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配方設(shè)計(jì)表面看起來很簡(jiǎn)單，但其實(shí)包含了很多內(nèi)在的聯(lián)系，為了設(shè)計(jì)出高性能、易加工、低價(jià)格的配方，需要考慮的因素很多，現(xiàn)提出以下幾個(gè)方面的因素供參考：樹脂的選擇、助劑的選擇、助劑的形態(tài)、助劑的加入量、配方中各組分間的關(guān)系、保證配方中各組分混合均勻、配方中一些組分的負(fù)面影響、配方應(yīng)考慮加工性、衛(wèi)生及環(huán)保要求、助劑的價(jià)格和來源。
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（三）塑料配方設(shè)計(jì)的一些要點(diǎn)之助劑的形態(tài)
3助劑的形態(tài)
助劑形態(tài)不同，改性的效果也不同。
3.1助劑的形狀
(1)纖維狀填料的增強(qiáng)效果好。纖維的形狀可用長(zhǎng)徑比(L/D)表示，L/D越大、增強(qiáng)效果越好。樹脂在熔融狀態(tài)時(shí)比在粉末狀態(tài)時(shí)有利于保持長(zhǎng)徑比，減小斷纖幾率，這就是為什么不從進(jìn)料口而從中部加料口加入玻璃纖維的原因。
(2)球型填料的增韌效果好、并可增加制品的光亮度。硫酸鋇為典型的球型填料，因此高光澤PP的填充選用硫酸鋇，硫酸鋇也可以小幅度提高制品的剛性及韌性。
3.2助劑的粒度
(1)粒狀助劑粒度的表示方法
粒狀助劑的粒度可用目數(shù)或平均粒徑表示，通常用的目數(shù)與平均粒徑的關(guān)系見表2。
表2平均粒徑與目數(shù)的關(guān)系
Tab.2 The relationship of mesh and average diameteof particle
|
目數(shù) |
20 |
80 |
100 |
150 |
200 |
325 |
400 |
625 |
1250 |
2500 |
12500 |
|
平均粒徑/μm |
833 |
175 |
147 |
104 |
74 |
43 |
38 |
20 |
10 |
5 |
1 |
注：目數(shù)有多種表示方法，本表中的目數(shù)為每平方英寸篩網(wǎng)上的篩孔數(shù)目
(2)填料粒度對(duì)填充塑料的力學(xué)性能的影響
粒度尺寸越小，對(duì)填充材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度提高越大。，在用20%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))硅灰石填充PA6時(shí)，粒度對(duì)填充PA6的力學(xué)性能的影響見表3。
表3 粒度對(duì)20%硅灰石填充PA6的力學(xué)性能的影響
Tab.3 The effect of granularity on the mechanicproperties
of PA6 composite Filled 20% wollstonite
|
性能 |
1250目 |
800目 |
400目 |
325目 |
150目 |
|
拉伸強(qiáng)度/MPa |
127.5 |
127.4 |
126.0 |
124.5 |
124.5 |
|
沖擊強(qiáng)度/(kJ·m-2) |
15.5 |
15.1 |
14.8 |
14.4 |
13.5 |
(3)粒度對(duì)無機(jī)阻燃劑阻燃性能的影響
無機(jī)阻燃劑的粒度越小，阻燃效果越好。例如水合金屬氧化物和三氧化二銻的粒度越小，達(dá)到同等阻燃效果的用量就越少。
在LDPE中加入80份不同粒度的氫氧化鋁的阻燃效果見表4。
表4 氫氧化鋁的粒度對(duì)其在LDPE中阻燃效果的影響
Tab.4 The effect of Al(OH)3 granuarityon its flame retarding in LDPE
|
粒度/μm |
25 |
5 |
1 |
|
氧指數(shù)/% |
23 |
28 |
33 |
在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。
(4)粒度尺寸對(duì)著色劑著色力的影響
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)上限值，而且對(duì)不同性能的上限值不同。對(duì)著色力而言，偶氮類著色劑的上限粒度為0.1μm，酞菁類著色劑的上限粒度尺寸為0.05μm。對(duì)遮蓋力而言，著色劑的上限粒度尺寸為0.05μm左右。
(5)粒度尺寸對(duì)導(dǎo)電助劑導(dǎo)電性能的影響
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)電效果時(shí)加入炭黑的量越低。但同著色劑一樣，粒度大小也有一個(gè)上限值，粒度太小，導(dǎo)電助劑易于團(tuán)聚而難于分散，效果反而不好。
3.3助劑的表面處理
與樹脂良好的相容性是發(fā)揮助劑功效的關(guān)鍵。因此，必須設(shè)法提高或改善其與樹脂的相容性，如采用表面活性劑、偶聯(lián)劑或相容劑對(duì)其進(jìn)行表面活化處理。
所有無機(jī)類添加劑經(jīng)過表面處理，效果大都提高。尤其以粉末填料最為明顯，其他還有玻璃纖維、無機(jī)阻燃劑等。
表面處理以偶聯(lián)劑和相容劑為主，偶聯(lián)劑有硅烷類、鈦酸酯類和鋁酸酯類，常用相容劑有所用樹脂的馬來酸酐接枝聚合物。
4助劑的加入量
從改性效果看，有的助劑加入量越多越好，如阻燃劑、增韌劑、磁粉、阻隔材料等，有的助劑加入量有最佳值，如導(dǎo)電助劑形成到電通路后即可，再增加無效果；偶聯(lián)劑，表面包覆即可；抗靜電劑，在制品表面形成泄電荷層即可。在設(shè)計(jì)配方時(shí)，應(yīng)該在能滿足改性效果的前提下，添加量最小，以降低成本。
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