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改性尼龍塑料配方應(yīng)注意的四點(diǎn)
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發(fā)表時(shí)間：2022-12-30 14:40:46
塑料配方應(yīng)注意的四點(diǎn)： 
樹脂的選擇
1、樹脂的品種與牌號
所選擇的目標(biāo)樹脂與需要改性的目標(biāo)性能具有最接近的性能：首先是在樹脂的品種上進(jìn)行主題篩選，如：改善樹脂的韌性，優(yōu)選ABS、SBS等樹脂；透明改性，樹脂首先要考慮選擇三大透明樹脂PS、PMMA、PC。
確定目標(biāo)樹脂后，選擇樹脂的牌號。具體的牌號樹脂具有更具體的性能指標(biāo)，會(huì)讓目標(biāo)選擇具有更確定性。選擇樹脂：優(yōu)選大品牌，通用樹脂，確保后期采購樹脂更方便。
2、樹脂的復(fù)合性
所選擇的目標(biāo)樹脂與主體樹脂的復(fù)合性，即所選擇的目標(biāo)樹脂與主體樹脂具備相容性，能夠形成一體，不出現(xiàn)相分離。目標(biāo)樹脂能夠發(fā)揮出改性的性能目標(biāo)。
3、樹脂的黏度以及復(fù)合樹脂的流動(dòng)性
配方中，所選擇的目標(biāo)樹脂的黏度與主體樹脂在黏度上要接近。選擇的目標(biāo)樹脂黏度過大，會(huì)導(dǎo)致復(fù)合樹脂黏度大，需要添加改性劑，以減少黏度梯度。如：PA66增韌改性，阻燃配方中添加PA6為改性劑；PA6增韌改性，阻燃配方重加入HDPE作為改性劑。
黏度的變化會(huì)影響其流動(dòng)性變化，從而最終影響加工方式的變化，如：注塑級、擠出級、吹塑級、壓延級等。而同一樹脂影響其流動(dòng)性的主要原因在于分子量大小、分子鏈的排布如：線型分子、體型分子等。其中，高流動(dòng)性樹脂包括：PS、HIPS、ABS、PE、PP、PA等；低流動(dòng)性樹脂：PC、MPPO、PPS等；不流動(dòng)樹脂：聚四氟乙烯、UHMWPE、PPO等。
助劑的選擇
1、目的性選擇助劑
不同類型的助劑具有不同的目標(biāo)性能，所加入體系中的助劑能夠充分其預(yù)計(jì)功能，并達(dá)到目標(biāo)規(guī)定指標(biāo)。其中，規(guī)定指標(biāo)一般為國家標(biāo)準(zhǔn)、國際標(biāo)準(zhǔn)，或客戶提出的性能要求。常見的目標(biāo)樹脂改性的性能如下：
1）阻燃性：無機(jī)磷、有機(jī)鹵化物、有機(jī)磷化物、有機(jī)硅及氮化物等；
2）增強(qiáng)：纖維和晶須兩大類：玻璃纖維、石棉纖維、碳纖維、晶須、石英纖維、石墨纖維及陶瓷纖維等；PAN纖維、聚乙烯纖維、PA纖維、PC纖維、PVC纖維及聚酯纖維等；硼纖維及鋁、鈦、鈣等金屬晶須等
3）增韌：高抗沖擊樹脂，如：CPE、MBS、ACR、SBS、ABS、EVA、改性石油樹脂（MPR）等；高抗沖擊橡膠，如：乙丙橡膠（EPR）、三元乙丙橡膠（EPDM）、丁腈膠（NBR）、丁苯膠、天然膠、順丁膠、氯丁膠、聚異丁烯及丁二烯膠等。
4）耐磨性：石墨、MoS2、二氧化硅等；
5）可降解性：淀粉填充、降解添加劑等；
2、助劑的形態(tài)對復(fù)合性能影響
同樣的助劑，其形態(tài)分布也有不同，相對于改性作用的影響也不一樣。對于粉末性助劑，關(guān)鍵的影響因素是其的粒度。
1）粒度越小，對填充材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度越有益，如，就沖擊強(qiáng)度而言, 三氧化二銻的粒徑每減少1μm，沖擊強(qiáng)度就會(huì)增加1倍；
2）阻燃劑的粒度越小，阻燃效果就越好，如，ABS中加入4%粒度為45μm的三氧化二銻與加入1%粒度為0.03μm的三氧化二銻阻燃效果相同；
3）著色劑的粒度越小，著色力越高、遮蓋力越強(qiáng)、色澤越均勻。但，著色劑的粒度不是越小越好，存在一個(gè)極限值，而且對不同性能的極限值不同；
4）以炭黑為例，其粒度越小，越易形成網(wǎng)狀導(dǎo)電通路，達(dá)到同樣的導(dǎo)電效果加入炭黑的量降低。但同著色劑一樣，粒度也有一個(gè)極限值，粒度太小易于聚集而難于分散，效果反倒不好。
注：目數(shù)為每平方英寸篩網(wǎng)上的篩孔數(shù)目。
對于纖維性助劑，助劑的纖維程度越高，增強(qiáng)效果越好。其中，助劑的纖維化程度可用長徑比（L/D）表示。熔融狀態(tài)比粉末狀有利于保持長徑比，減小斷纖幾率，因而也是較好的加入方式。
3、助劑與樹脂的相容性
樹脂和助劑之間良好的相容性是保證助劑性能良好發(fā)揮的重要基礎(chǔ)，保證其在使用期間良好的耐久性、耐抽提、耐遷移以及耐析出。良好的相容性是基本要求，即使是阻隔性配方也要求助劑在樹脂中層狀分布。提高樹脂相容性的主要方法：
1）相容性助劑的加入，如：表面活性劑，添加量以發(fā)揮其最佳功效為佳。
2）表面處理：以相容劑或偶聯(lián)劑為表面處理劑，提高樹脂與助劑的相容性。常見偶聯(lián)劑包括：硅烷類、鈦酸酯類和鋁酸酯類；相容劑包括：樹脂對應(yīng)的馬來酸酐接枝聚合物。需經(jīng)表面處理的助劑包括：無機(jī)類添加劑和纖維類助劑。
4、助劑加入的量
合適的助劑添加量既是提高目標(biāo)樹脂至合適性能，也是立足與經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)的成本低。對于不同的助劑添加量要求不同：1)、阻燃劑、增韌劑、磁粉、阻隔劑等，性能角度雖然添加量越多越好，但是，也要核定成本；2)、導(dǎo)電助劑，一般形成電路通路即可；3)、抗靜電劑，表面形成泄電荷層即可；3)、偶聯(lián)劑，形成表面包覆即可。
5、樹脂與助劑的關(guān)系
助劑的加入不能導(dǎo)致樹脂的本身性能變質(zhì)，如：PPS不能加入含鉛和含銅助劑，PC不能用三氧化銻，這些都可導(dǎo)致解聚；同時(shí)，助劑的酸堿性，應(yīng)與樹脂的酸堿性要一致，否則會(huì)起兩者的反應(yīng)。
6、助劑與其他組分的關(guān)系
一個(gè)配方中，為了同時(shí)兼顧多個(gè)目的，需要加入多種不同的助劑。助劑的相互作用就非常復(fù)雜，主要概況：
1）相互獨(dú)立沒有影響；
2）協(xié)同作用：配方重的多個(gè)助劑互相促進(jìn)，使總體效果高于單個(gè)助劑的平均值；
3）相互消除：兩種或兩種以上的添加劑一起加入時(shí)的效果低于其單獨(dú)加入的平均值，如：防老塑料配方中，硫醚類輔抗氧劑與HALS類光穩(wěn)定劑不同時(shí)使用，因?yàn)榱蛎杨愖躺乃嵝猿煞忠种屏薍ALS的光穩(wěn)定作用。
混合均勻
混合均勻是塑料配方改性的基本要求，也是要求助劑在樹脂的形成均勻分布。助劑分布不均勻不僅不能提高原有樹脂的性能，還可能因?yàn)樘盍戏植疾痪鶆虺霈F(xiàn)性能比純樹脂的性能更差。如：使用填料對材料的力學(xué)性能和加工性能，分散不均勻，不僅力學(xué)性能大幅度降低，加工性能也會(huì)受影響。提高助劑的均勻混合常用方式：
1）合理排序所加入的填料，如：偶聯(lián)處理過程中，填料先進(jìn)，升溫脫水后，再加入偶聯(lián)劑；
2）組分要分主次次序加入體系中，大批量的填料可以分成多批次加入，便于混合均勻。偶聯(lián)劑處理，一般要分三次噴入方可分散均勻，偶聯(lián)效果好。
配方的選擇
配方可加工性即改性塑料配方具有可加工性，是滿足成型塑料改性后兼具制品成型的保重。對于配方可加工性的主要體現(xiàn)：助劑耐熱性好，不發(fā)生蒸發(fā)流失、分解失活；形成的配方對設(shè)備的磨損和腐蝕小，無毒性氣體釋放，均可以作為考核的標(biāo)準(zhǔn)。
1、改性后塑料的流動(dòng)性
塑料的流動(dòng)性是影響塑料加工性能的主要方面，也是選擇采用何種塑料加工方式的重要依據(jù)。一般而言，無機(jī)填料加入都會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)性能降低，需要補(bǔ)加流動(dòng)改性型進(jìn)行優(yōu)化。常見的有機(jī)助劑包括：十溴二苯醚、四溴雙酚A。
2、耐熱性
耐熱性按照兩個(gè)方面考量：
降低樹脂的加工溫度，加工溫度不超過助劑的分解溫度，確保助劑的穩(wěn)定存在，體現(xiàn)改性性能；
加入一定量的抗氧化劑助劑，防止熱分解發(fā)生，影響樹脂的性能。一般而言，大部分有機(jī)染料分解溫度低，不適合高溫加工的工程塑料；香料的分解溫度都低，一般在150℃以下，只能用EVA等低加工溫度的樹脂為載體。
3、配方的環(huán)保性
配方的環(huán)保性包括：對人體、設(shè)備、環(huán)境以及使用者無害。人體衛(wèi)生性--樹脂和所選助劑應(yīng)該絕對無毒，或其含量控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。對環(huán)境污染--所選組分不能污染環(huán)境。
4、成本價(jià)格和來源
塑料改性配方追求價(jià)格越低越好，實(shí)施過程中對于助劑的使用按以下原則：
優(yōu)先使用低價(jià)格原料；
優(yōu)先使用已有的原料：無需采購、來源穩(wěn)定、性能清楚；
優(yōu)先使用國內(nèi)原料：價(jià)格波動(dòng)受外匯、貿(mào)易政策等影響小；
優(yōu)先使用附近原料：減少庫存所需要的花費(fèi)；
優(yōu)先選用通用原料：來源廣泛、性能比較穩(wěn)定。
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1、樹脂的品種與牌號
所選擇的目標(biāo)樹脂與需要改性的目標(biāo)性能具有最接近的性能：首先是在樹脂的品種上進(jìn)行主題篩選，如：改善樹脂的韌性，優(yōu)選ABS、SBS等樹脂；透明改性，樹脂首先要考慮選擇三大透明樹脂PS、PMMA、PC。
確定目標(biāo)樹脂后，選擇樹脂的牌號。具體的牌號樹脂具有更具體的性能指標(biāo)，會(huì)讓目標(biāo)選擇具有更確定性。選擇樹脂：優(yōu)選大品牌，通用樹脂，確保后期采購樹脂更方便。
2、樹脂的復(fù)合性
所選擇的目標(biāo)樹脂與主體樹脂的復(fù)合性，即所選擇的目標(biāo)樹脂與主體樹脂具備相容性，能夠形成一體，不出現(xiàn)相分離。目標(biāo)樹脂能夠發(fā)揮出改性的性能目標(biāo)。
3、樹脂的黏度以及復(fù)合樹脂的流動(dòng)性
配方中，所選擇的目標(biāo)樹脂的黏度與主體樹脂在黏度上要接近。選擇的目標(biāo)樹脂黏度過大，會(huì)導(dǎo)致復(fù)合樹脂黏度大，需要添加改性劑，以減少黏度梯度。如：PA66增韌改性，阻燃配方中添加PA6為改性劑；PA6增韌改性，阻燃配方重加入HDPE作為改性劑。
黏度的變化會(huì)影響其流動(dòng)性變化，從而最終影響加工方式的變化，如：注塑級、擠出級、吹塑級、壓延級等。而同一樹脂影響其流動(dòng)性的主要原因在于分子量大小、分子鏈的排布如：線型分子、體型分子等。其中，高流動(dòng)性樹脂包括：PS、HIPS、ABS、PE、PP、PA等；低流動(dòng)性樹脂：PC、MPPO、PPS等；不流動(dòng)樹脂：聚四氟乙烯、UHMWPE、PPO等。
| 不同加工方法與熔體流動(dòng)指數(shù)的關(guān)系 | |
| 加工方法 | 熔體流動(dòng)指數(shù)（g/10min） |
| 壓制、擠出、壓延 | 0.2~8 |
| 流延、吹塑 | 0.3~15 |
| 涂覆、滾塑 | 1~8 |
| 注塑 | 1~60 |
助劑的選擇
1、目的性選擇助劑
不同類型的助劑具有不同的目標(biāo)性能，所加入體系中的助劑能夠充分其預(yù)計(jì)功能，并達(dá)到目標(biāo)規(guī)定指標(biāo)。其中，規(guī)定指標(biāo)一般為國家標(biāo)準(zhǔn)、國際標(biāo)準(zhǔn)，或客戶提出的性能要求。常見的目標(biāo)樹脂改性的性能如下：
1）阻燃性：無機(jī)磷、有機(jī)鹵化物、有機(jī)磷化物、有機(jī)硅及氮化物等；
2）增強(qiáng)：纖維和晶須兩大類：玻璃纖維、石棉纖維、碳纖維、晶須、石英纖維、石墨纖維及陶瓷纖維等；PAN纖維、聚乙烯纖維、PA纖維、PC纖維、PVC纖維及聚酯纖維等；硼纖維及鋁、鈦、鈣等金屬晶須等
3）增韌：高抗沖擊樹脂，如：CPE、MBS、ACR、SBS、ABS、EVA、改性石油樹脂（MPR）等；高抗沖擊橡膠，如：乙丙橡膠（EPR）、三元乙丙橡膠（EPDM）、丁腈膠（NBR）、丁苯膠、天然膠、順丁膠、氯丁膠、聚異丁烯及丁二烯膠等。
4）耐磨性：石墨、MoS2、二氧化硅等；
5）可降解性：淀粉填充、降解添加劑等；
2、助劑的形態(tài)對復(fù)合性能影響
同樣的助劑，其形態(tài)分布也有不同，相對于改性作用的影響也不一樣。對于粉末性助劑，關(guān)鍵的影響因素是其的粒度。
1）粒度越小，對填充材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度越有益，如，就沖擊強(qiáng)度而言, 三氧化二銻的粒徑每減少1μm，沖擊強(qiáng)度就會(huì)增加1倍；
2）阻燃劑的粒度越小，阻燃效果就越好，如，ABS中加入4%粒度為45μm的三氧化二銻與加入1%粒度為0.03μm的三氧化二銻阻燃效果相同；
3）著色劑的粒度越小，著色力越高、遮蓋力越強(qiáng)、色澤越均勻。但，著色劑的粒度不是越小越好，存在一個(gè)極限值，而且對不同性能的極限值不同；
4）以炭黑為例，其粒度越小，越易形成網(wǎng)狀導(dǎo)電通路，達(dá)到同樣的導(dǎo)電效果加入炭黑的量降低。但同著色劑一樣，粒度也有一個(gè)極限值，粒度太小易于聚集而難于分散，效果反倒不好。
| 目數(shù) | μm |
| 20 | 833 |
| 80 | 175 |
| 100 | 147 |
| 150 | 104 |
| 200 | 74 |
| 325 | 43 |
| 400 | 38 |
| 625 | 20 |
| 1250 | 10 |
| 2500 | 5 |
| 12500 | 1 |
注：目數(shù)為每平方英寸篩網(wǎng)上的篩孔數(shù)目。
對于纖維性助劑，助劑的纖維程度越高，增強(qiáng)效果越好。其中，助劑的纖維化程度可用長徑比（L/D）表示。熔融狀態(tài)比粉末狀有利于保持長徑比，減小斷纖幾率，因而也是較好的加入方式。
3、助劑與樹脂的相容性
樹脂和助劑之間良好的相容性是保證助劑性能良好發(fā)揮的重要基礎(chǔ)，保證其在使用期間良好的耐久性、耐抽提、耐遷移以及耐析出。良好的相容性是基本要求，即使是阻隔性配方也要求助劑在樹脂中層狀分布。提高樹脂相容性的主要方法：
1）相容性助劑的加入，如：表面活性劑，添加量以發(fā)揮其最佳功效為佳。
2）表面處理：以相容劑或偶聯(lián)劑為表面處理劑，提高樹脂與助劑的相容性。常見偶聯(lián)劑包括：硅烷類、鈦酸酯類和鋁酸酯類；相容劑包括：樹脂對應(yīng)的馬來酸酐接枝聚合物。需經(jīng)表面處理的助劑包括：無機(jī)類添加劑和纖維類助劑。
4、助劑加入的量
合適的助劑添加量既是提高目標(biāo)樹脂至合適性能，也是立足與經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)的成本低。對于不同的助劑添加量要求不同：1)、阻燃劑、增韌劑、磁粉、阻隔劑等，性能角度雖然添加量越多越好，但是，也要核定成本；2)、導(dǎo)電助劑，一般形成電路通路即可；3)、抗靜電劑，表面形成泄電荷層即可；3)、偶聯(lián)劑，形成表面包覆即可。
5、樹脂與助劑的關(guān)系
助劑的加入不能導(dǎo)致樹脂的本身性能變質(zhì)，如：PPS不能加入含鉛和含銅助劑，PC不能用三氧化銻，這些都可導(dǎo)致解聚；同時(shí)，助劑的酸堿性，應(yīng)與樹脂的酸堿性要一致，否則會(huì)起兩者的反應(yīng)。
6、助劑與其他組分的關(guān)系
一個(gè)配方中，為了同時(shí)兼顧多個(gè)目的，需要加入多種不同的助劑。助劑的相互作用就非常復(fù)雜，主要概況：
1）相互獨(dú)立沒有影響；
2）協(xié)同作用：配方重的多個(gè)助劑互相促進(jìn)，使總體效果高于單個(gè)助劑的平均值；
3）相互消除：兩種或兩種以上的添加劑一起加入時(shí)的效果低于其單獨(dú)加入的平均值，如：防老塑料配方中，硫醚類輔抗氧劑與HALS類光穩(wěn)定劑不同時(shí)使用，因?yàn)榱蛎杨愖躺乃嵝猿煞忠种屏薍ALS的光穩(wěn)定作用。
混合均勻
混合均勻是塑料配方改性的基本要求，也是要求助劑在樹脂的形成均勻分布。助劑分布不均勻不僅不能提高原有樹脂的性能，還可能因?yàn)樘盍戏植疾痪鶆虺霈F(xiàn)性能比純樹脂的性能更差。如：使用填料對材料的力學(xué)性能和加工性能，分散不均勻，不僅力學(xué)性能大幅度降低，加工性能也會(huì)受影響。提高助劑的均勻混合常用方式：
1）合理排序所加入的填料，如：偶聯(lián)處理過程中，填料先進(jìn)，升溫脫水后，再加入偶聯(lián)劑；
2）組分要分主次次序加入體系中，大批量的填料可以分成多批次加入，便于混合均勻。偶聯(lián)劑處理，一般要分三次噴入方可分散均勻，偶聯(lián)效果好。
配方的選擇
配方可加工性即改性塑料配方具有可加工性，是滿足成型塑料改性后兼具制品成型的保重。對于配方可加工性的主要體現(xiàn)：助劑耐熱性好，不發(fā)生蒸發(fā)流失、分解失活；形成的配方對設(shè)備的磨損和腐蝕小，無毒性氣體釋放，均可以作為考核的標(biāo)準(zhǔn)。
1、改性后塑料的流動(dòng)性
塑料的流動(dòng)性是影響塑料加工性能的主要方面，也是選擇采用何種塑料加工方式的重要依據(jù)。一般而言，無機(jī)填料加入都會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)性能降低，需要補(bǔ)加流動(dòng)改性型進(jìn)行優(yōu)化。常見的有機(jī)助劑包括：十溴二苯醚、四溴雙酚A。
2、耐熱性
耐熱性按照兩個(gè)方面考量：
降低樹脂的加工溫度，加工溫度不超過助劑的分解溫度，確保助劑的穩(wěn)定存在，體現(xiàn)改性性能；
加入一定量的抗氧化劑助劑，防止熱分解發(fā)生，影響樹脂的性能。一般而言，大部分有機(jī)染料分解溫度低，不適合高溫加工的工程塑料；香料的分解溫度都低，一般在150℃以下，只能用EVA等低加工溫度的樹脂為載體。
3、配方的環(huán)保性
配方的環(huán)保性包括：對人體、設(shè)備、環(huán)境以及使用者無害。人體衛(wèi)生性--樹脂和所選助劑應(yīng)該絕對無毒，或其含量控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。對環(huán)境污染--所選組分不能污染環(huán)境。
4、成本價(jià)格和來源
塑料改性配方追求價(jià)格越低越好，實(shí)施過程中對于助劑的使用按以下原則：
優(yōu)先使用低價(jià)格原料；
優(yōu)先使用已有的原料：無需采購、來源穩(wěn)定、性能清楚；
優(yōu)先使用國內(nèi)原料：價(jià)格波動(dòng)受外匯、貿(mào)易政策等影響小；
優(yōu)先使用附近原料：減少庫存所需要的花費(fèi)；
優(yōu)先選用通用原料：來源廣泛、性能比較穩(wěn)定。
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