塑料配方设计表面看起来很简单,实际上包含了很多内在联系。为了设计出高性能、易加工、低价格的配方,在选择添加剂时需要考虑的因素很多。以下是可供参考的因素:
1根据用途选择添加剂。
根据要达到的目的,选择合适的添加剂品种,加入的添加剂应能充分发挥其预期效果,达到规定的指标。规格一般是产品的国家标准和国际标准,或者客户提出的性能要求。
添加剂的具体选择范围如下:
增韧& mdash& mdash选择弹性体、热塑性弹性体和刚性增韧材料。
增强功能& mdash& mdash选择玻璃纤维、碳纤维、晶须、有机纤维。
阻燃剂& mdash& mdash溴(普通溴和环保溴)、磷、氮、氮/磷复合膨胀型阻燃剂、三氧化二锑、水合金属氢氧化物。
抗静电& mdash& mdash各种抗静电剂。
导电& mdash& mdash碳(炭黑、石墨、碳纤维、碳纳米管)、金属纤维、金属粉末和金属氧化物。
磁性& mdash& mdash铁氧体磁粉和稀土磁粉包括钐钴(SmCo5或Sm2Co17)、钕铁硼(NdFeB)、钐铁氮(SmFeN)和铝镍;
热传导& mdash& mdash金属纤维和金属粉末、金属氧化物、氮化物和碳化物;碳材料,例如炭黑、碳纤维、石墨和碳纳米管;诸如硅和硼的半导体材料。
耐热性& mdash& mdash玻璃纤维、无机填料、耐热剂如取代马来酰亚胺和β;结晶成核剂。
透明& mdash& mdash成核剂,用于PP &α;结晶成核剂山梨醇系列Millad 3988效果最好。
耐磨性& mdash& mdash钴磁粉有石墨、二硫化钼、铜粉三种。
绝缘& mdash& mdash煅烧高岭土。
屏障& mdash& mdash云母、蒙脱石、应时等。
2添加剂对树脂有选择性。
红磷阻燃剂对PA、PBT、PET有效;
氮系阻燃剂对含氧有效,如PA、PBT、PET等。
成核剂对聚丙烯共聚物有良好的作用;
玻璃纤维耐热改性对结晶塑料效果好,对无定形塑料效果差。
炭黑填充导电塑料在结晶树脂中具有良好的效果。
3不同形式的添加剂有不同的作用。
同一成分的添加剂形状不同,对改性影响很大。
(1)添加剂的形状
纤维添加剂的增强效果好。
添加剂的纤维化程度可以用长径比来表示。L/D越大,增强效果越好,这也是我们从通风口加入玻璃纤维的原因。
与粉末相比,熔融状态有利于保持长径比,降低纤维断裂的概率。
球形添加剂增韧效果好,亮度高。
硫酸钡是典型的球形添加剂,所以硫酸钡用于填充高光泽PP,也可用于小刚性增韧。
(2)添加剂的粒度
A.添加剂粒度对机械性能的影响;
粒径越小,对填料的拉伸强度和冲击强度越有利。
B.添加剂粒度对阻燃性的影响;
阻燃剂的粒径越小,阻燃效果越好。例如,水合金属氧化物和三氧化二锑的粒径越小,达到相同阻燃效果的添加量越少。
C.添加剂粒度对配色的影响;
着色剂粒径越小,着色力越高,遮盖力越强,颜色越均匀。但是,着色剂的粒径并不是越小越好,有一个极限值,不同性质的极限值是不一样的。就着色力而言,偶氮着色剂的极限粒度为0.1μ间苯酞着色剂极限粒度为0.05μ;m .对于遮盖力,着色剂的极限粒度为0.05μm左右。
D.添加剂粒度对电导率的影响;
以炭黑为例,其粒径越小,越容易形成网状导电通路,要达到同样的导电效果,炭黑的添加量就会减少。然而,像着色剂一样,粒度也有一个极限值。如果粒径太小,容易聚集,不易分散,但效果不好。
(3)添加剂的表面处理
与助剂树脂有良好的相容性,从而保证助剂与树脂按预期结构分散,保证设计指标的完成,并保证其在使用寿命内的持久效果,抗提取、迁移、沉淀。例如,大多数配方要求添加剂与树脂均匀分散,对于阻隔配方,希望添加剂分布在树脂的层中。除了表面活性剂等少数添加剂外,与树脂良好的相容性是发挥其功效和提高添加量的关键。因此,必须设法改善或提高其相容性,如用相容剂或偶联剂进行表面活化处理。
所有无机添加剂表面处理后,改性效果会有所提高。特别是填料最为明显,其他还有玻璃纤维、无机阻燃剂等。表面处理主要基于偶联剂和增容剂,偶联剂例如硅烷、钛酸盐和铝酸盐,增容剂是对应于树脂的马来酸酐接枝聚合物。