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不可忽視！塑料改性尼龍配方中的四個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)！
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發(fā)表時(shí)間：2022-12-30 14:16:09
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主要包括：選材、復(fù)配、用量以及混合方式。雖然塑料改性的過(guò)程操作，但是其中背后蘊(yùn)含的機(jī)理值得我們研究探討。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(shè)計(jì)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(hào)
所選擇的目標(biāo)樹(shù)脂與需要改性的目標(biāo)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(biāo)樹(shù)脂后，選擇樹(shù)脂的牌號(hào)。具體的牌號(hào)樹(shù)脂具有更具體的性能指標(biāo)，會(huì)讓目標(biāo)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(gòu)樹(shù)脂更方便。
2、樹(shù)脂的復(fù)合性
所選擇的目標(biāo)樹(shù)脂與主體樹(shù)脂的復(fù)合性，即所選擇的目標(biāo)樹(shù)脂與主體樹(shù)脂具備相容性，能夠形成一體，不出現(xiàn)相分離。目標(biāo)樹(shù)脂能夠發(fā)揮出改性的性能目標(biāo)。
3、樹(shù)脂的黏度以及復(fù)合樹(shù)脂的流動(dòng)性
配方中，所選擇的目標(biāo)樹(shù)脂的黏度與主體樹(shù)脂在黏度上要接近。選擇的目標(biāo)樹(shù)脂黏度過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致復(fù)合樹(shù)脂黏度大，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(jí)、擠出級(jí)、吹塑級(jí)、壓延級(jí)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。
| 不同加工方法與熔體流動(dòng)指數(shù)的關(guān)系 | |
| 加工方法 | 熔體流動(dòng)指數(shù)（g/10min） |
| 壓制、擠出、壓延 | 0.2~8 |
| 流延、吹塑 | 0.3~15 |
| 涂覆、滾塑 | 1~8 |
| 注塑 | 1~60 |
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(biāo)性能，所加入體系中的助劑能夠充分其預(yù)計(jì)功能，并達(dá)到目標(biāo)規(guī)定指標(biāo)。其中，規(guī)定指標(biāo)一般為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，或客戶(hù)提出的性能要求。常見(jiàn)的目標(biāo)樹(shù)脂改性的性能如下：
1)阻燃 性：
無(wú)機(jī)磷、有機(jī)鹵化物、有機(jī)磷化物、有機(jī)硅及氮化物等；
2)增強(qiáng)：
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(duì)復(fù)合性能影響
同樣的助劑，其形態(tài)分布也有不同，相對(duì)于改性作用的影響也不一樣。對(duì)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(duì)填充材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度越有益，如，就沖擊強(qiáng)度而言, 三氧化二銻的粒徑每減少1μm，沖擊強(qiáng)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)、著色劑的粒度越小，著色力越高、遮蓋力越強(qiáng)、色澤越均勻。但，著色劑的粒度不是越小越好，存在一個(gè)極限值，而且對(duì)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(dǎo)電通路，達(dá)到同樣的導(dǎo)電效果加入炭黑的量降低。但同著色劑一樣，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。
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(chǔ)，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(duì)應(yīng)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(jī)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(biāo)樹(shù)脂至合適性能，也是立足與經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)的成本低。對(duì)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(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)致解聚；同時(shí)，助劑的酸堿性，應(yīng)與樹(shù)脂的酸堿性要一致，否則會(huì)起兩者的反應(yīng)。
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(fù)雜，主要概況：1)、相互獨(dú)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(dú)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(wěn)定劑不同時(shí)使用，因?yàn)榱蛎杨?lèi)滋生的酸性成分抑制了HALS的光穩(wěn)定作用。
混 合 均 勻
混合均勻是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?yàn)樘盍戏植疾痪鶆虺霈F(xiàn)性能比純樹(shù)脂的性能更差。如：使用填料對(duì)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(duì)于配方可加工性的主要體現(xiàn)：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(duì)設(shè)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(biāo)準(zhǔn)。
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(jù)。一般而言，無(wú)機(jī)填料加入都會(huì)導(dǎo)致流動(dòng)性能降低，需要補(bǔ)加流動(dòng)改性型進(jìn)行優(yōu)化。常見(jiàn)的有機(jī)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：1)、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(wěn)定存在，體現(xiàn)改性性能；2)、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(jī)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(duì)人體、設(shè)備、環(huán)境以及使用者無(wú)害。人體衛(wèi)生性--樹(shù)脂和所選助劑應(yīng)該絕對(duì)無(wú)毒，或其含量控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。對(duì)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(duì)于助劑的使用按以下原則：
1)、優(yōu)先使用低價(jià)格原料；
2)、優(yōu)先使用已有的原料：無(wú)需采購(gòu)、來(lái)源穩(wěn)定、性能清楚；
3)、優(yōu)先使用國(guó)內(nèi)原料：價(jià)格波動(dòng)受外匯、貿(mào)易政策等影響?。?/div>
4)、優(yōu)先使用附近原料：減少庫(kù)存所需要的花費(fèi)；
5)、優(yōu)先選用通用原料：來(lái)源廣泛、性能比較穩(wěn)定。
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