【文章內(nèi)容簡介】 配方應(yīng)考慮加工性 ? 配方要保證材料適當(dāng)?shù)募庸ば?，并對加工設(shè)備和使用環(huán)境無不良影響。助劑必須具有良好的流動性及耐熱性。此外，助劑對樹脂的加工性影響要小；對設(shè)備的磨損和腐蝕應(yīng)盡可能小，加工時不放出有毒氣體，損害加工人員的健康。 ? 流動性 ? (1)大部分無機(jī)填料都影響加工性，在加入量大時，需要相應(yīng)加入加工助劑以補(bǔ)償損失的流動性，如加入潤滑劑等。 ? (2)有機(jī)助劑一般都能改善塑料的加工性，如十溴二苯醚、四溴雙酚 A阻燃劑都可改善塑料的加工流動性，尤其四溴雙酚 A的效果更明顯。 ? (3)一般的 PVC改性配方都需加入適量的潤滑劑。 ? 耐熱性 除發(fā)泡劑、引發(fā)劑、交聯(lián)劑因功能要求必須分解外，應(yīng)保證助劑在加工溫度不分解。 (1)氫氧化鋁因分解溫度低，不適合用于 PP，只能用于 PE中。 (2)四溴雙酚 A因分解溫度低，不適合于 ABS的阻燃改性。 (3)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。 (4)改性塑料配方在加工過程中，都需要加入抗氧劑，以防止因螺桿的強(qiáng)烈剪切作用使其熱分解而導(dǎo)致材料變黃。 ? 衛(wèi)生及環(huán)保要求 配方中的各類助劑應(yīng)對操作者無害、對設(shè)備無害、對使用者無害、對環(huán)境無害。 衛(wèi)生性： 樹脂和所選助劑應(yīng)該無毒，或有害物含量在控制規(guī)定的范圍內(nèi)。 ? 對環(huán)境的影響： 所選組分在加工時及在制品中不能污染環(huán)境： ? (1)鉛鹽不能用于上水管和電纜護(hù)套； ? (2)玩具、食品包裝膜必需用無毒的增塑劑。 ? (3)不能用鎘、六價鉻、汞等重金屬； ? (4)不能用目前法規(guī)中禁用的助劑如多溴聯(lián)苯、多溴二苯醚等。 塑料配方設(shè)計中各組分的相容性 ? 對于一個好的配方，除了配方組分選擇合理、用量搭配得當(dāng)外，配方中各組分之間還要具有良好的相容性，這樣，才能充分發(fā)揮不同組分的應(yīng)盡作用。 相容性原則 ? 判斷不同組分的相容性如何，一條根本的原則，即相似相容，可分為以下幾個方面： 溶度參數(shù)相近原則、極性相近原則、結(jié)構(gòu)相近原則、結(jié)晶能力相近原則、表面張力相近原則、粘度相近原則。 溶度參數(shù)相近原則 ? 不同組分的混合過程實(shí)際上是分子鏈間相互擴(kuò)散的過程，受到分子鏈之間作用的制約。分子鏈間相互作用力的大小，可用溶度參數(shù)來表示。其數(shù)值為單位體積內(nèi)聚能密度的平方根。 ? 不同組分之間的相容性好壞，可用其溶度參數(shù)之差來衡量。差值越小，其相容性越好。對于共混小分子組分，其溶度參數(shù)差小于 ，即視為相容性好；高分子組分之間的相容規(guī)律為：溶度參數(shù)之差小于 ，且分子量越大，對其差值要求越小，也就是說，高分子量的不同組分更不容易相容。 ? 對于溶度參數(shù)相近原則，需要注意的是，此原則只適用于非極性組分之間和非極性組分之間，而不選用于極性組分之間與結(jié)晶組分之間，其原因?yàn)槿芏葏?shù)只表示分子之間的色散力，而不表示極性組分之間 的偶極力及氫鍵。因此，不能完全表征分子間的作用力大小。 極性相近原則 ? 其原則為不同配方之間的極性越相近，其相容性越好。另外，配方中組分的極性越大，其相容性越好；而非極性組分的相容性大都比較差。 ? 極性相近原則有些例外，如 PVC/CR、PVC/CPE極性相近，但不相容；而 PS/PPO兩種極性不同組分，相容性反而好。 結(jié)構(gòu)相近原則 ? 其原則為不同配方組分的結(jié)構(gòu)越接近，其相容性越好。 ? 所謂結(jié)構(gòu)相近，是指各自組分的分子鏈中含有相同或相近的結(jié)構(gòu)單元。如 PS和 PPO分子鏈中都含有芳香基團(tuán)，因而，其相容性很好。 結(jié)晶能力相近原則 ? 其原則為不同配方組分的結(jié)晶能力越接近，其相容性越好。結(jié)晶能力是指可否結(jié)晶結(jié)晶難易和最大結(jié)晶度。 ? 兩種非晶態(tài)配方組分相容性好，而晶態(tài) /非晶態(tài)、晶態(tài) /晶態(tài)組分的相容性差，而且只有在混晶時才相容。配方組分在熔融狀態(tài)互混時，晶態(tài)已被破壞，不受結(jié)晶能力原則限制。 表面張力相近原則 ? 配方組分的表面張力越接近，其相容性越好。配方中組分熔融時，與乳狀液相似，其穩(wěn)定性及分散度由界面兩相的表面張力決定，表面張力越接近，兩相間的浸潤、接觸及擴(kuò)散越好，界面的結(jié)合也越好。 提高相容性的方法 ? 提高相容性的方法有：添加偶聯(lián)劑、添加相容劑、交聯(lián)技術(shù)和 IPN技術(shù)。 偶聯(lián)劑 ? 偶聯(lián)劑也稱為表面處理劑，它是一種在無機(jī)材料與有機(jī)材料或不同有機(jī)材料之間，通過化學(xué)作用，使兩者親和性得到 改善的一種有機(jī)化合物。 ? 偶聯(lián)劑主要用于無機(jī)材料和有機(jī)材料混合體系中，有時也用于有機(jī)材料復(fù)合體系中，但很少見。 偶聯(lián)劑的作用機(jī)理 ? 化學(xué)鍵理論 該理論認(rèn)為，偶聯(lián)劑分子含有兩種不同性質(zhì)的基團(tuán)，其中一種基團(tuán)可與無機(jī)材料表面分子作用，形成化學(xué)鍵；而另一種基團(tuán)可與有機(jī)材料分子鍵合，從而在無機(jī)相與有機(jī)相之間起到橋梁和連接作用，使不相容兩相達(dá)到相容。 實(shí)際上，偶聯(lián)劑與兩相的作用還有氫鍵及物理吸附等。 該理論較好地解釋了硅烷偶聯(lián)劑對玻璃纖維復(fù)合體系的作用。 ? 表面浸潤理論 該理論的主要論點(diǎn)為液態(tài)聚合物對無機(jī)填料的表面浸潤性，促進(jìn)了兩者的相容性。如果無機(jī)填料被完全浸潤，則樹脂在兩相界面上的物理吸附所產(chǎn)生的粘結(jié)強(qiáng)度，比樹脂本身內(nèi)聚能還要大。反之，如無機(jī)材料浸潤不良，則導(dǎo)致相容性差。 此理論較好地解釋了熱固性樹脂與無機(jī)填料之間的復(fù)合。 ? 變層理論 為了緩和復(fù)合材料中樹脂和填料兩相在冷卻時不同收縮率而產(chǎn)生的界面應(yīng)力，希望在樹脂與填料之間形成一個柔性變形層，使復(fù)合材料的韌性增大。而偶聯(lián)劑可在樹脂與填料之間形成上述的柔性變形層，起到松弛界面應(yīng)力，阻止界面裂紋擴(kuò)展的作用。 ? 拘束層理論 復(fù)合材料中存在著高模量的填料與低模量樹脂之間的界面區(qū)，偶聯(lián)劑是界面區(qū)中的一部分，它的模量介于樹脂與填料兩者中間，可以較好地傳遞應(yīng)力。 偶聯(lián)劑的種類 ? 硅烷類偶聯(lián)劑 ? 早期主要用于熱固性塑料與玻璃纖維之間，現(xiàn)在廣泛用于熱塑性樹脂與含硅性填料之間。硅烷類偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)通式可以寫成： RSiX3. ? 其中 R為與樹脂分子有親和力或反應(yīng)能力的活性官能團(tuán)，如氨基、環(huán)氧基、乙烯基等。Ｘ為能水解基團(tuán)，如甲氧基、乙?；醯?。Ｘ為－Ｏ－Ｏ－Ｒ時，為氧化硅烷；Ｘ為－Ｓ－Ｓ－Ｒ時，稱為多硫化硅烷。 ２、鈦酸酯類偶聯(lián)劑 主要用于熱塑性塑料與各類填料之間的偶聯(lián)。 下表為典型的鈦酸酯偶聯(lián)劑的類型與化學(xué)結(jié)構(gòu)。 ? ３、鋯酸酯類偶聯(lián)劑 主要用于ＰＯ、ＥＰ及聚酯中。 ４、鋁酸酯類偶聯(lián)劑 成本低，除偶聯(lián)功能外，還可以提高復(fù)合體系的機(jī)械強(qiáng)度及耐熱性。 ５、鋯鋁酸酯偶聯(lián)劑 ６、鋁鈦復(fù)合偶聯(lián)劑 ７、有機(jī)鉻類偶聯(lián)劑等 偶聯(lián)劑的選用原則 ? １、硅烷類偶聯(lián)劑主要適用于玻璃纖維及含硅填料，如石英、硅灰石、滑石粉、云母、二氧化硅、硅酸鈣、粘土等，也可用于部分金屬的氧化物及氫氧化物，但不用于碳酸鈣。樹脂主要為熱固性樹脂。 ? ２、鈦酸類偶聯(lián)劑對填料的適用范圍廣，如碳酸鈣、滑石粉。鈦白粉等都可以還可用于玻璃纖維中。樹脂主要為ＰＯ等熱塑性樹脂。 ? ３、酸性填料應(yīng)使用含堿性官能團(tuán)的偶聯(lián)劑，而堿性填料應(yīng)選擇含酸性官能團(tuán)的偶聯(lián)劑。 ? ４、偶聯(lián)劑的加入量：硅烷偶聯(lián)劑的用量可定為填料的 1%左右；鈦酸酯類用量一般為填料的 %2%. ? 一些表面活性劑會