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同科橡胶塑料研究所

橡胶塑料材料与制品配方剖析、生产指导;橡胶塑料新材料的改性研究、新材料制品的...

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同科塑料研究所塑料配方设计的一些要点
发布时间:2011-04-27        浏览次数:285        返回列表
3.3 助剂的表面处理
与树脂良好的相容性是发挥助剂功效的关键。因此,必须设法提高或改善其与树脂的相容性,如采用表面活性剂、偶联剂或相容剂对其进行表面活化处理。
所有无机类添加剂经过表面处理,效果大都提高。尤其以粉末填料最为明显,其他还有玻璃纤维、无机阻燃剂等。
表面处理以偶联剂和相容剂为主,偶联剂有硅烷类、钛酸酯类和铝酸酯类,常用相容剂有所用树脂的马来酸酐接枝聚合物。
4 助剂的加入量
从改性效果看,有的助剂加入量越多越好,如阻燃剂、增韧剂、磁粉、阻隔材料等,有的助剂加入量有最佳值,如导电助剂形成到电通路后即可,再增加无效果;偶联剂,表面包覆即可;抗静电剂,在制品表面形成泄电荷层即可。在设计配方时,应该在能满足改性效果的前提下,添加量最小,以降低成本。
5 配方中各组分间的关系
配方中所选用的助剂在发挥自身作用的同时,应不影响或最小限度地影响其他助剂功效的发挥,最好能与其他助剂有协同作用,而无对抗作用。下面举出一些会产生协同作用或对抗作用的例子。
5.1 协同作用
5.1.1 抗老化配方
在抗老化的配方中,具有协同作用的有:两种羟基邻位取代基位阻不同的酚类抗氧剂;两种结构和活性不同的胺类抗氧剂;抗氧化性不同的胺类和酚类抗氧剂;全受阻酚类和亚磷酸酯类抗氧剂;半受阻酚类与硫酯类抗氧剂;受阻酚类抗氧剂和受阻胺类光稳定剂;受阻胺类光稳定剂与磷类抗氧剂;受阻胺类光稳定剂与紫外光吸收剂。
5.1.2 阻燃配方
在阻燃配方中,协同作用的例子也很多,主要有:
(1)在卤素/锑系复合阻燃体系中,卤系阻燃剂可与Sb2O3发生反应而生成SbX3,SbX3,因而隔离氧气从而达到增大阻燃效果的目的;
(2)在卤素/磷系复合阻燃体系中,两类阻燃剂也可以发生反应而生成PX3、PX2、POX3等高密度气体,这些气体起隔离氧气的作用。另外,两类阻燃剂还可分别在气相、液相中相互促进,从而提高阻燃效果。
5.2 对抗作用
5.2.1 防老化配方中
在防老化塑料配方中,对抗作用的例子很多,主要有:
(1)HALS类光稳定剂不与硫醚类辅抗氧剂并用,原因为硫醚类滋生的酸性成分抑制了HALS的光稳定作用。
(2)芳胺类和受阻酚类抗氧剂一般不与炭黑类紫外光屏蔽剂并用,因为炭黑对胺类或酚类的直接氧化有催化作用,抑制抗氧效果的发挥。
(3)常用的抗氧剂与某些含硫化物,特别是多硫化物之间,存在对抗作用。其原因也是多硫化物有助氧化作用。
(4)HALS不能与酸性助剂共用,酸性助剂会与碱性的HALS发生盐化反应,导致HALS失效;在酸性助剂存在时,一般只能选用紫外光吸收剂。
5.2.2 阻燃配方
在阻燃塑料配方中,也有对抗作用的例子,主要有:
(1)卤系阻燃剂与有机硅类阻燃剂并用,会降低阻燃效果;
(2)红磷阻燃剂与有机硅类阻燃剂并用,也存在对抗作用。
5.2.3 其他
(1)铅盐类助剂不能与含硫化合物的助剂一起使用,否则引起铅污染。因此在PVC加工配方中,硬脂酸铅润滑剂和硫醇类有机锡千万不要一起加入。
(2)硫醇锡类稳定剂不能用于铜电缆的绝缘层中,否则引起铜污染。
(3)在含有大量吸油性填料的配方中,油性助剂如DOP及润滑剂的加入量要相应增大。
6 保证配方中各组分混合均匀
配方中各组分的均分布是使配方能达到改性要求的保证,可采取下面的方法保证各组分的均匀分布:
(1)分次加入
对于填料加入量过大的配方,填料最好分两次加入:第一次在加料斗,第二次在中间侧加料口。如加150份氢氧化铝的无卤阻燃PE配方,就要分两次加入,否则不能造粒。
填料的偶联剂处理,一般以分三次喷入为佳,这样能达到分散均匀,偶联效果好。
(2)合理的加料顺序
PVC或填充母料的配方中,各种料的加料顺序很重要。如填充母料要先加填料,这样有利于在混合后的升温过程中除去其中的水份和后续的偶联处理。外润滑剂要后加,以免影响其他物料的均匀混合。
7 配方中一些组分的负面影响
设计配方时要全面考虑,加入的助剂在满足塑料的某种性能同时,应尽可能不影响其他性能。如高填充配方对复合材料的力学性能和加工性能影响很大,使其冲击强度和拉伸强度大幅度下降,加工流动性变差。如果制品对复合材料的某项性能有影响,在配方设计中要考虑补偿措施,如加入弹性体以减少对冲击性能的影响,加入润滑剂以改善加工性能。
7.1 抗冲击性
大部分无机材料和部分有机材料都降低材料的抗冲击性。为了降低对冲击强度的影响,设计配方时可以考虑加入弹性体或增韧剂。
7.2 透明性
大多数无机材料对透明性都有影响,折光指数与树脂相近的无机材料对透明性的影响较小。对主要用于HDPE塑料袋的透明填充母料,可选择对透明性影响较小的特殊品种的滑石粉。
有些有机化合物也影响塑料的透明性,如在PVC的增韧剂中,除MBS外,CPE、EVA、ACR都影响制品的透明性。
在无机阻燃材料中,只有胶体五氧化二锑不影响制品的透明性。
7.3 颜色
配方设计,一定要注意助剂本身的颜色及其变色性。有些助剂本身颜色很深,这会影响制品的颜色,难以制备浅色制品。如炭黑为黑色,只能制备深色制品;其他如石墨、红磷、二硫化钼、金属粉末及工业矿渣等本身都有颜色,选用时要注意。还有些助剂本身为白色,但在加工中因高温会变色,如硅灰石本身为白色,但填充到树脂中加工后就成浅灰色。
7.4 其他性能
塑料的导热改性一般为加入金属类和碳类导热剂,但此类导热剂又是导电剂,在提高导热性同时会提高导电性,从而影响绝缘性。对于同时要求绝缘和导热的塑料,不能加入具有导电性的导热剂,只能加入绝缘类导热剂,如陶瓷类金属氧化物。
8 配方应考虑加工性
配方要保证材料适当的加工性,并对加工设备和使用环境无不良影响。助剂必须具有良好的流动性及耐热性。此外,助剂对树脂的加工性影响要小;对设备的磨损和腐蚀应尽可能小,加工时不放出有毒气体,损害加工人员的健康。
8.1 流动性
(1)大部分无机填料都影响加工性,在加入量大时,需要相应加入加工助剂以补偿损失的流动性,如加入润滑剂等。
(2)有机助剂一般都能改善塑料的加工性,如十溴二苯醚、四溴双酚A阻燃剂都可改善塑料的加工流动性,尤其四溴双酚A的效果更明显。
(3)一般的PVC改性配方都需加入适量的润滑剂。
8.2 耐热性
除发泡剂、引发剂、交联剂因功能要求必须分解外,应保证助剂在加工温度不分解。
(1)氢氧化铝因分解温度低,不适合用于PP,只能用于PE中。
(2)四溴双酚A因分解温度低,不适合于ABS的阻燃改性。
(3)大部分有机染料分解温度低,不适合高温加工的工程塑料。
(4)香料的分解温度都较低(一般在150℃以下),只能用EVA等低加工温度的树脂为载体。
(5)改性塑料配方在加工过程中,都需要加入抗氧剂,以防止因螺杆的强烈剪切作用使其热分解而导致材料变黄。
9 卫生及环保要求
配方中的各类助剂应对操作者无害、对设备无害、对使用者无害、对环境无害。
9.1 卫生性
树脂和所选助剂应该无毒,或有害物含量在控制规定的范围内。
9.2 对环境的影响
所选组分在加工时及在制品中不能污染环境:
(1)铅盐不能用于上水管和电缆护套;
(2)玩具、食品包装膜必需用无毒的增塑剂。
(3)不能用镉、六价铬、汞等重金属;
(4)不能用目前法规中禁用的助剂如多溴联苯、多溴二苯醚等。
10 助剂的价格和来源
在保证质量的前提下,尽可能选低价格原料库存原料、本地产原料、国产原料和通用原料。