塑料加工配方设计的注意事项

（一） mLLDPE加工配方设计

作为第四代聚乙烯的mLLDPE树脂，与LDPE、HDPE、LLDPE相比，具有很多优异的性能，如高拉伸强度、高断裂伸长率、高冲击强度、透明性好、耐辐射好、高热氧稳定性、高清洁度、低热封温度耐穿刺性、耐应力开裂性、薄膜强度高、纵横强度均匀性好等，尤其是封口温度低、热封温度范围广、热封时间短、抗污染性好、密封性好、渗漏断裂现象少等，是热封制袋及复合薄膜热封层的重要材料。但mLLDPE相对分子质量高、相对分子质量分布窄、支链少，从而导致其的加工性不好，具体主要表现在如下几个方面。

（1）熔体流动性差

mLLDPE的相对分子质量分布窄，导致其熔体的黏度高，例如其剪切黏度为LDPE的4～5倍，在加工中会因黏度高导致扭矩增大、背压增加、能量消耗提高、产量下降。

（2）熔体强度低

mLLDPE因分子中支链少，分子链的缠结少，熔体强度远比LDPE低。这就会造成吹塑成型时膜泡不稳定，选用长支链化mLLDPE如辛烯共聚品种会好一些。

（3）熔体流变形特异

mLLDPE熔体流动不稳定，易产生熔体破裂现象而导致制品表面粗糙，熔体表面张力小、吹膜时泡管不稳定。易在口模出口处发生熔体破裂，造成膜泡出现鲨鱼皮状、破裂和引膜困难等。

（4）黏度对剪切速率依赖性小

mLLDPE的黏度对剪切速率敏感型小，必须提高剪切速率才可降低黏度，高剪切易导致过热，引发局部分解。

鉴于mLLDPE的上述加工缺点，纯mLLDPE难以单独加工，必须进行加工改性才可成型。mLLDPE具体加工改性方法如下。

乙烯与辛烯共聚的mLLDPE加工性能要比丁烯、己烯共聚品种好很多，甚至可以单独加工。

LDPE是mLLDPE最优秀的加工助剂，其本身加工性十分优异，熔体黏度低且流动性好，在mLLDPE中加入15%～30%的LDPE，混合料即可在通用设备上加工。随着LDPE含量的增加，可逐步提高mLLDPE的剪切敏感性、临界剪切速率和熔体强度，降低熔体黏度。以临界剪切速率为例，其变化见表2-22所示。

表2-22 不同比例的mLLDPE/LDPE共混物的临界剪切速率

以剪切敏感性为例，随LDPE加入量增加，开始下降，在LDPE加入量20%时，下降到最低值，之后随加入量增加剪切敏感性增加，到LDPE加入量为50%时，基本平稳。以熔体流动性为例，随LDPE加入量增加，开始缓慢增加，当LDPE加入量为80%时，增加迅速。以熔体强度为例，随LDPE加入量增加而增大，当LDPE的加入量为75%时，熔体强度增大22%。

mLLDPE的加工改性剂可以提高熔体的流动稳定性，消除熔体破裂现象，降低熔体黏度、加工温度和背压等。

mLLDPE常用加工改性剂品种如下：

（1）有机硅类

主要品种有：有机硅酮类化合物、有机硅树脂及聚硅氧烷等。其作用为在树脂与金属设备之间形成一层润滑膜。

例如，在mLLDPE中加入0.5%有机硅，可使加工能耗降低33.3%，产量提高84%～107%。

（2）有机含氟弹性体（PPA）

这是mLLDPE最常用的一类加工助剂，由美国杜邦公司开发，我国已有生产。PPA的具体品种有：聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚偏二氟乙烯/六氟丙烯（60/40）共聚物（PPA），其中以PPA最为常用。PPA的具体组成为PPA树脂和界面活性剂，界面活性剂常用聚己内酯（PCL）或聚乙二醇（PEG）。

PPA的作用原理为在树脂与金属之间形成润滑膜，降低树脂与金属之间的摩擦力，并在表观上降低熔体的黏度。PPA在低剪切速率下，因有足够的时间向熔体表面迁移，改性效果显著；在高剪切速率下，因无时间全部迁移，改性效果一般。

PPA可以用于PE、EVA、PS、PA、PET、ABS中。在mLLDPE中加入2份PPA，当剪切速率为31.6s^-1时，黏度下降8.7%；当剪切速率为100s^-1时，黏度下降5.7%。

（二） UHMWPE加工配方设计

UHMWPE为超高相对分子质量聚乙烯的英文简称，与HDPE相比其相对分子质量高达200～400万。因分子量太高而具有与HDPE完全不同的性能，HDPE为通用热塑性塑料，而UHMWPE是一种综合性能十分优异的热塑性工程塑料。

UHMWPE的耐磨性突出，比钢铁高8～9倍、比尼龙高2.8倍；耐冲击性能优异，是PC的2～5倍、ABS的5倍、POM的1.5倍；摩擦因数仅为0.10～0.22，与F4相当，是理想的自润滑材料；此外，其耐化学药品、耐低温、消音、耐应力开裂等均好。

UHMWPE的主要缺点为加工性不好。这主要是因为UHMWPE的相对分子质量太大，熔体黏度极高（一般为10⁹Pa.s），流动性极差（熔体流动指数几乎为0），因而难以用通用热塑性塑料的加工方法直接进行挤出或注射加工。

UHMWPE的加工难点可归纳为如下几点：

①由于较高的黏度，在熔融时UHMWPE不能形成黏流态，只能处于高弹态；在普通螺杆挤出机上加工时，熔体包住螺杆一起转动，很难沿螺槽推进，陷入不能挤出的状态，俗称“料塞”。

②由于极低的摩擦系数，加工时粉料在进料过程中极易打滑，不易进料。

③由于临界剪切速率低（约为10^-2/s），在挤出成型时熔体易破裂，表面易出现裂纹；在注射成型时，会因出现喷射流状态而引起气孔和脱层现象。

④成型温度范围窄，加工时易引起氧化降解。

因为如上的难点，使得UHMWPE不能用通用的加工方法加工，只能用效率低、能耗大的间歇式压制烧结工艺加工，制品的形状不能太复杂。

解决UHMWPE加工性的方法有两个：一是从改进设备上入手，设计特殊的螺杆和料筒，以强制推料的方法加工；设备结构复杂，加工昂贵，生产成本高。二是添加流动改性剂，改进其原有的加工特性，具有或接近普通塑料的加工性能。

UHMWPE用流动改性剂主要包括如下几类：

①低分子润滑剂如聚乙烯蜡及硬脂酸盐等，又称为助加工剂。改性原理：在UHMWPE熔融时，小分子的助加工剂渗入大分子中间，润滑大分子以增大分子间的流动性，同时又可减小大分子间的作用力，使UHMWPE具有可流动性。此方法的缺点为在改进流动性同时，UHMWPE原有的性能损失很大，因此不常用。

②共混低熔点、低黏度、高流动性树脂如、MDPE、LDPE、HDPE、PP、聚酯及橡胶等。使用最多的是中等分子量PE（40万～60万）和低相对分子质量PE（＜40万）；如HDPE（DMD7006）的流动性好，与UHMWPE的容度参数、极性都很接近，两者的相容性好，因此最常用。其改进流动性原理为：共混体系被加热到熔点以上温度时，UHMWPE就会悬浮在改性树脂的液相中，使大分子间的作用力减小，且分子链的缠结程度下降，流动性增强，从而形成可挤出、可注射的悬浮体物料。以HDPE（DMD7006）为例，其不同加入量与熔体流动指数的关系如表2-23所示。

表2-23 UHMWPE中不同HDPE加入量与熔体流动指数的关系

但此方法在改进流动性的同时，也会引起UHMWPE冲击强度、硬度及耐磨性能等不同程度的下降。为弥补冲击强度、硬度和耐磨性的下降，加入1%左右的聚乙烯成核剂。其原理为成核剂会增大共混体系的结晶度，使球晶形状完整、尺寸细化，从而提高强度。常用的成核剂有热解硅石、二氧化硅及硬脂酸钙等。值得一提的是硬脂酸钙的加入，不仅可弥补强度的损失，还可起到润滑作用，促进流动性进一步提高。以UHMWPE/HDPE（100/40）体系为例，加入0.5份硬脂酸钙可使其熔体流动指数提高1.5倍。

③液晶聚合物（LCP）。在UHMWPE中，处于分散相的LCP在熔融时为液晶态，大分子平行排练，分子间无缠绕，黏度低、流动性好，可带动连续相的UHMWPE一起流动，改善其加工流动性能（如表2-24所示），可用普通挤出和注射设备加工。

表2-24 不同LCP/UHMWPE配比的熔体流动指数

④北京化工大学徐定宇研究的高效流动改性剂（MS2），加入1%，可使UHMWPE的熔点下降10℃之多，流动性大为改善，对其他性能影响不大。

⑤中科院化学所研制的纳米层状硅酸盐，加入3%～5%时，UHMWPE的熔体流动指数由0提高到0.2～0.4g/min，可用普通挤出机加工。

下面介绍具体UHMWPE加工配方实例。

①UHMWPE/LCP改进加工性：

加工条件：以配方2#为例，注射温度为240～300℃；注射压力≤10MPa；保压压力4～5MPa；模具温度60～80℃；冷却时间1～2min。

②UHMWPE加工改性配方（1）：

UHMWPE：95%～97%；纳米层状硅酸盐：3%～5%。

相关性能：熔体流动指数为0.2～0.4g/10min。

③UHMWPE加工改性配方（2）：

UHMWPE：70%；中相对分子质量PE：29%；成核剂（热解硅灰石尺寸5～50μm，表面积100～400m²/g）：1%。

④UHMWPE加工改性配方（3）：

UHMWPE：99%；流动改性剂（MS₂）：1%。

相关性能：熔点下降10℃以上。

⑤低相对分子质量PE改进UHMWPE加工性：

相关性能：

⑥UHMWPE加工配方：

UHMW-PE（ME：3.5×10⁶）：79.8%；成核剂（热解硅石）：0.3%；中相对分子质量聚乙烯（ME：0.6×10⁶）：19.9%。

（三） PVA加工配方设计

1.PVA的加工特性

PVA为聚乙烯醇［Poly（vinyl alcohol）］的英文简称，它属于一种性能优良、用途广泛的水溶性聚合物。PVA膜的优点为透明度（透光率为60%～66%）和光泽性（反射率为81.5%）、水溶解性、生物降解性、非带电性（仅为PE的1/82）、较大的拉伸强度和撕裂强度、耐磨性、良好的耐油性、极好的阻隔性（对氧气的阻隔性为EVOH的2倍以上）、热合性、黏接性、抗辐射性、透湿性、印刷性、耐化学腐蚀性、脱模性和金属镀膜性等。

PVA属结晶性聚合物，分子中含有大量的羟基，可形成大量的分子内和分子间氢键，分子间存在很强的作用力，导致PVA的熔点（230℃）很高，与其分解温度（247℃）十分接近。另外，PVA对水敏感性极大，使不经改性的纯PVA很难用热塑性方法加工，只适用于湿法加工。正因为PVA的加工性能不好，大大地限制了其应用范围。因此，对PVA加工性的研究是目前的热点。

目前，国内外PVA膜的加工方法有溶液流延涂布法、湿法挤出法和干式挤出法三种。

溶液流延涂布法为典型的湿法成型，是PVA传统的成膜方法。它将PVA配成固体含量为10%～20%的水溶胶，将其均匀分布在金属带上，在烘箱内蒸发溶剂，剥离在加热干燥，并进行骤冷即可。溶液流延涂布法制成PVA膜的性能见表2-25所示。用此法已制成PVA纤维和薄膜，但由于流延法生产周期长、效率低、对原料纯度要求高、产品质量难控制、劳动强度大、产品成本高等缺点，限制了PVA的应用。此法以湖南工业大学和广东肇庆方兴包装材料有限公司为代表。

表2-25 溶胶流延涂布法PVA膜的性能

湿法挤出法属热塑性加工方法，是一类新型PVA加工方法。它将PVA与水、助剂等溶胀，然后熔融挤出、过滤、脱泡成膜。也选用可溶性PVA树脂，在其中加入适量的水、增塑剂、润滑剂、润湿剂和氢键合剂等，使用结构特殊的挤出机，具有溶解、塑炼和脱泡装置。湿法挤出法生产PVA膜的性能好于溶液流延涂布法，具体性能见表2-26所示。此法以四川涪陵地区塑料厂和华南理工大学等为代表。

干式挤出法为典型的热塑性加工方法，为我国最新独家开发。它将PVA真空干燥后与降低塑化温度改性剂、成膜剂按一定比例在高速混合机内混合均匀，用改进的单螺杆挤出机内挤出造粒，再经脱泡吹膜，定型处理即可。用挤出吹塑发生产的PVA膜性能好于流延法PVA膜，如干法挤出吹塑PVA膜的性能如表2-27所示。此法以工业塑料加工应用研究所和北京工商大学为代表。

表2-26 湿法挤出吹塑PVA膜的性能

表2-27 干法挤出吹塑PVA膜的性能

PVA加工改性的目的为拉大其熔融温度与分解温度的间距，使之可用热塑性方法加工。具体方法有两个：一是降低其熔融温度，使其远远低于分解温度；二是提高其分解温度，使其远远高于其熔融温度。

目前的改性方法为在PVA中加入增塑剂。一是减少分子内和分子间氢键的数量，降低分子间的作用力；二是控制聚集态结构，降低结晶度。

已开发的增塑剂有：水（去离子，铁含量在5 × 10^-8kg/kg以下）、丙三醇、乙二醇、丁二醇、二甘醇、双丙甘醇、山梨糖醇和己内酰胺等水溶性化合物，增塑剂的种类和用量对PVA的加工改性效果不同，具体可参见表2-28所示。

表2-28 不同增塑剂改性PVA的熔点和分解温度

从表2-28中可以看出，不同增塑剂在不同程度上都降低了PVA的熔点，提高了PVA的热分解温度，拉大了两者之间的距离。如果以改性后PVA的熔点与热分解温度差值大小来衡量其改性效果好坏，各增塑剂的次序如下：

己内酰胺＞水＞丙三醇＞乙二醇

尤其是己内酰胺的改性效果最好，它将PVA的分解温度与熔点之差拉大到55℃，可以实现PVA的热塑性加工。

在实际应用中，往往将两种增塑剂协同加入，会取得比单一增塑剂更好的效果。如增塑剂A和B，单独加入A、B和协同加入25份，PVA的熔融温度分别为220℃、200℃和190℃。此外，除增塑剂外，还要加入适量的界面活性剂、尿素、硼酸及氢氧化铝等。举一PVA加工配方实例如下：

PVA：100份；丙三醇：10份；界面活性剂：0.1份；水：适量。

增塑剂的改性原理为：增塑剂进入到PVA大分子内部，与PVA分子间发生了强烈的相互作用，以更强的分子间复合取代了PVA本身的分子间氢键，降低了分子降作用力，降低了熔点。并不是所有物质都能成为PVA的增塑剂。多数低分子试剂都可进入PVC内部，但只有能与PVA分子发生强烈作用的才能成为增塑剂；而低聚物由于体积大，只有能与PVA分子间发生强烈作用的才能进入其内部，成为增塑剂并发挥增塑功能。

加入增塑剂的改性PVA属于非牛顿流体，随剪切速率增加，表观黏度下降。同时，改性PVA对温度也较为敏感，可用温度来调解熔体的黏度。但从生产控制的角度来考虑，黏度对温度太敏感，不易控制质量；可以通过降低PVA的含水量来降低温度的敏感性。

另外，加工时对PVA树脂也有要求。一是尽可能选用低醇解度树脂或与高醇解度树脂共混；二是PVA的聚合度应尽可能低。

还有一种改性方法，在PVA中加入轻度交联剂如密胺树脂改性液。一方面它可使PVA中的羟基发生适度的交联，使PVA形成三维结构的涂层，降低对水的敏感性；另一方面，改性液可以同部分羟基反应，适当减轻羟基成氢键的能力，降低其表面张力，增强与基膜的黏合力。

美国一公司用较低聚合度的PVA开发出具有水溶性、热塑加工性和生物降解性的PVA原料，可用挤出、吹塑等方法成型，PVA膜用于食品包装、农用水溶性膜等。日本一公司开发出熔点为200～210℃、分解温度为240℃的PVA，可用挤出、吹塑、注塑方法加工制成透明性、水溶性、耐药品性优异的PVA膜。

PVA成型后，如用高温热处理，可提高其拉伸强度和断裂伸长率。具体热处理方法为120℃温度、处理时间为150s，后处理温度越高、处理时间越长，其拉伸强度和断裂伸长率的增加幅度越大。

（四） CPVC加工配方设计

CPVC是PVC进一步氯化的产物，其含氯量由PVC的56.7%增加到61%～68%。由于含氯量的增大，导致CPVC的许多性能较PVC有很大变化，其耐腐蚀性、阻燃性、耐候性和电绝缘性能都有不同程度提高，耐热性能提高30～40℃，但冲击性能下降。

在加工性能方面，因含氯量增大，导致下列性能变化。

①分子结构不规整，结晶性更小。

②分子间极性增大，分子间作用力提高，使CPVC的熔体黏度增高。

③热稳定性下降，热分解温度降低，其热分解温度范围（180～200℃）与其加工温度范围（180～190℃）重叠，加工更困难。

④加工温度范围窄，仅10℃范围，工艺更难控制。

在具体设计CPVC加工配方时，所用增塑剂与PVC相似，但因其加工性能更差，所以加入量增多。

热稳定剂以铅盐类为主，最常用的为复合铅。

润滑剂除硬脂酸钙外都可用。在有CPE加入的配方中，最好添加0.3份左右的白油，有助于冲击改性效果的发挥。

另外，为改善其加工性，常将CPVC与其他树脂共混，具体共混品种如下：CPVC/PVC，降低熔融黏度，常用共混比例为CPVC/PVC=55/45；CPVC/聚α-甲基苯乙烯/相容剂共混，可提高熔融加工性能，制品表面光滑；CPVC/低相对分子质量PS（2～5份）共混，可降低黏度10%以上；CPVC/PMMA共混，可改善加工流动性能。CPVC/硫（5～29份），降低黏度和结晶度；CPVC/MMA-PP嵌段共聚物共混，可使熔体黏度由8.91×10⁴Pa.s下降到3.02×10⁴Pa.s；CPVC/AS共混，可改善整体加工性能。

CPVC的具体加工配方实例如下：

①CPVC加工配方（1）：

CPVC：100份；PE蜡：0.5份；十一烷醇：1份；1，4—丁烯乙醇二［β—氨三（2，3—环氧丙基）基丁二烯］酯：0.5份；异氰酸酯：3份。

加工条件：上述组分充分混合后，在180℃下压制5min，即成为片材。

②CPVC加工配方（2）：

CPVC：100份；炭黑：50份；三硫氰酸酯：1份；己二酸：1份；MgO：10份；DOS：25份；二环己胺：2份。

表2-29 硬质CPVC挤出配方的挤出温度

③硬质CPVC挤出配方：

CPVC：100份；稳定剂：1份；MBS：50份；抗氧剂：0.5份；加工助剂：3份；润滑剂：3.5份。

此配方的挤出温度如表2-29所示。

④硬CPVC注塑配方：

CPVC：100份；MBS：2～4份；EVA：4份；有机锡：2份；二盐：2份；硬脂酸钙：0.5份；石蜡：0.5～1份；抗氧剂（BHT）：0.5～1份。

此配方的加工温度：料筒温度：165～175℃、175～185℃，喷嘴温度：175～185℃，模具温度：70～80℃。

（五） CPE弹性体加工配方设计

CPE的加工性能大大好于PVC，但其加工配方中仍需要加入增塑剂、稳定剂及硫化剂等助剂。

CPE的大分子链上无双键，与仲碳原子键合的氯原子又不具有高反应活性，因而自身难以硫化，必须加入硫化剂。CPE用硫化剂为过氧化物类、胺类、硫脲类及三嗪类等，加入量一般为1～10份。

当采用过氧化物为硫化剂时，为提高交联速度和交联程度，常加入共交联剂。共交联剂的具体品种有：二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸三乙二醇酯、二甲基丙烯酸三羟甲基丙酯、氰尿酸三烯丙酯及异氰尿酸三烯丙酯等，加入量为0.5～5份。另外，为防止用过氧化物硫化时产生孔隙，需加入氯化氢接受体，如MgO及Mg（OH）₂等。

胺类硫化剂有双官能团的脂肪族胺和芳香族胺类，其中双官能团的脂肪族胺的反应活性高于芳香族胺。对以双官能团的脂肪族胺为硫化剂时，可加入金属氧化物和1～2份硫黄为硫化促进剂，以提高硫化速度。

硫脲类硫化剂主要为乙烯基硫脲，最好加入少量硫黄为硫化促进剂。

三嗪类硫化剂有三硫代三聚异氰酸，一般不单独使用，需配入硫化促进剂，具体品种如二乙基二硫代氨基甲酸镉及聚合的三甲基二氢喹啉。

主要为有机磷酸酯、硬脂酸盐、金属氧化物和环氧化物。

CPE的最佳稳定体系为：

硬脂酸铅：1份；环氧树脂：2份；二碱式磷酸铅：4份。

硫化剂品种不同，所用增塑剂不同。

以过氧化物为硫化剂时，可用氯化石蜡、己二酸二辛酯、癸二酸二辛酯、环氧大豆油及低芳烃的石蜡油。

以胺和硫脲类为硫化剂时，可用硬脂酸、石油芳烃等为增塑剂。

具体CPE加工配方实例如下：

①CPE加工配方（1）

②CPE弹性体加工配方：

CPE（Cl=40.4%）：80；乙烯/甲基丙烯酸酯共聚物：20；LDPE：10；环氧大豆油：10。

③CPE硫化配方：

CPE：100份；TAIC：5份；氯化镁：10份；DOP：20份；白炭黑：30份。

④CPE密封条加工配方：

CPE（含5份二氧化硅）：65份；固体Ba/Cd/Pb：3份；PVC：35份；液体Ba/Cd：0.6份；碳酸钙：25份；液体有机磷：0.6份；二氧化钛：8份；环氧大豆油：2.6份。

（六） POM加工配方设计

聚甲醛（POM）作为一种综合性能优良的工程塑料，被广泛应用。但由于其特殊的分子结构，POM热稳定性较差。在其熔融加工过程中，易在热、氧作用下发生断链、按自由基型分解方式进行热降解，进而发生连续脱甲醛反应。因此，POM的加工配方中需加入抗氧剂和甲醛吸收剂，以减少降解反应的发生概率。

抗氧剂一般选用位阻酚类和胺类，具体常用BASF公司牌号为Irgano259和Irgano245的酚类抗氧剂，以及抗氧剂2246和F等，加入量为0.2%左右。通常加入抗氧剂来捕捉体系产生的自由基，中断整个体系自动氧化循环过程，起到抗氧稳定作用。

甲醛吸收剂 双氰胺、三聚氰胺、聚酰胺及聚氨酯等，加入量为0.5%～1%。研究表明，不同品种甲醛吸收剂之间共用，具有协同作用效果；如双氰胺和聚酰胺两者共用，协同效果明显。

POM加工具体配方实例如下：

①聚甲醛加工配方（1）：

共聚：POM 99.1%；双氰胺：0.3%；抗氧剂245：0.5%；聚酰胺：0.1%。

此配方在220℃高温下加工1小时的热失重率仅为0.365%。

②聚甲醛加工配方（2）：

（七）纤维素加工配方设计

因纤维素塑料的加工流动性不好，在其加工配方中需加入增塑剂和润滑剂。

增塑剂：同PVC一样，可用邻苯二甲酸酯类如DOP、DBP和磷酸酯类；除此之外，还常选用樟脑油等其他类增塑剂。

润滑剂：金属皂类。

溶剂：选用乙醇、丙酮等。

稳定剂：选用胺类，主要用于乙基纤维素。

纤维素塑料的具体加工配方实例如下。

①乙基纤维素加工配方：

乙基纤维素：100份；CaSt：1份；DOP：8份；乙醇30份；TiO₂：10份；二苯胺：2份；染料：0.15份。

加工条件：上述配方在70～75℃下混合，在120～150℃下混炼拉片，造粒，然后用一般热塑性塑料设备加工成型。

②乙基纤维素模塑粉：

乙基纤维素：100份；二氧化钛：8份；DBP：3份；CaSt：1份；乙醇：32份；DOP：5份；二苯胺：2份；染料：0.1份。

③流涎法薄膜醋酸纤维素加工配方：

醋酸纤维素：100份；磷酸三甲酚酯：20份；丙酮：适量。

④醋酸纤维素加工配方：

醋酸纤维素：100份；黏土或氧化锌：10份；磷酸酯或邻苯二甲酸酯：25～55份；丙酮：适量。

⑤硝酸纤维素加工配方：

⑥乒乓球加工配方：

（八） PMMA加工配方设计

PMMA的加工与其他塑料不同，它直接用单体进行反应成型，而不是先合成树脂再加工。

在PMMA的加工配方设计中如何选择各类助剂？

①引发剂：常用过氧化二苯甲酰（BPO）和偶氮二异丁腈（AIBN）等，加入量为0.02～0.06份。

②增塑剂：目的增加制品的柔软度，具体品种有DOP和DBP等，加入量为5%左右。

③润滑剂（脱模剂）：常用硬脂酸等。

④稳定剂：PMMA对加工温度比较敏感，因此加工中要注意控制温度，以免引起过热分解，另一方面常加入稳定剂。

2.PMMA加工配方实例

①PMMA浇铸加工配方：

MMA单体：100份； BPO：0.02份； DBP：4～6份。

②PMMA人造琥珀加工配方：

MMA单体：100份； DBP：4份； AIBN：0.02份； HSt：：0.1份。

③PMMA透明浇铸板加工配方：

MMA单体：100份；HSt：0.2～1份；AIBN：0.06份；甲基丙烯酸（改性剂）：0.1～0.15份；DBP：4～10份。

④PMMA浇铸管加工配方：

MMA单体：100份；DBP：5份；AIBN：0.02份；HSt：1份；过氧化碳酸二异丙酯：0.02份。

（九） TPU加工配方设计

TPU以树脂供应，不像PU泡沫塑料以单体提供。TPU为线型聚合物，由双官能团的聚酯或聚醚二元醇、低分子二元醇及二异氰酸酯三种单体共聚而成。合成的单体不同，TPU的性能不同。常用单体如下：

长链二元醇 它与二异氰酸酯反应生成低熔点链段，赋予TPU以柔软性能；如要求TPU制品的柔软性好时，应选择长链二元醇含量高TPU。长链二元醇有聚酯和聚醚两种，具体品种有聚丙二醇醚、聚乙二醇醚、聚ε-己内酯和聚己二醇碳酸酯等。

低分子二元醇 它与二异氰酸酯反应生成高熔点链段，赋予TPU以刚性；如要求TPU制品的刚性好时，应选择低分子二元醇含量高TPU。

二异氰酸酯 常用MDI（二苯基甲烷二异氰酸酯）。

选用硬脂酸皂类，以硬脂酸钙最常用。常常选几个润滑剂复合使用，总加入量为2～3份。

为改善TPU耐热老化性，需加入抗氧剂，常用品种为抗氧剂1010，加入量为0.4～1份。

配方实例：

TPU：70%～85%；抗氧剂1010：0.4%；ABS：10%～25%；炭黑：1%；CaSt：2.5%。

（十）其他塑料的加工配方设计

（1）提高熔体强度

PP为一种部分结晶聚合物，软化点与熔点很接近，温度超过熔点后熔体强度迅速下降，从而导致熔体强度低和耐熔垂性差，在发泡和热成型中限制了PP的应用。改进办法为提高其相对分子质量、加宽相对分子质量分布和引入长支链结构，前者可通过共混高相对分子质量树脂来实现，后者需通过接枝或交联达到目的。

共混主要混入LDPE树脂，交联有辐射和化学两种。

辐射交联的辐射源为电子射线和γ射线，于氮气环境中辐照剂量为5×10⁴Gy，结果为在PP分子链上产生长支链化，而不是凝胶，从而提高熔体强度。

化学交联为在PP大分子链上接枝第二单体，使其具有一定的支化度，从而提高熔体黏度。接枝单体为多官能团化合物如三羟甲基丙烷三丙烯酸酯等，常加入第二单体如苯乙烯、丙烯酰胺、丙烯酸酯等电子给予体，抑制降解副反应。引发剂为过氧化物如过氧化二异并苯（DCP）、过氧化苯甲酰（BPO）、2，5-二甲基-2，5-双（叔丁基过氧化）-3-己炔（LPO）等。

（2）防止加工中受热降解

PP的抗热氧性不好，在加工中受热会发生降解反应。改进办法为加入抗氧剂，一般加入抗氧剂1010等酚类抗氧剂。

（3）减少“鱼眼”数目

在PP制品上经常出现“鱼眼”，加入抗鱼眼剂可克服，常用的抗鱼眼剂为3-叔丁基-4-羟基甲醚及邻叔丁基苯二酚等。

（4）降低铜敏感性

在加工设备中与PP接触部分含有铜时，易催化PP降解，需加入抗铜剂。抗铜剂品种主要有：

苯并三唑类，草酸二酰肼、苯甲酸肼、水杨酸肼等，草酰苯胺类，水杨醛或糖醛与己二胺的缩合物。加入量一般为0.5份左右，具体配方如下：

PP电缆料配方：

PP：100份；抗氧剂1010：0.5份；UV-531：0.2～0.5份；草酸二酰肼：0.1～0.5份。

（1）加入润滑剂

纯PE类制品大都不需要加入润滑剂，但如果在PE树脂中加入其他助剂并影响了其加工流动性，则需要加入润滑剂；如PE填充制品，因大量填料的存在而影响加工性能，一般需要加入润滑剂。

可用于PE的润滑剂有：硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸、油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酰胺、乙撑双硬脂酰胺、PE蜡、OPE蜡、高沸点石蜡、微晶石蜡及氟油等。

PE具体润滑配方实例如下：

PE打包带配方：

PE（粉料，MI=1～2）：100份；填充母料：20份；硬脂酸钙：0.2份；磷酸三苯酯：0.2份；白油：适量。

（2）加入开口剂

PE的极性小，吸水率低，摩擦时易产生静电并易于蓄积，导致薄膜的开口性差。因此，在生产薄膜时需加入开口剂。

PE常用的开口剂有；硬脂酸锌、磷酸氢钙、芥酸酰胺、二氧化硅、硅藻土及云母等，加入量为0.5%～0.7%。具体配方实例如下：

LDPE：100份； ZnSt：0.5～0.7份。

（3）加入抗鱼眼剂

常用的抗鱼眼剂为邻叔丁基对苯二酚等。

（1）热稳定剂的选用

PA的热稳定性较差，热降解倾向严重，最好加入热稳定剂。常用的热稳定剂有：

①芳香胺类：如二苯胺及N，N-二苯基-对苯二胺等，加入量为0.5%～2%，缺点为有严重的色污染。

②铜盐类：如铜醋酸酯，常与卤素或含磷化合物并用，如铜醋酸酯/碘化钾/磷酸，缺点为有色污染。

③受阻酚类：不存在色污染问题，加入量为0.2%～0.7%。

④细分散炭黑：加入量为2%。

此外，还有亚磷酸盐等。

（2）成核剂的选用

在PA中加入少量的成核剂，可加速脱模缩短成型周期20%～30%。具体为在PA中加入0.1%左右的胶体硅石如40nm的二氧化硅。

（3）增塑剂的选用

在生产PA柔性制品如软管时，需要加入增塑剂。PA所用增塑剂与PVC不同，它用脂肪族二元醇，芳香族氨、磺、酰等化合物，加入量为10份左右。

（4）润滑剂

不用硬脂酸锌，外润滑用液体石蜡及硅油配成的甲苯溶液，内润滑用硬脂酸、硬脂酸钠、硬脂酸锂、硬脂醇、二硬脂酸铝、油酰胺、硬脂酰胺及乙撑硬脂酰胺等。

AS树脂在加工中受热分解时会放出酸性物质HCN，它对AS的分解有促进作用。必须加入酸性物质吸收剂即热稳定剂，不同类型热稳定剂的热稳定效果见表2-30所示。由于AS的成型温度高，可选用高热稳定性的稀土热稳定剂，从表2-30中也可以看出，其稳定效果最好。

表2-30 含不同类型热稳定剂AS的热分解特征温度

PVDC的两个对称氯原子的不稳定性导致树脂的熔融温度与分解温度十分接近，给热塑性加工带来困难。另外，PVDC加工中分解的氯气和氯化氢对设备有严重的腐蚀性，设备中含有的合金元素如铁、铜、锌等对PVDC的分解有催化作用，因此与物料有接触的部位要镀铬处理。

PVDC在加工中也需要加入热稳定剂和增塑剂。

PVDC用热稳定剂的种类同PVC，但用量偏大；增塑剂的主要品种有：己二酸酯类如二丁基己二酸酯、二辛基己二酸酯等，癸二酸酯类如二丁基癸二酸酯、二辛基癸二酸酯等，柠檬酸酯类如乙酰三辛基柠檬酸酯、乙酰三丁基柠檬酸酯等。可单独使用也可协同加入，用量为10份以下。

高相对分子质量聚氯乙烯（HMWPVC）是指聚合度在2000以上的PVC树脂，其性能特点为拉伸强度大、伸长率高、硬度随温度变化小、回弹性高，常用于耐热、耐磨、耐疲劳的特殊软制品如耐热电线电缆、远程输送皮带、水龙带、密封垫圈、高级鞋底及人造革等。

与PVC相比，HMWPVC因分子量大，熔融温度提高5～10℃，熔体黏度增大，为此增塑剂的用量要比PVC大，并常用PVC与其共混。另一方面，为降低成本和增加基体强度，一般加入适量无机填料如碳酸钙。

配方实例：

PVC-2500：100份；BaSt：1.2份；DOP：70份；PbSt：0.8份；三盐：5份；HSt：0.5份。

PAR（聚芳酯）加工温度与分解温度十分接近，加工温度范围窄，一般需加入热稳定剂如磷酸三苯酯，加入量0.1%～0.3%。

合成的PPS是一种相对分子质量很低（4000～5000）、结晶度较高（75%）的白色粉末，这种材料的黏度太低，无法直接用于塑化成型，只能用于喷涂。

用于塑化成型的PPS，需经交联改性处理，使相对分子质量进一步增加，提高熔体黏度，使其熔体流动指数达到10～20。交联处理有热交联和化学交联两种，目前以热交联为主。热交联的交联温度为150～350℃。

化学交联需加入交联促进剂，常用的交联促进剂有：氧化锌、氧化铅、氧化镁及氧化钴等金属氧化物，酚类化合物，六甲氧基甲基三聚氰酰胺，过氧化氢，碱金属或碱土金属的次氯酸盐等，加入量为10%左右。

经过交联处理的PPS仍具有一定的热塑性，废料可重复使用，属于半热固性塑料。

PPS加工配方实例如下：

①PPS热喷涂加工配方：

PPS（黏度100～150Pa·s）：100份；F₄：10～20份；氧化钴：10份。

②PPS冷喷涂加工配方：

PPS（黏度100～150Pa.s）：100份；氧化钴：10份。

上述配方与乙醇以2/8比例混合即可冷喷涂。

纯AP不熔融，仅在加热到427℃时发生类似金属的黏性流动，在425℃时会发生严重分解。因此，纯AP只能用热固性塑料方法加工；只有与其他加工性好的热塑性塑料共混改善其加工性能，才可用热塑性塑料方法加工。可用于与AP共混的树脂有：LDPE、HDPE、PS、ABS、PMMA及PA等。

PPO熔体黏度大，单独加工困难，需进行改性处理，其改性品种称为MPPO。MPPO主要有PPO与PS共混或接枝而成，占70%～90%；另一类为PPO与PA共混物，占10%～30%。

PSF可用热塑性方法加工，但熔体黏度大，造成加工困难，为此需要进行加工改性。主要办法为在PSF中混入聚乙烯、聚酯和矿物油等，具体配方如下：

PSF/PE=100∶3； PSF/PE/矿物=100∶3∶（1～2）； PSF/聚酯=100∶5以上。

F4的熔体黏度大，在形成熔体后仍不能流动，因此必须加入适当的助剂以降低其黏度，使其可以用挤出的方法熔融加工。加入的助剂为助挤剂，目的为增大分子间的润滑作用，具体品种有石蜡油和二氯乙烯等，加入量为15%～20%。

①提高熔体强度：加入含有3个或以上多官能团的化合物，官能团为异氰酸酯、酸酐、环氧化物或有机过氧化物等，可与PLA分子上的羰基、羧基及羟基等基团发生反应，在分子中引入长支链，从而增加其熔体强度。

②加入耐水解剂：具体品种见本章第二节所示。

ABS加工配方比较简单，一般只加入少量润滑剂即可。ABS可用的润滑剂品种有：PbSt，MgSt，ZnSt，亚乙基双硬脂酰胺、高熔点石蜡、PE蜡等。ABS不宜用酯蜡，因极性的酯基妨碍润滑边界层。