1.2　塑料配方設計方法實例疑難解答

1.2.1　塑料配方中樹脂及助劑的選擇應考慮哪些方面？

塑料配方設計是選擇樹脂和助劑并優化確定其用量的過程。塑料用樹脂和助劑品種有很多，配方設計時，樹脂和助劑品種的選擇通常應從以下幾方面加以考慮。

（1）滿足制品的使用性能要求

首先應充分了解制品的用途及性能要求，如機械、汽車、航天航空、醫療等應用領域不同，對制品的性能要求不同。制品性能要求主要包括力學性能、衛生性、電性能、阻燃性等方面的要求。

其次是要合理確定材料和制品的性能指標。配方的好壞是由所制備的材料和制品的性能指標來體現的，在確定各項性能指標時要充分利用現有的國家和國際標準，使其盡可能實現標準化，也可根據供需雙方的要求協商制定。

（2）保證制品良好的成型加工性

不同的成型加工方法對原料加工性能要求不同，如擠出成型一般要求原料的熔體強度較高，壓延成型要求原料的外潤滑效果要好。因此在配方設計時，應考慮產品成型加工工藝、設備及模具的特點，使物料在塑化、剪切中不產生或少產生揮發和分解現象，同時使物料的流變特性與設備和模具相匹配。

（3）充分考慮助劑與樹脂的相容性

助劑與樹脂之間應具有良好的相容性，以保證助劑長期穩定地存留在制品中，發揮其應有的效能。助劑與樹脂相容性的好壞，主要取決于它們結構的相似性。例如，極性的增塑劑與極性PVC樹脂相容性良好；在抗氧劑分子中引入較長的烷基可以改善與聚烯烴樹脂的相容性。

但應注意有些助劑，如潤滑劑、防霧劑、抗靜電劑等，若有意識地削弱其與樹脂的相容性反而是有利的。一般各種助劑與樹脂之間都有一定的相容性范圍，超出這個范圍助劑便容易析出。

（4）助劑的效能

同一作用的助劑品種有很多，但不同的助劑其效能不同。效能高的在配方中一般用量少，效能低的用量則較大。由于助劑在正常發揮作用時，會產生某些副作用，因此，在配方設計中要注意助劑的副作用對制品性能的影響程度，如大量使用填料時會造成體系黏度的上升，成型加工困難，力學性能下降，對于力學性能要求高、制品結構復雜、成型困難時，就應注意填料的用量不能太大。又如阻燃劑用量較多時，也會使材料力學性能明顯下降，因此對于阻燃性配方設計時應盡量選用效能高的阻燃劑品種，以盡量減少其用量，保證制品的性能。

配方設計時還應考慮一些助劑的雙重或多重作用，如炭黑不僅是著色劑，同時還兼有光屏蔽和抗氧化作用；增塑劑不但使制品柔化，而且能降低加工溫度，提高熔體流動性，某些還具有阻燃作用；有些金屬皂穩定劑本身就是潤滑劑等。對于具有多重作用的助劑，在配方時應多加以考慮，以調配用量或簡化配方。

配方設計時還應注意助劑之間的協同效應與對抗效應。有些助劑單獨使用時，效能比較低，但與其他助劑一起配合使用時，效能會大大提高，而有些助劑則相反，與某些助劑配合使用時則效能會降低。如鋅皂和鈣皂熱穩定劑在PVC中使用時，鋅皂的前期熱穩定效果比較好，后期比較差；而鈣皂則是前期熱穩定效果差，后期則比較好，如果兩者一起配合使用時，則熱穩定效果會大大得到提高。又如HALS類光穩定劑與硫醚類輔抗氧劑并用時，硫醚類滋生的酸性成分會抑制HALS的光穩定作用，使其光穩定效能大大降低。因此，在配方設計時應充分利用助劑之間的協同效應，盡量避免助劑之間的對抗效應。

（5）合理的性能價格比

一般在不影響制品性能或對制品主要性能影響不大的情況下，應盡量降低配方成本，以保證制品的經濟合理性，盡量使用來源廣、采購方便、成本低的助劑。