可以这么说凡是塑料，都可以通过改性的方法来提高塑料质量。而塑料改性是降低成本，提高性能最有效的方法。而此时就少不了改性配方的存在。

 

配方设计的关键在于选材、搭配、用量、混合四大要素，表面看起来简单，但其实包含了很多内在联系，要想设计出一个高性能、易加工、低价格的配方绝非易事。配方设计十大要点，一起来看！

 

 

树脂的选择

 

 

 

1品种

 

树脂要选择与改性目的性能最接近的品种，以节省加入助剂的使用量。如透明改性，树脂首先要考虑选择三大透明树脂PS、PMMA、PC。

 

2牌号

 

同一种树脂的牌号不同，其性能差别也很大，应该选择与改性目的性能最接近的牌号。如耐热改性PP，可在热变形温度100~140℃的PP牌号范围内选择，我们要选用本身耐热120℃的PP牌号。

 

 

3流动性

 

配方中各种塑化材料的粘度要接近，以保证加工流动性。对于粘度相差悬殊的材料，要加过渡料，以减小粘度梯度。如PA66增韧、阻燃配方中常加入PA6作为过渡料，PA6增韧、阻燃配方中常加入HDPE作为过渡料。

 

不同加工方法要求流动性不同。不同品种的塑料具有不同的流动性。可分为：高流动性塑料（PS、HIPS、ABS、PE、PP、PA）等；低流动性塑料（PC、MPPO、PPS）等；不流动性塑料（聚四氟乙烯、UHMWPE、PPO）等。

 

同一品种塑料也具有不同的流动性，主要原因为分子量、分子链分布的不同，所以同一种原料分为不同的牌号。不同的加工方法所需用的流动性不同，所以牌号分为注塑级、挤出级、吹塑级、压延级等。

 

不同加工方法与熔体流动指数的关系
加工方法	熔体流动指数（g/10min）
压制、挤出、压延	0.2~8
流延、吹塑	0.3~15
涂覆、滚塑	1~8
注塑	1~60

 

 

4树脂对助剂的选择性

 

如PPS不能加入含铅和含铜助剂，PC不能用三氧化锑，这些都可导致解聚。同时，助剂的酸碱性，应与树脂的酸碱性要一致，否则会起两者的反应。

 

 

 

 

助剂的选择

 

 

 

1目的

 

即所加入助剂能充分发挥其预计功效，并达到规定指标。（注：规定指标一般为产品的国家标准、国际标准，或客户提出的性能要求。）助剂的具体选择范围如下：

• 增韧——选弹性体、热塑性弹性体和刚性增韧材料；

• 增强——选玻璃纤维、碳纤维、晶须和有机纤维；

• 阻燃——溴类（普通溴系和环保溴系）、磷类、氮类、氮/磷复合类膨胀型阻燃剂、三氧化二锑、水合金属氢氧化物；

• 抗静电——各类抗静电剂；

• 导电——碳类（炭黑、石墨、碳纤维、碳纳米管）、金属纤维和金属粉、金属氧化物；

• 磁性——铁氧体磁粉、稀土磁粉包括钐钴类（SmCo5或Sm2Co17）、钕铁硼类(NdFeB)、钐铁氮类(SmFeN)以及铝镍钴类磁粉三大类；

• 导热——金属纤维和金属粉末、金属氧化物、氮化物和碳化物；碳类材料如炭黑、碳纤维、石墨和碳纳米管；半导体材料如硅、硼；

• 耐热——玻璃纤维、无机填料、耐热剂如取代马来酰亚胺类和β晶型成核剂；

• 透明——成核剂，对PP而言α晶型成核剂的山梨醇系列Millad 3988效果最好；

• 耐磨——石墨、二硫化钼、铜粉等；

• 绝缘——煅烧高岭土；

• 阻隔——云母、蒙脱土、石英等。

 

 

2助剂对树脂具有选择性

 

红磷阻燃剂对PA、PBT、PET有效；氮系阻燃剂对含氧类有效，如PA、PBT、PET等；成核剂对共聚聚丙烯效果好；玻璃纤维耐热改性对结晶性塑料效果好，对非晶型塑料效果差；炭黑填充导电塑料，在结晶性树脂中效果好。

 

 

 

助剂的形态

 

 

同一种成分的助剂，其形态不同，对改性作用的发挥影响很大。

 

1形状

 

纤维状助剂的增强效果好。助剂的纤维化程度可用长径比表示，L/D越大、增强效果越好，这就是为什么我们加玻璃纤维要从排气孔加入。熔融状态比粉末状有利于保持长径比，减小断纤几率。圆球状助剂的增韧效果好、光亮度高。硫酸钡为典型的圆球状助剂，因此高光泽PP的填充选用硫酸钡，小幅度刚性增韧也可用硫酸钡。

 

2助剂的粒度

 

目数	μm
20	833
80	175
100	147
150	104
200	74
325	43
400	38
625	20
1250	10
2500	5
12500	1

注：目数为每平方英寸筛网上的筛孔数目。

 

1）助剂粒度对力学性能的影响

粒度越小，对填充材料的拉伸强度和冲击强度越有益。如，就冲击强度而言, 三氧化二锑的粒径每减少1μm，冲击强度就会增加1倍。

 

2）助剂粒度对阻燃性能的影响

阻燃剂的粒度越小，阻燃效果就越好。如，ABS中加入4%粒度为45μm的三氧化二锑与加入1%粒度为0.03μm的三氧化二锑阻燃效果相同。

 

3）助剂粒度对配色的影响

着色剂的粒度越小，着色力越高、遮盖力越强、色泽越均匀。但着色剂的粒度不是越小越好，存在一个极限值，而且对不同性能的极限值不同。

 

4）助剂粒度对导电性能的影响

以炭黑为例，其粒度越小，越易形成网状导电通路，达到同样的导电效果加入炭黑的量降低。但同着色剂一样，粒度也有一个极限值，粒度太小易于聚集而难于分散，效果反倒不好。

 

 

3表面处理

 

助剂与树脂的相容性要好，这样才能保证助剂与树脂按预想的结构进行分散，保证设计指标的完成，保证在使用寿命内其效果持久发挥，耐抽提、耐迁移、耐析出。大部分配方要求助剂与树脂均匀分散，对阻隔性配方则希望助剂在树脂中层状分布。

 

除表面活性剂等少数助剂外，与树脂良好的相容性是发挥其功效和提高添加量的关键。因此，必须设法提高或改善其相容性，如采用相容剂或偶联剂进行表面活化处理等。

 

所有无机类添加剂的表面经过处理后，改性效果都会提高。尤其以填料最为明显，其它还有玻璃纤维、无机阻燃剂等。

 

表面处理以偶联剂和相容剂为主，偶联剂具体如硅烷类、钛酸酯类和铝酸酯类，相容剂为树脂对应的马来酸酐接枝聚合物。

                               

 

 

 

助剂的加入量

 

 

• 有的助剂加入量越多越好：如阻燃剂、增韧剂、磁粉、阻隔剂等。

 

• 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，再加入无效果；偶联剂，表面包覆即可，再加无用；抗静电剂，在制品表面形成泄电荷层即可。

 

 

 

 

助剂与其它组分关系

 

 

在一个具体配方中，为达到不同的目的，可能加入很多种类的助剂，这些助剂之间的相互关系很复杂。

 

1协同作用

 

协同作用是指塑料配方中两种或两种以上的添加剂一起加入时的效果高于其单独加入的平均值。

 

2对抗作用

 

对抗作用是指塑料配方中两种或两种以上的添加剂一起加入时的效果低于其单独加入的平均值。在防老化塑料配方中，对抗作用的例子很多，如：HALS类光稳定剂不与硫醚类辅抗氧剂并用，原因是硫醚类滋生的酸性成分抑制了HALS的光稳定作用。

 

 

 

 

混合均匀

 

 

 

1有些组分要分次加入

 

对于填料加入量太大的配方，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。（注：对于填料的偶联剂处理，一般要分三次喷入方可分散均匀，偶联效果好。）

 

2合理排布加料顺序

 

在PVC或填充母料的配方中，各种料的加料顺序很主要。填充母料配方中，要先加填料，混合升温后可除去其中的水份，有利于后续的偶联处理。在PVC配方中，外润滑剂要后加，以免影响其它物料的均匀混合。

 

 

 

 

混合均匀

 

 

所设计的配方应该不劣化或最小限定地影响树脂的基本物理机械性能，最起码要保留原有的性能，最好能顺便提高原树脂的某些性能。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，冲击强度和拉伸强度都大幅度下降，加工流动性变差。如果制品对复合材料的力学性能有具体要求，在配方中要做具体补偿，如加入弹性体材料弥补冲击性能，加入润滑剂改善加工性能。

 

 

 

 

配方应具可加工性

 

 

配方要保证适当的可加工性能，以保证制品的成型，并对加工设备和使用环境无不良影响。复合材料中助剂的耐热性要好，在加工温度下不发生蒸发、分解（交联剂、引发剂和发泡剂除外）；助剂的加入对树脂的原加工性能影响要小；所加入助剂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。

 

1流动性

 

大部分无机填料都影响加工性，如加入量大，需要相应加入加工改性剂以补偿损失的流动性，如加入润滑剂等。有机助剂一般都促进加工性，如十溴二苯醚、四溴双酚A阻燃剂都可促进加工流动性，尤其四溴双酚A的效果更明显。一般的改性配方都需加入适量的润滑剂。

 

2耐热性

 

保证助剂在加工过程中不要分解，除发泡剂、引发剂、交联剂因功能要求必须要分解外。还要注意以下几点：氢氧化铝因分解温度低，不适合于PP中使用，只能用于PE中；四溴双酚A因分解温度低，不适合于ABS的阻燃；大部分有机染料分解温度低，不适合高温加工的工程塑料；香料的分解温度都低，一般在150℃以下，只能用EVA等低加工温度的树脂为载体；改性塑料配方因加工过程中剪切作用强烈，都需要加入抗氧剂，以防止热分解发生，而导致原料变黄。

 

 

 

配方的环保性

 

 

具体要求为配方中的各类助剂对操纵者无害、对设备无害、对使用者无害、对接触环境无害。

 

• 人体卫生性——树脂和所选助剂应该绝对无毒，或其含量控制在规定的范围内。

 

• 对环境污染——所选组分不能污染环境。

 

 

 

 

助剂的价格和来源

 

 

在满足配方的上述要求基础上，配方的价格当然越低越好。具体应遵循以下原则：

• 尽可能选择低价格原料——降低产品成本；

 

• 尽可能选库存原料——不用购买；

 

• 尽可能选当地产原料——运输费低，可减少库存量，节省流动资金；

 

• 尽可能选国产原料——进口原料受外汇、贸易政策、运输时间等因素影响大；

 

• 尽可能选通用原料——新原料经销单位少，不易买到，而且性能不稳定。