高聚物成型工艺学课件-添加剂

添加剂高分子材料是以聚合物为主体的多相复合体系添加配合剂的目的满足性能上的要求满足成型加工上的要求满足经济上的要求聚合物（树脂）--塑料的主要成分，决定制品的基本性能添加剂的选用原则：1、与高分子的配伍性能长期、稳定、均匀地分散在制品中发挥作用无机填料和颜料要求细度小，分散性好高分子不受添加剂影响而加速老化，且添加剂不受高分子化合物分解产物的影响。2、耐久性3、加工适应性4、制品功能性制约5、考察其协同作用和相抗作用6、经济性各种添加剂在高分子材料中的功能不一功能添加剂类别加工性能增塑剂、润滑剂、热稳定剂、加工助剂力学性能增塑剂、补强剂、增韧剂、固化剂老化性能抗氧剂、热稳定剂、光稳定剂降低成本填充剂、增容剂其它性能发泡剂、阻燃剂、偶联剂、抗静电剂物料的混合和分散机理

塑料制品生产中，只有少数聚合物（树脂）可单独使用，而大部分的聚合物（树脂）必须与其它物料混合，进行配料后才能应用与加工。高分子材料千差万别，成型工艺各不相同，但成型准备工艺的关键是靠混合来形成均匀的混合物。

将原料各组分相互分散以获得成分均匀物料的过程。混合的目的：就是使原来两种或两种以上各自均匀分散的物料，从一种物料按可接受的概率分布到另一种物料中去，以便得到组成均匀的混合物。1、混合作用机理（1）扩散

利用物料各组分的浓度差，推动构成各组分的微粒，从浓度较大的区域中向较小的区域迁移，以达到组成均一。对固体物料而言，除非在较高温度下才有此作用，一般都不甚显著；而在聚合物熔体中的扩散是一个比较慢的过程，对在挤出机中的混合影响很小。只有固体和液体、液体与液体之间的扩散才较大，若物料层很薄时，虽扩散速度很小，但很显著。升高温度，增加接触面积，减少料层厚度有利于扩散作用的进行。混合一般是靠扩散、对流、剪切三种作用来完成的。（2）对流两种物料相互向各自占有的空间进行流动，以期达到组成均一；机械力的搅拌，即是使物料作不规则流动而达到对流混合的目的。（3）剪切依靠机械的作用产生的剪切力，促使物料组分均一的混合过程。物料在力的作用下，上平面和下平面之间发生了相对的平行移动，结果物料块变形，被偏转或拉长；在这个过程中体积没有发生变化，只是截面变细，向倾斜方向伸长，从而使表面积增大，分布区域扩大，因而进入另外的物料块中，占有的空间机会加大，渗进别的物料中可能性增加，因而达到混合均匀的目的。混合效果与剪切力的方向是否改变、剪切速率的大小有关。利用剪切力的混合作用，特别适用于塑性物料，因为塑性物料粘度大，流动性差，不能粉碎增加粉碎程度，应用剪切作用时，剪切力的距离总是很小，因此物料在变形的过程中，即很均匀地被分散在整个物料中在实际混合中，扩散、对流和剪切三种作用通常是共同作用，只是在一定条件下，其中的某一种占有优势而已，但不管哪种作用，除了造成层内流动外，还应造成层间流动，才能达到最好的混合效果。2、混合程度评价混合是否均匀，质量是否达到预期的要求，混合终点的判断等，都涉及到混合的效果。衡量混合效果的办法，随物料性状而不同。（1）液体物料的混合效果可以分析混合物不同部分的组成，其各部分的组成与平均组成相差的悬殊情况。如悬殊小则混合效果好，反之则差。对于固体或塑性物料应考察其组成的均匀程度和物料的分散程度。（2）固体及塑性物料的混合效果a分散程度经混合后原始物料相互分散，不再象混合前那样同类物料完全聚集在一起。实践证明，各占一半的两种组分混合后，两种粒子间也难于形成均匀的相互间隔成为有序排列那样的情况（2）、（3）分布很可能。b组成的均匀程度指混入物所占物料的比率与理论或总体比率的差异。从混合物各部分取多个试样进行分析，平均结果愈接近总体比率，混合程度愈高。一般混合组分的粒子愈细，其表面积愈大，愈有利于得到较高的均匀分散程度。实际生成中应视配制物料的种类和使用要求来掌握混合程度。配方设计1、高分子材料制品设计的原则与程序1）制品设计制品要求形状结构性能选用高分子材料制定生产工艺配方2）设计原则实用—按照使用要求高效—能够成型加工、加工性好、生产效率高经济—成本低(1)配方设计应考虑的问题加什么、加多少、协调效应，总之既要符合使用性能、又要适应加工性能。(2)配方制定过程基本配方性能配方实用配方基本配方：主体＋交联剂＋稳定剂（尽可能简单）试验所加的配合剂的合理性，包括种类、用量（要求用量要稳妥）性能配方：基本配方＋性能体系针对某种性能要求：往往专门提高某一（些）性能实用配方:性能配方＋加工体系、成本体系考虑原料来源、生产的可行性和经济性，要全面考虑。4）配方的组成主体部分聚合物交联体系交联剂、促进剂、活性剂、防焦剂稳定体系热稳定剂、抗氧剂性能体系增塑剂、补强剂、增韧剂、防老剂、发泡剂、着色剂加工体系增塑剂、润滑剂成本体系填充剂5)配方的表示方法①重量比：以聚合物的量为基准（100份）此表示法最常见（论文、科研）②重量百分数：已配方的总重量为100，其它各组分占多少，便于备料与计算成本。③体积百分数：各组分体积总和为100，有利于计算体积成本。④生产配方：按照生产设备每一次投料量计算各组分需要多少，此表示法便于生产操作。配方实例见P107-1222、配料工艺简介1）粉料和粒料的配制粉料和粒料的配制一般分为四步。（1）原料的准备包括原料的预处理、称量及输送。预处理：过筛吸磁，除去杂质；润性物料混合前，增塑剂的预热；浆料或母料的制备。称量：保证准确性，进行复称。输送：液态原料高位槽

固体粉料高位料仓泵气流（2）初混合是在聚合物熔点以下的温度和较为缓和的剪切应力下进行的一种简单混合。混合时的加料次序：树脂、增塑剂、由稳定剂、润滑剂、染料等调制的混合物和其它固态填料等。混合的终点一般凭经验判断，也可通过混合时间来控制。（3）初混物的塑炼塑炼的目的是为了改变物料的性状，使物料在剪切力的作用下热熔、剪切混合达到适当的柔软度和可塑性，使各组分的分散更趋均匀，同时还依赖于这种条件来驱逐其中的挥发物及弥补树脂合成中带来缺陷（驱赶残余单体、催化剂残余体等），使有利于输送和成型等。塑炼的工艺控制条件：塑炼温度、时间、剪切力。塑炼的终点：测定试样的均匀性和分散度、测定塑料试样的撕裂强度。（4）塑炼物的粉碎和粒化粉碎和粒化都是使固体物料在尺寸上得到减小；所不同的只是前者所成的颗粒大小不等，而后者比较整齐且具有固定形状。粉料一般是将片状塑炼物用切碎机先行初碎，而后再用粉碎机完成的。习题1.试分析下列配方，要求：（1）指出各成分在配方中的作用；（2）判断制品的基本性能，并说明相应的理由。配方1：PVC树脂（XS-4）100，邻苯二甲酸二辛酯25，邻苯二甲酸二丁酯8，环氧脂肪酸辛酯3，二月桂酸二丁基锡3，二氧化钛3PVC树脂（XS-4）：基体树脂邻苯二甲酸二辛酯：主增塑剂邻苯二甲酸二丁酯：主增塑剂，与基体树脂相容性优于DOP，但挥发性高

环氧脂肪酸辛酯：辅助增塑剂建有稳定剂作用二月桂酸二丁基锡：透明稳定剂体系二氧化钛：颜料与光屏蔽剂配方2：PVC树脂（XS-5）100，三盐基硫酸铅5，二盐基亚磷酸铅1.5，亚磷酸三苯酯0.5，硬质酸铅0.5，硬脂酸正丁酯0.3，石蜡0.3，氧化锑5PVC树脂（XS-5）：基体树脂三盐基硫酸铅：热稳定剂常与二盐基亚磷酸铅配合使用，主要用于硬质PVC制备二盐基亚磷酸铅：热稳定剂，热稳定性低于前者，但耐候性好，总量2-7份亚磷酸三苯酯：辅助热稳定剂硬质酸铅：稳定剂兼做润滑剂，有毒，易析出，透明性差硬脂酸正丁酯：内润滑剂石蜡：润滑剂氧化锑：阻燃剂

预处理及混炼机械振动直线筛

转动筛分设备预热与干燥设备振动流化床干燥机

高速离心喷雾干燥机第四章预处理及混炼机械立式砂磨机三辊研磨机开炼机第四章预处理及混炼机械密炼机

椭圆形转