高分子材料配方设计课件

成型用物料及配方设计成型用物料及配方设计高分子材料高分子材料橡胶橡胶塑料塑料 成型用物料及配方设计高分子材料 添加剂添加剂 添加剂添加剂(助剂助剂)各种高分子材料在合成与加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。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，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。也有用到万分之几。添加剂 添加剂(助剂)各种高分子材料在合成与加工过程添加剂按照作用功能的分类添加剂按照作用功能的分类 改性功能改性功能塑料添加剂类型塑料添加剂类型 稳定化稳定化热稳定剂热稳定剂,抗氧剂抗氧剂,紫外线吸收剂紫外线吸收剂,防霉剂防霉剂 柔软化、轻量化柔软化、轻量化增塑剂、发泡剂增塑剂、发泡剂 提高加工性提高加工性润滑剂、加工助剂、增塑剂润滑剂、加工助剂、增塑剂 改善表面性能改善表面性能润滑剂润滑剂,增白剂增白剂,光亮剂光亮剂,防粘剂防粘剂,滑爽剂滑爽剂 防静电防静电抗静电剂抗静电剂 着色着色着色剂着色剂 难燃化、不燃化难燃化、不燃化阻燃剂、不燃剂、填充剂阻燃剂、不燃剂、填充剂 提高强度、硬度提高强度、硬度填充剂填充剂,增强剂增强剂,补强剂补强剂,交联剂交联剂,偶联剂偶联剂添加剂按照作用功能的分类 改性功能塑料添加剂类型 稳定剂稳定剂 稳定剂稳定剂成型加工和使用时，有助于保持材料性成型加工和使用时，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。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、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。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。剂、抗氧剂、抗臭氧剂和生物抑制剂等。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(1)热稳定剂热稳定剂 热稳定剂热稳定剂防止聚合物在热影响下产生降解防止聚合物在热影响下产生降解作用的物质。作用的物质。用量：树脂量的用量：树脂量的24 盐盐基基性性铅铅盐盐、金金属属皂皂类类和和盐盐类类、有有机机锡锡化化合合物物等等主主稳稳定定剂剂和和环环氧氧化化合合物物、亚亚磷磷酸酸酯酯、多多元元醇醇等有机辅助稳定剂。等有机辅助稳定剂。(1)热稳定剂 热稳定剂防止聚合物在热影响下产生降解作(2)光稳定剂光稳定剂 光稳定剂光稳定剂可有效地抑制光致降解物理和化可有效地抑制光致降解物理和化学过程的一类化合物。学过程的一类化合物。用量：用量：0.010.010.50.5 光屏蔽剂光屏蔽剂 类型类型 紫外线吸收剂紫外线吸收剂 猝灭剂猝灭剂 自由基捕捉剂自由基捕捉剂 (2)光稳定剂 光稳定剂可有效地抑制光致降解物理和化学(3)抗氧剂抗氧剂 抗氧剂抗氧剂可抑制或延缓高分子材料自动氧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。在橡胶工化速度，延长其使用寿命的物质。在橡胶工业业中抗氧剂也被称为防老剂。中抗氧剂也被称为防老剂。用量：塑料用量：塑料 0.11，橡胶，橡胶15份份 类型类型 链终止型链终止型 预防型预防型(3)抗氧剂 抗氧剂可抑制或延缓高分子材料自动氧化(4)生物抑制剂生物抑制剂 生物抑制剂或防生物剂生物抑制剂或防生物剂聚合物制品在贮存、聚合物制品在贮存、使用过程中，可能遭受老鼠、昆虫、细菌、霉使用过程中，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菌等的危害，抵御、避免和消灭这类情况发生的物质。的物质。用量一般用量一般为0.10.15 5 抑菌抑菌剂（杀菌剂）杀菌剂）类型类型 防虫防虫剂 防防兽剂 (4)生物抑制剂 生物抑制剂或防生物剂聚合物制品在贮 增塑剂增塑剂 增塑剂增塑剂降低塑料的软化温度和提高其加工性、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柔软性或延展性，加入的低挥发性或挥发性可忽略的物质。的物质。经增塑的聚合物，其增塑的聚合物，其软化点化点(或流或流动温度温度)、TgTg、脆、脆性、硬度、拉伸性、硬度、拉伸强强度、度、弹性膜量下降；而耐寒性、性膜量下降；而耐寒性、柔柔顺性、断裂伸性、断裂伸长率会提高。率会提高。约约80808585的增塑剂用于的增塑剂用于PVCPVC塑料制品，其它用于塑料制品，其它用于纤维素树脂、醋酸乙烯树脂、纤维素树脂、醋酸乙烯树脂、ABSABS树脂和橡胶中。树脂和橡胶中。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 聚合物增塑示意图聚合物增塑示意图1 1增塑剂分子增塑剂分子 2 2聚合物分子聚合物分子3 3增塑剂与聚合物间的联结点增塑剂与聚合物间的联结点(2)(2)增塑剂的作用机理增塑剂的作用机理 与树脂的相容性好与树脂的相容性好增塑效率要高增塑效率要高 增塑效果要持久增塑效果要持久(1)增塑剂的应用性能增塑剂的应用性能 聚合物增塑示意图(2)增塑剂的作用机理 与树脂的相容填充剂与增强剂填充剂与增强剂 填充剂填充剂(填料填料)填充物料。填充剂和增强剂有时难以填充物料。填充剂和增强剂有时难以区别区别.目的目的:降低塑料消耗量和降低成本，但有时会降低塑料强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。度，有时也会起着增强和改进塑料物理性能的作用。填充剂填充剂 增量填充剂（也称惰性填充剂）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）增强剂（也称补强剂、活性填充剂）(1)(1)在橡胶中的应用在橡胶中的应用(2)(2)在塑料中的应用在塑料中的应用(3)(3)常用填充剂的特性及选择常用填充剂的特性及选择填充剂与增强剂 填充剂(填料)填充物料。填充剂和增强剂有 润滑剂润滑剂 润滑剂润滑剂为改进塑料溶体的流动性能，减少或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，而加入的剂引起）以及改进制品表面光亮度等，而加入的一类助剂。一类助剂。品种与选用品种与选用 润滑剂 润滑剂为改进塑料溶体的流动性能，减少或避免对设交联剂及偶联剂交联剂及偶联剂(1)(1)交联剂交联剂交联剂交联剂能使线型聚合物转变成网状或体型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，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。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、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、高温下的率、永久变形下降，耐热性、高温下的尺寸稳尺寸稳定性和耐化学药品性能提高。定性和耐化学药品性能提高。品种与选择品种与选择 交联剂及偶联剂(1)交联剂偶联剂偶联剂将性质差异很大的材料，通过化学或物理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。表面处理剂。有机硅烷类有机硅烷类 钛酸酯类钛酸酯类 偶联剂偶联剂 有机铬类偶联剂有机铬类偶联剂 锆类偶联剂锆类偶联剂 其他偶联剂（高级脂肪酸、醇、酯、其他偶联剂（高级脂肪酸、醇、酯、多异氰酯酯等）多异氰酯酯等）(2)(2)偶联剂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 其其它它助助剂剂 着色剂着色剂(色料色料):):使塑料着色的一种添加剂使塑料着色的一种添加剂防静防静电剂 阻燃阻燃剂 其它其它 发泡泡剂 开口开口剂 防防雾剂 塑塑炼（素（素炼）促）促进剂 再生活化再生活化剂 其它助剂 着色剂(色料):使塑料着色的一种添加剂根根据据制制品品用用途途，确确定定制制品品应应具有的性能、参数指标具有的性能、参数指标形状造型设计形状造型设计原料选择原料选择样品初步设计样品初步设计配方设计配方设计结构设计及模具设计结构设计及模具设计性能测试性能测试成本核算成本核算如如不不合合格格，反反馈馈，修修改改设设计计工艺设计工艺设计样品试制样品试制产出合格制品，编写设计说明书等技产出合格制品，编写设计说明书等技术文件术文件制品设计的一般流程制品设计的一般流程 配方设计配方设计根据制品用途，确定制品应具有的性能、参数指标形状造型设计原料高分子材料的配方设计方法高分子材料的配方设计方法(1)(1)配方中用量的表示方法配方中用量的表示方法(2)(2)配方设计方法配方设计方法单因素变量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多因素变量配方设计方法典型配方典型配方 高分子材料的配方设计方法(1)配方中用量的表示方法影响橡胶、塑料配方的性能因素影响橡胶、塑料配方的性能因素（1 1）影响橡胶配方的性能因素）影响橡胶配方的性能因素橡胶的物性橡胶的物性胶料的工艺性能胶料的工艺性能（2 2）影响塑料配方设计的主要因素）影响塑料配方设计的主要因素塑料与各组分的相容性塑料与各组分的相容性配方中各组分的关系配方中各组分的关系影响橡胶、塑料配方的性能因素（1）影响橡胶配方的性能因素