塑料配方设计十大要点
阿里巴巴塑料论坛 发布时间：2007-01-07 07:00
配方设计的关键为选材、搭配、用量、混合四大要素，表面看起来很简单，但其实包含了很多内在联系，要想设计出一个高性能、易加工、低价格的配方也并非易事，需要考虑的因素很多，作者积多年的配方设计经验提供如下几个方面的因素供读者参考。
1、树脂的选择
（1）树脂品种的选择
树脂要选择与改性目的性能最接近的品种，以节省加入助剂的使用量。如耐磨改性，树脂要首先考虑选择三大耐磨树脂PA、POM、UHMWPE；再如透明改性，树脂要首先考虑选择三大透明树脂PS、PMMA、PC。
（2）树脂牌号的选择
同一种树脂的牌号不同，其性能差别也很大，应该选择与改性目的性能最接近的牌号。如耐热改性PP，可在热变形温度100~140℃的PP牌号范围内选择，我们要选用本身耐热140℃的PP牌号，具体如大韩油化的PP-4012。
（3）树脂流动性的选择
配方中各种塑化材料的粘度要接近，以保证加工流动性。对于粘度相差悬殊的材料，要加过渡料，以减小粘度梯度。如PA66增韧、阻燃配方中常加入PA6作为过渡料，PA6增韧、阻燃配方中常加入HDPE作为过渡料。
不同加工方法要求流动性不同。
不同品种的塑料具有不同的流动性。由此将塑料分成高流动性塑料、低流动性塑料和不流动性塑料，具体如下：
高流动性塑料——PS、HIPS、ABS、PE、PP、PA等。
低流动性塑料——PC、MPPO、PPS等。
不流动性塑料——聚四氟乙烯、UHMWPE、PPO等。
同一品种塑料也具有不同的流动性，主要原因为分子量、分子链分布的不同，所以同一种原料分为不同的牌号。不同的加工方法所需用的流动性不同，所以牌号分为注塑级、挤出级、吹塑级、压延级等，具体见表1所示。
表1 不同加工方法与熔体流动指数的关系
加工方法
熔体流动指数（g/10min）
压制、挤出、压延 0.2~8
流延、吹塑
0.3~15
涂覆、滚塑 1~8 注塑 1~60
不同改性目的要求流动性不同，如高填充要求流动性好，如磁性塑料、填充目料、无卤阻燃电缆料等。
（4）树脂对助剂的选择性
如PPS不能加入含铅和含铜助剂，PC不能用三氧化锑，这些都可导致解聚。同时，助剂的酸碱性，应与树脂的酸碱性要一致，否则会起两者的反应。
2、助剂的选择
（1）按要达到的目的选用助剂
按要达到的目的选择合适的助剂品种，所加入助剂应能充分发挥其预计功效，并达到规定指标。规定指标一般为产品的国家标准、国际标准，或客户提出的性能要求。助剂的具体选择范围如下：
增韧——选弹性体、热塑性弹性体和刚性增韧材料。
增强——选玻璃纤维、碳纤维、晶须和有机纤维。
阻燃——溴类（普通溴系和环保溴系）、磷类、氮类、氮/磷复合类膨胀型阻燃剂、三氧化二锑、水合金属氢氧化物。
抗静电——各类抗静电剂。
导电——碳类（炭黑、石墨、碳纤维、碳纳米管）、金属纤维和金属粉、金属氧化物。
磁性——铁氧体磁粉、稀土磁粉包括钐钴类（SmCo5或Sm2Co17）、钕铁硼类(NdFeB)、钐铁氮类(SmFeN)、铝镍钴类磁粉三大类。
导热——金属纤维和金属粉末、金属氧化物、氮化物和碳化物；碳类材料如炭黑、碳纤维、石墨和碳纳米管；半导体材料如硅、硼。
耐热——玻璃纤维、无机填料、耐热剂如取代马来酰亚胺类和β晶型成核剂。
透明——成核剂，对PP而言α晶型成核剂的山梨醇系列Millad 3988效果最好。
耐磨——石墨、二硫化钼、铜粉等。
绝缘——煅烧高岭土。
阻隔——云母、蒙脱土、石英等。
（2）助剂对树脂具有选择性
红磷阻燃剂对PA、PBT、PET有效；氮系阻燃剂对含氧类有效，如PA、PBT、PET等；成核剂对共聚聚丙烯效果好；玻璃纤维耐热改性对结晶性塑料效果好，对非晶型塑料效果差；炭黑填充导电塑料，在结晶性树脂中效果好。
3、助剂的形态
同一种成分的助剂，其形态不同，对改性作用的发挥影响很大。
（1）助剂的形状
纤维状助剂的增强效果好。助剂的纤维化程度可用长径比表示，L/D越大、增强效果越好，这就是为什么我们加玻璃纤维要从排气孔加入。熔融状态比粉末状有利于保持长径比，减小断纤几率。
圆球状助剂的增韧效果好、光亮度高。硫酸钡为典型的圆球状助剂，因此高光泽PP的填充选用硫酸钡，小幅度刚性增韧也可用硫酸钡。
（2）助剂的粒度
表2 粒度的两种表达方法
目数 20 80 100 150 200 325 400 625 1250
2500 12500 μm 833 175 147 104 74 43 38 20 10 5 1
注：目数为每平方英寸筛网上的筛孔数目。
A．助剂粒度对力学性能的影响
粒度越小，对填充材料的拉伸强度和冲击强度越有益。例如，不同粒度的20%硅灰石填充对PA6力学性能的影响见表3。
表3 不同粒度的20%硅灰石填充对PA6力学性能的影响
性能
1250目
800目
400目
325目
150目
拉伸强度（MPa） 127.5 127.4 126.0 124.5 124.5
冲击强度（kJ/m2） 15.5 15.1 14.8 14.4 13.5
再如，就冲击强度而言, 三氧化二锑的粒径每减少1μm，冲击强度就会增加1倍。
B．助剂粒度对阻燃性能的影响
阻燃剂的粒度越小，阻燃效果就越好。例如水合金属氧化物和三氧化二锑的粒度越小，达到同等阻燃效果的加入量就越少。
例如，在LDPE中加入80份不同粒度的氢氧化铝的阻燃效果见表4。
表4 LDPE中加入80份不同粒度的氢氧化铝的阻燃效果
粒度（μm） 25 5 1
氧指数（%）