郑州大学：塑料成型工艺学郑国强——第三章成型用物料ppt课件

1、第三章 成型用物料及其配制内容简介： 塑料用树脂、助剂的根本性能，不同形状原料的配制方法。本章重点： 粒料的配制和粉料的配制及其目的改善工艺性能、改善制品性能或降低消费本钱。3.2 粉料和粒料的组成在塑料成型加工中，压延和挤出都可采用粉料。普通配制粉料是把各组分混合分散均匀，因此这种粉料也称作干混料。不论是粉料还是粒料，都是聚合物和助剂两类物质组成的。其中聚合物是主要成分，助剂那么是为使复合物或其制品具有某种特性或者易于加工而参与的一些物质。常用的塑料助剂种类很多，主要有增塑剂、稳定剂、加工助剂、冲击改性剂、填充剂、加强剂、着色剂、光滑剂、防静电剂、阻燃剂、防霉剂等20多类。加至塑料中的助剂是

2、随制品的不同要求而定的，并不是各类都需求，参与的各类助剂必需以相互发扬协同效应为要那么，切忌彼此抑制。3.2.1 聚合物(树脂) 聚合物的作用和要求： 聚合物就是塑料的主要成分，所以它决议了制品的根本性能。在塑料制品中，聚合物应成为均一的延续相，其作用在于将各种助剂粘结成一个整体，从而具有一定的物理力学性能。由聚合物与助剂配制成复合物需求有良好的成型工艺性能，例如，在成型过程中，普通应在一定的温度、压力下具有可塑性(延续流动的行为)。 从配料的角度来思索，对聚合物的选择要求主要是相对分子质量大小及其分布、颗粒大小、构造和它们与增塑剂、溶剂等相互作用的难易等。凡相对分子质量偏高，颗粒构造严密，以

3、及与增塑剂和溶剂作用较难的，那么配制时即需较高的温度、较强的外作用力和较长的作用时间。 常用的聚合物树脂有： PE聚乙烯、PVC聚氯乙烯、PP聚丙烯、PS聚苯乙烯、ABS丙烯丁二烯苯乙烯共聚物、PA聚酰胺、PC聚碳酸脂、PMMA聚甲基丙烯酯甲酯、POM聚甲醛、PPO聚苯醚、PPS聚苯硫醚、PUR聚氨酯、PSU聚砜、PF酚醛树脂、PTFE聚四氟乙烯等3.2.2 增塑剂 增塑剂的作用： 为降低塑料的软化温度范围、降低玻璃化转变温度和提高其加工性，柔韧性或延展性，参与的低挥发性或挥发性可忽略的、能使聚合物分子链间作用力减弱的物质称为增塑剂，而这种作用那么称为增塑作用。增塑剂通常是一类对热和化学试剂都

4、很稳定的有机物，大多是挥发性低的液体，少数那么是熔点较低的固体，而且至少在一定范围内能与聚合物相容(混合后不会离析)。经过增塑的聚合物，其软化点(或流动温度)、玻璃化温度、脆性、硬度、拉伸强度、弹性模量等均将下降，而耐寒性、柔顺性、断裂伸长率等那么会提高。目前工业上大量运用增塑剂的聚合物只需聚氯乙烯、醋酸纤维、硝酸纤维等少数几种。其中主要是聚氯乙烯，所耗增塑剂占其总产量的80以上。因此，以下将着重讨论聚氯乙烯的增塑剂。但所述的原理部分对其它塑料也同样适用。 分子链增塑剂衔接点增塑模型增塑剂的运用：实践采用的增塑剂，除要求它们对聚合物的相容性好、增塑效率高、挥发度低、化学稳定性高、对光、热稳定性

5、好等外，还要求无色、无臭、无毒、不燃、吸水量低，在水、油、溶剂等中的溶解度和迁移性小、介电性能好，在室温暖低温下制品外观和手感好耐霉菌及污染以及价廉等。要求一种增塑剂同时兼具这些性能是困难的，但其中相容性好和挥发度低是最根本的要求，在运用时，应在满足这两项要求后再按详细情况作适中选择，在多数情况下，常将几种增塑剂混用来到达要求。聚合物与增塑剂的相容性：由于增塑剂对聚合物的作用是发生在它们分子之间的。因此，最重要的要求是它们之间应该有相容性，即彼此之间有互溶性。 相容性好的可作为主增塑剂，能单独运用；增塑剂不易析出。相容性差的对聚合物的亲合力差，只能与主增塑剂共用。增塑剂的效率：它是从改动聚合物

6、的一定量的物理性能所需参与增塑剂的量作为标志的。选择的物理性能目的可以不同，如用弹性模量、柔顺性、玻璃化温度、脆折温度、回弹量以及一切变形 ( 伸长、弯曲、扭曲、紧缩等 ) 等均可。即要满足特定的需求。3.2.3 稳定剂定义：在塑料中参与稳定剂是制止或抑制聚合物因受外界要素(光、热、氧、细菌、霉菌以致简单的长期存放等)所引起的破坏作用。稳定剂可分为热稳定剂、光稳定剂(紫外线吸收剂，紫外线猝灭剂、光屏蔽剂等)及抗氧剂等。 3.2.4 填充剂填料 填充剂普通都是粉末状的物质，配制塑料时参与填充剂的目的是改善塑料的成型加工性能，提高制品的某些性能，赋予塑料新的性能和 ( 或 ) 降低本钱。通常用偶联

7、剂或外表活性剂处置，以改善填料在塑料中的分散程度。填充剂的参与量普通为塑料组成的 40 以下。近年来消费的一些高填充塑料制品等，填充剂的参与量那么能够远超越此范围。 填充剂的大小和外表情况对塑料性能有一定影响，球状、立方体状的通常可提高成型加工性能，但机械强度差，而鳞片状的那么相反。粒子愈细时对塑料制品的刚性、冲击性、拉伸强度、因此稳定性和外观等改良作用愈大。3.2.5 加强剂 参与聚合物中使其机械性能得到提高的纤维(金属纤维和颗粒)类资料，称作加强剂。它实践上也是聚合物的填料，只是由于性能上的差别和目前有很大的开展，所以特将其单独列作一类。加强剂用量越高，加强效果也越大，但却使塑料流动性下降

8、，恶化成型加工性能，对设备的磨蚀也较严重。3.2.6 着色剂 赋予塑料以颜色或特殊光学性能或使之具有易于识别等功能的资料称为着色剂色母料。塑料着色剂主要有无机颜料、有机颜料和染料三类。 色料普通有粒状、膏状、粉状之分。用前两种在运输上虽较方便，但在混合时比较费工：用后一种，操作时会引起粉尘飞扬，需求添加防尘措施，所以选择色料时应该结合混合本钱以及工厂所能提供的设备和环境维护的要求作出合理的选择。此外目前也有工厂专业消费一些高浓度 (50 200 倍或更高 ) 的色母料，供成型加工厂运用，因它清洁、方便又易于控制，因此开展很快。 3.2.7 光滑剂 为改良塑料熔体的流动性能，减少或防止对设备的摩

9、擦和粘附(粘附也能够由其它助剂引起)以及改良制品外表光亮度等，而参与的一类助剂称为光滑剂。常用热塑性塑料中需求加光滑剂的有聚烯烃、聚苯乙烯、醋酸纤维素、聚酰胺、ABS、聚氯乙烯等，其中又以硬聚氯乙烯更为突出。常用的光滑剂有脂肪酸及其皂类、脂肪酸酯类、脂肪醇类和酰胺类、石蜡、低相对分子质量聚乙烯、合成蜡、丙烯酸酯类及某些有机硅化合物。光滑剂的用量常低于1。选用时应留意的是：光滑剂的用量和种类对物料的配制及成型加工都有较大的影响。3.2.8 防静电剂 聚烯烃、聚苯乙烯、聚酰胺、聚氯乙烯等塑料制品的外表，常因在成型过程中与模具或设备外表分开而积有静电，这种积电还会在制品后加工或运转中添加。带有静电的

10、制品外表容易积灰，对消费与运用不利。静电过大时常会震击人身，假设静电压大至3000V时还会产生静电火花，甚至引起火灾。为使制品具有适量的导电才干以消除带静电的景象，可在塑料中参与少量防静电剂。防静电剂主要有胺的衍生物、季胺盐类、磷酸酯类和聚乙二醇酯类。微弱的电离性，又有吸水性，可以在制品外表构成导电层，目前主要是参与填料来实现此功能3.2.9 阻燃剂 不少塑料是可燃的，这给运用带来许多限制。如在塑料中参与一些含磷、卤素的有机物或三氧化二锑等物质常能阻止或减缓其熄灭，这类物质即称为阻燃剂。此外在某些聚合物(如环氧、聚酯、聚氨酯、ABS等)合成时，引人一些难燃构造(基团)，也可起到降低其熄灭性能的

11、作用，这些称为反响型阻燃剂。 常用阻燃剂如磷酸酯类、含卤磷酸酯类、有机卤化物、无机阻燃剂。添加型阻燃剂的运用量普通较大，从百分之几到30，因此，添加型阻燃剂常会使制品的性能，特别是力学性能下降。反响型阻燃剂那么有能够抑制这一缺陷。3.2.10 驱避剂 塑料制品在储存、运用过程中，能够蒙受老鼠、昆虫、细菌、霉菌等的危害，用于抵御、防止和消灭这类情况发生的物质统称驱避剂。3.2.11 其它助剂 为消费泡沫塑料用的发泡剂。为防止聚烯烃和聚氯乙烯薄膜本身之间的粘着所参与的改性脂肪酸类(在吹塑薄膜中运用时常称作开口剂)。为免除农用薄膜因水汽凝结而出现的雾层而参与的非离子型外表活化剂，如木糖醇酯。参与这种

12、物质的薄膜也有利于包装普通含有少量水分的食品。为增进聚氯乙烯制品在受荷下的热稳定性所参与的氯化聚氯乙烯。为降低聚氯乙烯熔体粘度而有利于成型和后加工(指板材)所参与的丙烯酸类树脂、氯化聚乙烯和ABS树脂等。为提高聚氯乙烯的冲击强度、耐热性、耐寒性而参与的增韧剂，如氯化聚乙烯、丙烯腈一苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯、丁二烯等的合成物。应该指出的是，上列的后几类添加剂都是不同种类的聚合物，因此，可看作是高分子共混合物，而不属于助剂的范畴。3.3 混合过程 原料的预备：树脂的枯燥，称量，固体助剂的研磨等。 原料的混合：定义：是一种趋向于减少混合物非均匀性的操作，在整个系统的全部体积内各组分在其单元内没有

13、发生实量变化情况下的细化和分布过程混合设备：转鼓式混合机，靠混合室的转动来完成。用于非润性物料的混合螺带式混合机，多用在高速捏合后物料的冷却上，也叫冷混合机捏合机，混合时间长，均匀性差，效率较前两者高高速捏合机 捏合机原理 高速混合机原理混合原理和效果评定 1、混合实际分析分散：靠各组分间浓度差推进微粒从浓度高向浓度低的区域迁移。对固、液态物料，这种作用不明显对流：靠各组分在外界要素下向其它组分所占空间流动，到达各组分在空间上的均匀分布主要手段为机械搅拌剪切：机械作用产生剪切力使物料各组分的物料块形变甚至分别解体，到达均一混合的目的物料初混以对流为主，塑炼主要靠剪切作用2、混合效果的评定均匀程

14、度；分散程度。混合过程中的物理化学作用力化学反响器3.3 溶液和分散体的配制学习目的：1、了解溶液配制方法2、掌握溶胶的制备过程 3.3.1 溶液的制备简介：成型中所用的聚合物溶液，有些是在合成聚合物时特意制成的，如酚醛树脂和聚酯等的溶液。而另一些那么需在运用时配制，如乙酸纤维素和氯乙烯一乙酸乙烯酯共聚物的溶液等。设备：配制溶液所用的设备，普通都用附有强力搅拌和加热夹套的釜。为便于将聚合物结块撕裂和加强搅拌作用，也有在釜内加设各式挡板的。以下结合上面所述溶解过程原理，引见两种工业上常用的详细配制方法。制备的方法 慢加快搅法 配制时，先将选定的溶剂在溶解釜内加热至一定温度，然后在快速搅拌和定温下

15、，渐渐参与粉状或片状的聚合物，直至投完应加的量为止。投料的速率应以不出现结块景象为度。缓慢加料的目的在于使聚合物完全分散之前不致结块，而快速搅拌那么既有加速分散和分散作用，又借搅拌桨叶与挡板问的剪应力来撕裂能够产生的团块。 低温分散法 先将溶剂在溶解釜内进展降温，直到它对聚合物失去活性的温度为止，然后将应加的聚合物粉状物或片状物一次投入釜中，并使它很好地分散在溶剂中，最后再不断地搅拌将混合物逐渐升温。这样当溶剂升温而恢复活性时，就能使曾经分散的聚合物很快溶解。 配制溶液时，对溶剂和溶液加热的温度，应在能够范围内尽量降低，不然即使在溶解釜上设有回流冷凝安装，也会引起溶剂的过多损失，甚至影响消费平安。另外，由于溶解过程时