告訴你塑料改性配方中的四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)
改性塑料廠(chǎng)告訴你塑料改性配方中的四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)
塑料改性是通過(guò)添加助劑、填料等改變塑料性能,提高質(zhì)量的方法。同時(shí),塑料改性也是降低塑料成本的最有效方法。塑料改性中配方主要包括:選材、復配、用量以及混合方式,四個(gè)要素相互作用、既可以是相互輔助,也可以是相互抵消,因此,設計一個(gè)高性能、易加工、低成本的配方絕非易事。
樹(shù)脂的選擇
1、樹(shù)脂的品種與牌號
所選擇的目標樹(shù)脂與需要改性的目標性能具有最接近的性能:首先是在樹(shù)脂的品種上進(jìn)行主題篩選,如:改善樹(shù)脂的韌性,優(yōu)選ABS、SBS等樹(shù)脂;透明改性,樹(shù)脂首先要考慮選擇三大透明樹(shù)脂PS、PMMA、PC。
確定目標樹(shù)脂后,選擇樹(shù)脂的牌號。具體的牌號樹(shù)脂具有更具體的性能指標,會(huì )讓目標選擇具有更確定性。選擇樹(shù)脂:優(yōu)選大品牌,通用樹(shù)脂,確保后期采購樹(shù)脂更方便。
2、樹(shù)脂的復合性
所選擇的目標樹(shù)脂與主體樹(shù)脂的復合性,即所選擇的目標樹(shù)脂與主體樹(shù)脂具備相容性,能夠形成一體,不出現相分離。目標樹(shù)脂能夠發(fā)揮出改性的性能目標。
3、樹(shù)脂的黏度以及復合樹(shù)脂的流動(dòng)性
配方中,所選擇的目標樹(shù)脂的黏度與主體樹(shù)脂在黏度上要接近。選擇的目標樹(shù)脂黏度過(guò)大,會(huì )導致復合樹(shù)脂黏度大,改性塑料廠(chǎng)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(shù)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(xiàn)型分子、體型分子等。其中,高流動(dòng)性樹(shù)脂包括:PS、HIPS、ABS、PE、PP、PA等;低流動(dòng)性樹(shù)脂:PC、MPPO、PPS等;不流動(dòng)樹(shù)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(lèi)型的助劑具有不同的目標性能,所加入體系中的助劑能夠充分其預計功能,并達到目標規定指標。其中,規定指標一般為國家標準、國際標準,或客戶(hù)提出的性能要求。常見(jiàn)的目標樹(shù)脂改性的性能如下:
1)阻燃性:無(wú)機磷、有機鹵化物、有機磷化物、有機硅及氮化物等;改性塑料廠(chǎng)
2)增強:纖維和晶須兩大類(lèi):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(shù)脂,如:CPE、MBS、ACR、SBS、ABS、EVA、改性石油樹(shù)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度和沖擊強度越有益,如,就沖擊強度而言, 三氧化二銻的粒徑每減少1μm,沖擊強度就會(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(zhù)色劑的粒度越小,著(zhù)色力越高、遮蓋力越強、色澤越均勻。但,著(zhù)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)狀導電通路,達到同樣的導電效果加入炭黑的量降低。但同著(zhù)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。
對于纖維性助劑,助劑的纖維程度越高,增強效果越好。其中,助劑的纖維化程度可用長(cháng)徑比(L/D)表示。熔融狀態(tài)比粉末狀有利于保持長(cháng)徑比,減小斷纖幾率,因而也是較好的加入方式。
3、助劑與樹(shù)脂的相容性
樹(shù)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,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(shù)脂中層狀分布。提高樹(shù)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(shù)脂與助劑的相容性。常見(jiàn)偶聯(lián)劑包括:硅烷類(lèi)、鈦酸酯類(lèi)和鋁酸酯類(lèi);相容劑包括:樹(shù)脂對應的馬來(lái)酸酐接枝聚合物。需經(jīng)表面處理的助劑包括:無(wú)機類(lèi)添加劑和纖維類(lèi)助劑。
4、助劑加入的量
合適的助劑添加量既是提高目標樹(shù)脂至合適性能,也是立足與經(jīng)濟基礎的成本低。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(shù)脂與助劑的關(guān)系
助劑的加入不能導致樹(shù)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,這些都可導致解聚;同時(shí),助劑的酸堿性,應與樹(shù)脂的酸堿性要一致,否則會(huì )起兩者的反應。
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雜,主要概況:
1)相互獨立沒(méi)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)的效果低于其單獨加入的平均值,如:防老塑料配方中,硫醚類(lèi)輔抗氧劑與HALS類(lèi)光穩定劑不同時(shí)使用,因為硫醚類(lèi)滋生的酸性成分抑制了HALS的光穩定作用。
混合均勻
混合均勻是改性塑料廠(chǎng)塑料配方改性的基本要求,也是要求助劑在樹(shù)脂的形成均勻分布。助劑分布不均勻不僅不能提高原有樹(shù)脂的性能,還可能因為填料分布不均勻出現性能比純樹(shù)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(guò)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(mǎn)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:助劑耐熱性好,不發(fā)生蒸發(fā)流失、分解失活;形成的配方對設備的磨損和腐蝕小,無(wú)毒性氣體釋放,均可以作為考核的標準。
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。一般而言,無(wú)機填料加入都會(huì )導致流動(dòng)性能降低,需要補加流動(dòng)改性型進(jìn)行優(yōu)化。常見(jiàn)的有機助劑包括: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(shù)脂的加工溫度,加工溫度不超過(guò)助劑的分解溫度,確保助劑的穩定存在,體現改性性能;
加入一定量的抗氧化劑助劑,防止熱分解發(fā)生,影響樹(shù)脂的性能。一般而言,大部分有機染料分解溫度低,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(shù)脂為載體。
3、配方的環(huán)保性
配方的環(huán)保性包括:對人體、設備、環(huán)境以及使用者無(wú)害。人體衛生性--樹(shù)脂和所選助劑應該絕對無(wú)毒,或其含量控制在規定的范圍內。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(lái)源
塑料改性配方追求價(jià)格越低越好,實(shí)施過(guò)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(wú)需采購、來(lái)源穩定、性能清楚;
優(yōu)先使用國內原料:價(jià)格波動(dòng)受外匯、貿易政策等影響??;
優(yōu)先使用附近原料:減少庫存所需要的花費;
優(yōu)先選用通用原料:來(lái)源廣泛、性能比較穩定。
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