樹 脂 的 選 擇
1、樹脂的品種與牌號
所選擇的目標(biāo)樹脂與需要改性的目標(biāo)性能具有最接近的性能:首先是在樹脂的品種上進(jìn)行篩選,如:改善樹脂的韌性,優(yōu)選ABS、SBS等樹脂;透明改性,樹脂首先要考慮選擇三大透明樹脂PS、PMMA、PC。
確定目標(biāo)樹脂后,選擇樹脂的牌號。具體的牌號樹脂具有更具體的性能指標(biāo),會讓目標(biāo)選擇具有更確定性。選擇樹脂:優(yōu)選大品牌,通用樹脂,確保后期采購樹脂更方便。
2、樹脂的復(fù)合性
所選擇的目標(biāo)樹脂與主體樹脂的復(fù)合性,即所選擇的目標(biāo)樹脂與主體樹脂具備相容性,能夠形成一體,不出現(xiàn)相分離。目標(biāo)樹脂能夠發(fā)揮出改性的性能目標(biāo)。
3、樹脂的黏度以及復(fù)合樹脂的流動性
配方中,所選擇的目標(biāo)樹脂的黏度與主體樹脂在黏度上要接近。選擇的目標(biāo)樹脂黏度過大,會導(dǎo)致復(fù)合樹脂黏度大,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。
黏度的變化會影響其流動性變化,從而最終影響加工方式的變化,如:注塑級、擠出級、吹塑級、壓延級等。而同一樹脂影響其流動性的主要原因在于分子量大小、分子鏈的排布如:線型分子、體型分子等。其中,高流動性樹脂包括:PS、HIPS、ABS、PE、PP、PA等;低流動性樹脂:PC、MPPO等;不流動樹脂:聚四氟乙烯、UHMWPE、PPO等。
助 劑 的 選 擇
1、目的性選擇助劑
不同類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)一般為國家標(biāo)準(zhǔn)、國際標(biāo)準(zhǔn),或客戶提出的性能要求。常見的目標(biāo)樹脂改性的性能如下。
1)阻燃 性:無機(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。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:高抗沖擊樹脂,如CPE、MBS、ACR、SBS、ABS、EVA、改性石油樹脂(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)對復(fù)合性能影響
同樣的助劑,其形態(tài)分布也有不同,相對于改性作用的影響也不一樣。對于粉末性助劑,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,存在一個極限值,而且對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,粒度也有一個極限值,粒度太小易于聚集而難于分散,效果反倒不好。
對于纖維性助劑,助劑的纖維程度越高,增強(qiáng)效果越好。其中,助劑的纖維化程度可用長徑比(L/D)表示。熔融狀態(tài)比粉末狀有利于保持長徑比,減小斷纖幾率,因而也是較好的加入方式。
3、助劑與樹脂的相容性
樹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脂中層狀分布。提高樹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,提高樹脂與助劑的相容性。常見偶聯(lián)劑包括硅烷類、鈦酸酯類和鋁酸酯類;相容劑包括樹脂對應(yīng)的馬來酸酐接枝聚合物。需經(jīng)表面處理的助劑包括無機(jī)類添加劑和纖維類助劑。
4、助劑加入的量
合適的助劑添加量既是提高目標(biāo)樹脂至合適性能,也是立足與經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)的成本低。對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;4)偶聯(lián)劑,形成表面包覆即可。
5、樹脂與助劑的關(guān)系
助劑的加入不能導(dǎo)致樹脂的本身性能變質(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,助劑的酸堿性,應(yīng)與樹脂的酸堿性要一致,否則會起兩者的反應(yīng)。
6、助劑與其他組分的關(guān)系
一個配方中,為了同時兼顧多個目的,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)立沒有影響;2)協(xié)同作用:配方重的多個助劑互相促進(jìn),使總體效果高于單個助劑的平均值;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,硫醚類輔抗氧劑與HALS類光穩(wěn)定劑不同時使用,因為硫醚類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,也是要求助劑在樹脂的形成均勻分布。助劑分布不均勻不僅不能提高原有樹脂的性能,還可能因為填料分布不均勻出現(xiàn)性能比純樹脂的性能更差。如:使用填料對材料的力學(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,是滿足成型塑料改性后兼具制品成型的保重。對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;形成的配方對設(shè)備的磨損和腐蝕小,無毒性氣體釋放,均可以作為考核的標(biāo)準(zhǔn)。
1、改性后塑料的流動性
塑料的流動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,無機(jī)填料加入都會導(dǎo)致流動性能降低,需要補(bǔ)加流動改性劑進(jìn)行優(yōu)化。
2、耐熱性
耐熱性按照兩個方面考量:1)降低樹脂的加工溫度,加工溫度不超過助劑的分解溫度,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等低加工溫度的樹脂為載體。
3、配方的環(huán)保性
配方的環(huán)保性包括:對人體、設(shè)備、環(huán)境以及使用者無害。人體衛(wèi)生性--樹脂和所選助劑應(yīng)該絕對無毒,或其含量控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。對環(huán)境污染--所選組分不能污染環(huán)境。
4、成本價格和來源
塑料改性配方追求價格越低越好,實施過程中對于助劑的使用按以下原則:
1)優(yōu)先使用低價格原料;
2)優(yōu)先使用已有的原料:無需采購、來源穩(wěn)定、性能清楚;
3)優(yōu)先使用國內(nèi)原料:價格波動受外匯、貿(mào)易政策等影響小;
4)優(yōu)先使用附近原料:減少庫存所需要的花費(fèi);
5)優(yōu)先選用通用原料:來源廣泛、性能比較穩(wěn)定。
南京飛騰新材料科技有限公司
手機(jī):15195762519
電話:025-58771286
郵箱:njfeitengchem@163.com
地址: 江蘇省南京市鼓樓區(qū)中山北路281號2108室