高分子材料配方设计课件

成型用物料及配方设计高分子材料橡胶塑料

成型用物料及配方设计高分子材料

添加剂

添加剂(助剂)——各种高分子材料在合成与加工过程中所需加入的各种辅助性化学物质。不同的材料加工方法或应用范围不同，加入的助剂种类和用量也不同。多数助剂的用量都比较小，一般为聚合物量的百分之几到千分之几，也有用到万分之几。添加剂添加剂(助剂)——各种高分子材料在合成与加工过程添加剂按照作用功能的分类

改性功能塑料添加剂类型稳定化热稳定剂,抗氧剂,紫外线吸收剂,防霉剂柔软化、轻量化增塑剂、发泡剂

提高加工性润滑剂、加工助剂、增塑剂

改善表面性能润滑剂,增白剂,光亮剂,防粘剂,滑爽剂防静电抗静电剂着色着色剂难燃化、不燃化阻燃剂、不燃剂、填充剂提高强度、硬度填充剂,增强剂,补强剂,交联剂,偶联剂添加剂按照作用功能的分类改性功能塑料添加剂类型稳定剂

稳定剂——成型加工和使用时，有助于保持材料性能原始值或接近原始值而在塑料配方中加入的物质。可制止或抑制聚合物因受外界因素（光、热、细菌、霉菌以至简单的长期存放等）所引起的破坏作用。按老化的方式不同，稳定剂分为热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂、抗臭氧剂和生物抑制剂等。

稳定剂稳定剂——成型加工和使用时，有助于保持材料性能原始值(1)热稳定剂

热稳定剂——防止聚合物在热影响下产生降解作用的物质。用量：树脂量的2％～4％

盐基性铅盐、金属皂类和盐类、有机锡化合物等主稳定剂和环氧化合物、亚磷酸酯、多元醇等有机辅助稳定剂。(1)热稳定剂热稳定剂——防止聚合物在热影响下产生降解作(2)光稳定剂

光稳定剂——可有效地抑制光致降解物理和化学过程的一类化合物。用量：0.01～0.5％

光屏蔽剂类型紫外线吸收剂猝灭剂自由基捕捉剂

(2)光稳定剂光稳定剂——可有效地抑制光致降解物理和化学(3)抗氧剂

抗氧剂——可抑制或延缓高分子材料自动氧化速度，延长其使用寿命的物质。在橡胶工业中抗氧剂也被称为防老剂。用量：塑料0.1％～1％，橡胶1～5份

类型链终止型预防型(3)抗氧剂抗氧剂——可抑制或延缓高分子材料自动氧化(4)生物抑制剂

生物抑制剂或防生物剂——聚合物制品在贮存、使用过程中，可能遭受老鼠、昆虫、细菌、霉菌等的危害，抵御、避免和消灭这类情况发生的物质。用量一般为0.1％～5％

抑菌剂（杀菌剂）

类型防虫剂防兽剂

(4)生物抑制剂生物抑制剂或防生物剂——聚合物制品在贮

增塑剂

增塑剂——降低塑料的软化温度和提高其加工性、柔软性或延展性，加入的低挥发性或挥发性可忽略的物质。经增塑的聚合物，其软化点(或流动温度)、Tg、脆性、硬度、拉伸强度、弹性膜量下降；而耐寒性、柔顺性、断裂伸长率会提高。约80～85％的增塑剂用于PVC塑料制品，其它用于纤维素树脂、醋酸乙烯树脂、ABS树脂和橡胶中。增塑剂增塑剂——降低塑料的软化温度和提高其加工性、柔软性

聚合物增塑示意图1－增塑剂分子2－聚合物分子3－增塑剂与聚合物间的联结点

(2)增塑剂的作用机理

与树脂的相容性好增塑效率要高增塑效果要持久(1)增塑剂的应用性能聚合物增塑示意图(2)增塑剂的作用机理与树脂的相容填充剂与增强剂

填充剂(填料)——填充物料。填充剂和增强剂有时难以区别.目的:降低塑料消耗量和降低成本，但有时会降低塑料强度，有时也会起着增强和改进塑料物理性能的作用。填充剂增量填充剂（也称惰性填充剂）增强剂（也称补强剂、活性填充剂）

(1)在橡胶中的应用(2)在塑料中的应用

(3)常用填充剂的特性及选择填充剂与增强剂填充剂(填料)——填充物料。填充剂和增强剂有

润滑剂

润滑剂——为改进塑料溶体的流动性能，减少或避免对设备的摩擦和粘附（粘附也可能由其它助剂引起）以及改进制品表面光亮度等，而加入的一类助剂。品种与选用

润滑剂润滑剂——为改进塑料溶体的流动性能，减少或避免对设交联剂及偶联剂

(1)交联剂交联剂——能使线型聚合物转变成网状或体型聚合物的一类物质。橡胶用交联剂称为硫化剂，塑料用交联剂称为固化剂、硬化剂。经过交联，材料的物理机械性能，如拉伸强度、抗撕裂强度、回弹性、定伸强度等上升，伸长率、永久变形下降，耐热性、高温下的尺寸稳定性和耐化学药品性能提高。品种与选择

交联剂及偶联剂(1)交联剂偶联剂——将性质差异很大的材料，通过化学或物理的作用偶联（结合）起来的物质。有时也用来处理玻璃纤维的表面使其与树脂形成良好的结合，故也称为表面处理剂。

有机硅烷类

钛酸酯类

偶联剂有机铬类偶联剂

锆类偶联剂

其他偶联剂（高级脂肪酸、醇、酯、多异氰酯酯等）

(2)偶联剂偶联剂——将性质差异很大的材料，通过化学或物理的作用偶联（结

其它助剂

着色剂

(色料):

使塑料着色的一种添加剂防静电剂

阻燃剂

其它

发泡剂开口剂

防雾剂

塑炼（素炼）促进剂

再生活化剂

其它助剂着色剂(色料):使塑料着色的一种添加剂根据制品用途，确定制品应具有的性能、参数指标形状造型设计原料选择样品初步设计配方设计结构设计及模具设计性能测试成本核算如不合格，反馈，修改设计

工艺设计样品试制产出合格制品，编写设计说明书等技术文件制品设计的一般流程

配方设计根据制品用途，确定制品应具有的性能、参数指标形状造型设计原料高分子材料的配方设计方法(1)配方中用量的表示方法(2)配方设计方法单因素变量配方设计方法多因素变量配方设计方法典型配方

高分子材料的配方设计方法(1)配方中用量的表示方法影响橡胶、塑料配方的性能因素

（1）影响橡胶配方的性能因素橡胶的物性胶料的工艺性能（2）影响塑料配方设计的主要因素塑料与各组分的相容性配方中各组分的关系影响橡胶、塑料配方的性能因素（1）影响橡胶配方的性能因素成型用物料及配方设计高分子材料橡胶塑料

成型用物料及配方设计高分子材料

添加剂

添加剂(助剂)——各种高分子材料在合成与加工过程中所需加入的各种辅助性化学物质。不同的材料加工方法或应用范围不同，加入的助剂种类和用量也不同。多数助剂的用量都比较小，一般为聚合物量的百分之几到千分之几，也有用到万分之几。添加剂添加剂(助剂)——各种高分子材料在合成与加工过程添加剂按照作用功能的分类

改性功能塑料添加剂类型稳定化热稳定剂,抗氧剂,紫外线吸收剂,防霉剂柔软化、轻量化增塑剂、发泡剂

提高加工性润滑剂、加工助剂、增塑剂

改善表面性能润滑剂,增白剂,光亮剂,防粘剂,滑爽剂防静电抗静电剂着色着色剂难燃化、不燃化阻燃剂、不燃剂、填充剂提高强度、硬度填充剂,增强剂,补强剂,交联剂,偶联剂添加剂按照作用功能的分类改性功能塑料添加剂类型稳定剂

稳定剂——成型加工和使用时，有助于保持材料性能原始值或接近原始值而在塑料配方中加入的物质。可制止或抑制聚合物因受外界因素（光、热、细菌、霉菌以至简单的长期存放等）所引起的破坏作用。按老化的方式不同，稳定剂分为热稳定剂、光稳定剂、抗氧剂、抗臭氧剂和生物抑制剂等。

稳定剂稳定剂——成型加工和使用时，有助于保持材料性能原始值(1)热稳定剂

热稳定剂——防止聚合物在热影响下产生降解作用的物质。用量：树脂量的2％～4％

盐基性铅盐、金属皂类和盐类、有机锡化合物等主稳定剂和环氧化合物、亚磷酸酯、多元醇等有机辅助稳定剂。(1)热稳定剂热稳定剂——防止聚合物在热影响下产生降解作(2)光稳定剂

光稳定剂——可有效地抑制光致降解物理和化学过程的一类化合物。用量：0.01～0.5％

光屏蔽剂类型紫外线吸收剂猝灭剂自由基捕捉剂

(2)光稳定剂光稳定剂——可有效地抑制光致降解物理和化学(3)抗氧剂

抗氧剂——可抑制或延缓高分子材料自动氧化速度，延长其使用寿命的物质。在橡胶工业中抗氧剂也被称为防老剂。用量：塑料0.1％～1％，橡胶1～5份

类型链终止型预防型(3)抗氧剂抗氧剂——可抑制或延缓高分子材料自动氧化(4)生物抑制剂

生物抑制剂或防生物剂——聚合物制品在贮存、使用过程中，可能遭受老鼠、昆虫、细菌、霉菌等的危害，抵御、避免和消灭这类情况发生的物质。用量一般为0.1％～5％

抑菌剂（杀菌剂）

类型防虫剂防兽剂

(4)生物抑制剂生物抑制剂或防生物剂——聚合物制品在贮

增塑剂

增塑剂——降低塑料的软化温度和提高其加工性、柔软性或延展性，加入的低挥发性或挥发性可忽略的物质。经增塑的聚合物，其软化点(或流动温度)、Tg、脆性、硬度、拉伸强度、弹性膜量下降；而耐寒性、柔顺性、断裂伸长率会提高。约80～85％的增塑剂用于PVC塑料制品，其它用于纤维素树脂、醋酸乙烯树脂、ABS树脂和橡胶中。增塑剂增塑剂——降低塑料的软化温度和提高其加工性、柔软性

聚合物增塑示意图1－增塑剂分子2－聚合物分子3－增塑剂与聚合物间的联结点

(2)增塑剂的作用机理

与树脂的相容性好增塑效率要高增塑效果要持久(1)增塑剂的应用性能聚合物增塑示意图(2)增塑剂的作用机理与树脂的相容填充剂与增强剂

填充剂(填料)——填充物料。填充剂和增强剂有时难以区别.目的:降低塑料消耗量和降低成本，但有时会降低塑料强度，有时也会起着增强和改进塑料物理性能的作用。填充剂增量填充剂（也称惰性填充剂）增强剂（也称补强剂、活性填充剂）

(1)在橡胶中的应用(2)在塑料中的应用

(3)常用填充剂的特性及选择填充剂与增强剂填充剂(填料)——填充物料。填充剂和增强剂有

润滑剂

润滑剂——为改进塑料溶体的流动性能，减少或避免对设备的摩擦和粘附（粘附也可能由其它助剂引起）以及改进制品表面光亮度等，而加入的一类助剂。品种与选用

润滑剂润滑剂——为改进塑料溶体的流动性能，减少或避免对设交联剂及偶联剂

(1)交联剂交联剂——能使线型聚合物转变成网状或体型聚合物的一类物质。橡胶用交联剂称为硫化剂，塑料用交联剂称为固化剂、硬化剂。经过交联，材料的物理机械性能，如拉伸强度、抗撕裂强度、回弹性、定伸强度等上升，伸长率、永久变形下降，耐热性、高温下的尺寸稳定性和耐化学药品性能提高。品种与选择

交联剂及偶联剂(1)交联剂偶联剂——将性质差异很大的材料，通过化学或物理的作用偶联（结合）起来的物质。有时也用来处理玻璃纤维的表面使其与树脂形成良好的结合，故也称为表面处理剂。

有机硅烷类

钛酸酯类

偶联剂有机铬类偶联剂

锆类偶联剂

其他偶联剂（高级脂肪酸、醇、酯、多异氰酯酯等）

(2)偶联剂偶联剂——将性质差异很大的材料，通过化学或物理的作用偶联（结

其它助剂

着色剂

(色料):

使塑料着色的一种添加剂防静电剂

阻燃剂

其它

发泡剂开口剂

防雾剂

塑炼（素炼）促进剂

再生活化剂

其它助剂着色剂(色料):使塑料着色的一种添加剂根据制品用途，确定制品应具有的性能、参数指标形状造型设计原料选择样品初步设计配方设计结构设计及模具设计性能测试成本核算如不合格，反馈，修改设计