第三章 成型用物料及其配制.ppt

1、第三章成型材料及其制备，简介：塑料用树脂和添加剂的基本性能，不同状态下原料的制备方法。本章要点：3.1粉末制剂3.2颗粒制剂学习目标：1。熟悉原材料的特性。掌握材料的制备方法，熟悉制备中常用的操作。3.掌握混合原理，3.1。综上所述，为了满足成型工艺的需要，合成树脂和添加剂被制备成粉末、颗粒、溶液和塑料糊等。在制备过程中，它们应该混合形成均匀的化合物。本章将介绍材料制备的功能、制备方法和主要设备。生产中使用的成型材料包括粉末、颗粒、溶液和塑料糊等。无论哪种材料一般都不是单一的合成树脂，它们以不同的量加入各种添加剂，目的是改善成型工艺性能，提高产品质量，降低成本。通常，热固性塑料的制备大多是在合

2、成树脂的生产过程中进行的，所以本章主要讨论热塑性塑料的制备。粉末有粉末、颗粒、分散体(溶胶-塑料、糊-塑料)和溶液四种，主要用于双螺杆挤出机的挤出成型、滚塑成型和滚塑成型。粒料：主要用于单螺杆挤出机的挤出成型和注射成型。分散性：主要用于涂层成型和搪塑成型。解决方案：主要用于流涎成型和铸造成型。在粉末和颗粒的制备过程中，聚合物和各种助剂通过混合设备初步混合制成粉末，然后通过塑炼机塑炼。最后，颗粒由制粒机制成。3.2粉末和颗粒，粉末可用于塑料成型中的压延和挤出。一般来说，粉末是通过混合和分散所有成分均匀，所以这种粉末也称为干混合物。3.2.1粉末和颗粒材料的成分，无论是粉末还是颗粒材料，都由聚合物

3、和添加剂组成。其中，聚合物是主要成分，助剂是一些添加的物质，使复合材料或其产品具有一定的特性。常用的塑料添加剂有很多种，包括20多种增塑剂、稳定剂、加工助剂、抗冲改性剂、填料、增强剂、着色剂、润滑剂、抗静电剂、阻燃剂、防霉剂等。添加到塑料中的添加剂取决于产品的不同要求，并非所有种类的添加剂都是必需的。加入的各种添加剂必须相互发挥重要作用，避免相互抑制。1.聚合物(树脂)，它们的功能和要求：聚合物是塑料的主要成分，因此它们决定了产品的基本性能。在塑料制品中，聚合物应该是均匀的连续相，其功能是将各种添加剂粘结成一个整体，从而具有一定的物理机械性能。由聚合物和助剂制备的复合材料需要良好的成型工艺性能

4、。例如，在成型过程中，它应该在一定的温度和压力下具有塑性(连续流动行为)。从成分的角度来看，聚合物选择的要求主要是相对分子量及其分布、粒度和结构，以及它们与增塑剂和溶剂相互作用的难度。当相对分子量偏高时，颗粒结构致密，与增塑剂和溶剂的相互作用困难，制备需要更高的温度、更强的外力和更长的作用时间。1.聚合物(树脂)。常用的聚合物树脂有聚乙烯聚氯乙烯聚氯乙烯聚丙烯聚苯乙烯聚苯乙烯丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物聚酰胺聚碳酸酯聚甲基丙烯酸甲酯聚甲醛聚苯硫醚聚氨酯PSU聚砜酚醛树脂聚四氟乙烯等。2.增塑剂，增塑剂的作用：为了降低塑料的软化温度范围，改善其加工性能、柔韧性或延展性，低挥发性或可忽略挥发性的物质称

5、为增塑剂，这种作用称为增塑作用。增塑剂通常是一种对热和化学试剂稳定的有机物。它们中的大多数是低挥发性的液体，而少数是低熔点的固体，并且它们至少在一定范围内与聚合物相容(它们在混合后不会分离)。目前，工业上广泛使用的只有聚氯乙烯、醋酸纤维和硝酸纤维。其中，聚氯乙烯是主要的增塑剂，消耗的增塑剂占其总产量的80%以上。2.增塑剂，增塑剂的性能要求：与聚合物相容性好；塑化效率高，塑化速度快；耐久性好(低挥发性、低流动性和高抗萃取性)；高环境稳定性(耐光性、耐热性、耐霉菌性、耐核心药物性和良好的阻燃性)；卫生好(无色、无味、无毒)；良好的电绝缘性；粘度稳定性好；便宜等。增塑剂，增塑剂分类：(1)化学成分

6、：邻苯二甲酸酯，己二酸酯，壬二酸酯，癸二酸酯，柠檬酸酯，硬脂酸酯，油酸酯等。(2)与聚合物的相容性：主增塑剂(重量比1:1)、辅助增塑剂(重量比133603)和填充剂(重量比1:20)。(3)结构：单体型(分子量200-500，粘度0.03帕秒)和聚合物型(分子量1000，20-100帕秒)(4)应用性能：耐热、耐寒、耐光、耐候、阻燃、防霉、防潮、抗静电。(5)溶解度：溶剂和非溶剂。(6)添加方式：外部增塑剂和内部增塑剂。2.增塑剂，聚合物和增塑剂之间的相容性：增塑剂对聚合物的作用发生在它们的分子之间。因此，最重要的要求是它们应该是兼容的，也就是说，它们应该是互溶的。相容性：指两种或两种以上物

7、质混合时的相互亲和性，即分子水平上的混溶性。判断相容性的方法：观察成膜的透明度；渗漏。当溶解度参数为1 2 1.5时兼容；相容介电常数在0.5的任何比例下的迁移(迁移)是指增塑剂从增塑的聚合物迁移到与其接触的另一种聚合物(包括具有增塑但塑化程度低的相同聚合物或使用的不同增塑剂)。萃取：指产品中的增塑剂因与溶剂接触而被冲走的现象。渗出：指聚合物中增塑剂的添加量超过一定值后，不会出现“发汗”等现象。增塑剂，增塑剂效率：它是由改变一定量的聚合物物理性能所需的增塑剂的量决定的。所选的物理性能可以不同，例如弹性模量、柔韧性、玻璃化转变温度、脆性断裂温度、回弹量和所有变形(伸长、弯曲、变形、压缩等)。)。

8、增塑剂，增塑剂的原理是减弱聚合物分子之间的作用力，从而降低软化温度、熔融温度和玻璃化转变温度，降低熔体粘度，增加其流动性，改善聚合物的加工性能和柔韧性。三种作用模式：(1)隔离：增塑剂是在大分子之间，以增加它们之间的距离，削弱他们之间的力量。(2)屏蔽效应：增塑剂的非极性部分屏蔽聚合物分子的极性基团，使相邻聚合物分子的极性基团不起作用。(3)偶联效应：增塑剂的极性基团与聚合物分子的极性基团偶联，破坏了原聚合物分子之间的极性连接，从而削弱了其作用力。3.稳定剂：在塑料中加入稳定剂是为了阻止或抑制外界因素(光、热、氧、细菌、霉菌甚至简单的长期储存等)对聚合物的破坏。)。稳定剂可分为热稳定剂、光稳定

9、剂(紫外线吸收剂、紫外线猝灭剂、遮光剂等)。)和抗氧化剂等。(1)热稳定剂：是为了提高聚合物的热稳定性而添加的添加剂。作用机理：1)吸收和中和氯化氢，抑制其自催化作用。2)取代聚氯乙烯分子中不稳定的烯丙基氯原子或叔碳氯原子，抑制脱氯化氢。3)具有多烯结构的加成反应破坏了大共轭体系的形成并减少了着色。4)捕获自由基并防止氧化反应。(2)抗氧化剂：能够延缓或抑制氧化降解的物质。作用机制：1)自由基或延伸链的终止子。2)氢过氧化物分解剂。3稳定剂，(3)光稳定剂：能抑制或减弱光降解并提高材料耐光性的物质。3稳定剂，几种塑料的敏感波长：聚乙烯300纳米聚丙烯310纳米聚氯乙烯310纳米聚苯乙烯318纳

10、米聚酯325纳米硝化纤维素310纳米聚甲醛300320纳米聚甲基丙烯酸甲酯290315纳米填料(填料)一般是粉状物质。在制备塑料时加入填料的目的是改善塑料的成型加工性能，改善产品的某些性能，赋予塑料新的性能和/或降低成本。通常用偶联剂或表面活性剂处理以提高填料在塑料中的分散程度。填料的加入量通常小于塑料组合物的40%。5.增强剂，一种添加到聚合物中以提高其机械性能的纤维材料，被称为增强剂。事实上，它也是聚合物的填料，但由于性能上的差异和目前的巨大发展，它被特别归类为单一类别。增强剂用量越大，增强效果越好，但塑料流动性降低，成型加工性能变差，设备磨损也严重。着色剂(颜料)，赋予塑料颜色或特殊光学

11、性能或使其易于识别的材料称为着色剂。塑料着色剂主要包括无机颜料、有机颜料和染料。目前，一些工厂专门生产一些高浓度(50-200倍或更高)的色母粒，供模塑厂使用。由于它干净、方便、易于控制，所以发展迅速。润滑剂，以提高塑料熔体的流动性，减少或避免对设备的摩擦和粘附(粘附也可能是由其他添加剂引起的)以及提高产品的表面亮度等。聚烯烃、聚苯乙烯、醋酸纤维素、聚酰胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚氯乙烯等。其中硬聚氯乙烯更为突出。常用润滑剂包括脂肪酸和肥皂、脂肪酸酯、脂肪醇和酰胺、石蜡、低分子量聚乙烯、合成蜡、丙烯酸酯和一些有机硅化合物。润滑剂的量通常小于1。应该注意的是，润滑剂的用量和种类对材料的制

12、备和成型有很大的影响。抗静电剂，塑料制品如聚烯烃、聚苯乙烯、聚酰胺、聚氯乙烯等的表面。在模制过程中经常与模具或设备的表面分离并积累静电，这将在产品的后处理或操作中增加静电。带有静电的产品表面容易积尘，不利于生产和使用。塑料中可加入少量抗静电剂，使产品具有适当的导电性，消除静电现象。抗静电剂主要包括胺衍生物、季铵盐、磷酸酯和聚乙二醇酯。许多塑料是易燃的，这给应用带来了许多限制。例如，在塑料中加入一些含磷、卤素或三氧化二锑的有机物质通常可以阻止或减缓其燃烧，这被称为阻燃剂。此外，当一些聚合物(如环氧树脂、聚酯、聚氨酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物等。)合成，引入一些阻燃结构(基团),这也会降低它们

13、的燃烧性能。这些被称为活性阻燃剂。常用的阻燃剂，如磷酸酯、含卤磷酸酯、有机卤化物和无机阻燃剂。添加剂阻燃剂的量通常很大，从百分之几到百分之三十。因此，添加阻燃剂往往会降低产品的性能，尤其是机械性能。活性阻燃剂可以克服这个缺点。10.驱虫剂塑料产品可能会受到老鼠、昆虫、细菌、霉菌等的伤害。在储存和使用期间。用来抵抗、避免和消除这种情况的物质统称为驱避剂。11.其他助剂是生产泡沫塑料的发泡剂。添加改性脂肪酸以防止聚烯烃和聚氯乙烯薄膜本身之间的粘附(当用于吹塑薄膜时，通常称为开口剂)。加入非离子表面活性剂，如木糖醇酯，以避免因水蒸气凝结而形成的农用薄膜雾层。添加这种物质的薄膜也有利于包装通常含有少量

14、水分的食品。添加氯化聚氯乙烯是为了提高聚氯乙烯产品在负荷下的热稳定性。丙烯酸树脂、氯化聚乙烯、ABS树脂等。添加以降低聚氯乙烯熔体的粘度，并促进成型和后处理。添加增韧剂以提高聚氯乙烯的冲击强度、耐热性和耐寒性，如氯化聚乙烯、丙烯腈-苯乙烯共聚物、甲基丙烯酸甲酯、丁二烯等。应该指出的是，上面列出的最后几个添加剂都是不同品种的聚合物，因此它们可以被视为聚合物共混物，但不属于添加剂的范畴。3.2.2用于粉末制备和成型的材料通常是树脂和添加剂的混合物。为了使配方中所占比例很小的各种添加剂充分发挥作用，有必要将树脂和添加剂尽量混合成一个均匀的体系。在配料过程中，物料在混合和分散过程中都会发生变化。混合是

15、指改变两个或多个组件的空间位置。分散是指在混合过程中，一种或多种组分的颗粒尺寸减小或在其它组分中溶解。在加工过程中，混合和分散操作同时进行，即当材料改变其空间位置时，由于材料之间的碰撞和剪切，其尺寸不断减小，起到混合和分散的作用。1.混合过程在塑料的制备过程中，混合和分散通常通过扩散、对流和剪切来完成。1)混合机制(1)扩散利用组分间的浓度差异，使高浓度组分自发迁移到高浓度组分的空间，从而达到均匀的组成。固体之间扩散可以忽略，只有固体/液体和液体/液体之间的扩散最大。(2)对流的两个分量朝向彼此的占用空间流动，以实现分量的均匀性。物质的流动通常是由机械力搅拌的，对流是任何聚集物质的基本方法。(

16、3)剪切依靠机械作用产生的剪切力，促使材料均匀。在剪切力的作用下，料块的上下平面相对平移，导致料块变形和伸长。在此过程中，物料体积没有变化，但其表面积大大增加，物料颗粒的分布面积扩大，一个块体中的平面进入另一个块体，从而达到混合的目的。在剪切过程中，部件被剪切和拉长，导致断裂。剪切作用，特别适合混合塑料材料。由于塑性材料具有高粘度和差的流动性，并且分散程度不能通过压碎来增加，剪切变形和断裂可以使材料很好地混合和分散。剪切混合的效果与剪切力的大小、作用力的作用距离和作用力方向的变化有关。剪切力、剪切力距离和剪切力方向改变混合和分散效应；2)评价混合和分散效果，混合均匀以满足预期的质量要求，这涉及

17、混合效果，测量混合效果的方法因材料状态而异。对于液体材料，可以分析混合物不同部分的组成与平均组成之间的差异。如果差别小，混合效果好；否则，混合效果差。对于固体和塑料材料，混合效果应从两个方面来衡量：分散程度和成分的均匀性。2)混合和分散效果的评价，1。均匀性均匀性是指材料的实际成分比和理论成分比之间的差异，是混合效果的一种度量。当实际组分比接近理论组分比时，均匀性高，混合效果好。然而，实际成分比与取样点的数量有关，这不足以反映材料的实际成分比。2)混合分散效果的评价，计算均匀性的方法可用在非均匀系数的公式中：一个组分的理论百分含量C0 Ci一个组分的取样百分含量I取样组数，I=n/ni n取样次数ni每组中相同浓度的样品数，仅用均匀性