1%~5% 抑菌剂(杀菌剂)
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
工艺设计
结构设计及模具设计
样品试制
如 不 合 格, 反 馈, 修 改 设 计
性能测试
成本核算
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
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
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。
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。 有机硅烷类 钛酸酯类 偶联剂 有机铬类偶联剂
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