1.2　塑料配方设计方法实例疑难解答

1.2.1　塑料配方中树脂及助剂的选择应考虑哪些方面？

塑料配方设计是选择树脂和助剂并优化确定其用量的过程。塑料用树脂和助剂品种有很多，配方设计时，树脂和助剂品种的选择通常应从以下几方面加以考虑。

（1）满足制品的使用性能要求

首先应充分了解制品的用途及性能要求，如机械、汽车、航天航空、医疗等应用领域不同，对制品的性能要求不同。制品性能要求主要包括力学性能、卫生性、电性能、阻燃性等方面的要求。

其次是要合理确定材料和制品的性能指标。配方的好坏是由所制备的材料和制品的性能指标来体现的，在确定各项性能指标时要充分利用现有的国家和国际标准，使其尽可能实现标准化，也可根据供需双方的要求协商制定。

（2）保证制品良好的成型加工性

不同的成型加工方法对原料加工性能要求不同，如挤出成型一般要求原料的熔体强度较高，压延成型要求原料的外润滑效果要好。因此在配方设计时，应考虑产品成型加工工艺、设备及模具的特点，使物料在塑化、剪切中不产生或少产生挥发和分解现象，同时使物料的流变特性与设备和模具相匹配。

（3）充分考虑助剂与树脂的相容性

助剂与树脂之间应具有良好的相容性，以保证助剂长期稳定地存留在制品中，发挥其应有的效能。助剂与树脂相容性的好坏，主要取决于它们结构的相似性。例如，极性的增塑剂与极性PVC树脂相容性良好；在抗氧剂分子中引入较长的烷基可以改善与聚烯烃树脂的相容性。

但应注意有些助剂，如润滑剂、防雾剂、抗静电剂等，若有意识地削弱其与树脂的相容性反而是有利的。一般各种助剂与树脂之间都有一定的相容性范围，超出这个范围助剂便容易析出。

（4）助剂的效能

同一作用的助剂品种有很多，但不同的助剂其效能不同。效能高的在配方中一般用量少，效能低的用量则较大。由于助剂在正常发挥作用时，会产生某些副作用，因此，在配方设计中要注意助剂的副作用对制品性能的影响程度，如大量使用填料时会造成体系黏度的上升，成型加工困难，力学性能下降，对于力学性能要求高、制品结构复杂、成型困难时，就应注意填料的用量不能太大。又如阻燃剂用量较多时，也会使材料力学性能明显下降，因此对于阻燃性配方设计时应尽量选用效能高的阻燃剂品种，以尽量减少其用量，保证制品的性能。

配方设计时还应考虑一些助剂的双重或多重作用，如炭黑不仅是着色剂，同时还兼有光屏蔽和抗氧化作用；增塑剂不但使制品柔化，而且能降低加工温度，提高熔体流动性，某些还具有阻燃作用；有些金属皂稳定剂本身就是润滑剂等。对于具有多重作用的助剂，在配方时应多加以考虑，以调配用量或简化配方。

配方设计时还应注意助剂之间的协同效应与对抗效应。有些助剂单独使用时，效能比较低，但与其他助剂一起配合使用时，效能会大大提高，而有些助剂则相反，与某些助剂配合使用时则效能会降低。如锌皂和钙皂热稳定剂在PVC中使用时，锌皂的前期热稳定效果比较好，后期比较差；而钙皂则是前期热稳定效果差，后期则比较好，如果两者一起配合使用时，则热稳定效果会大大得到提高。又如HALS类光稳定剂与硫醚类辅抗氧剂并用时，硫醚类滋生的酸性成分会抑制HALS的光稳定作用，使其光稳定效能大大降低。因此，在配方设计时应充分利用助剂之间的协同效应，尽量避免助剂之间的对抗效应。

（5）合理的性能价格比

一般在不影响制品性能或对制品主要性能影响不大的情况下，应尽量降低配方成本，以保证制品的经济合理性，尽量使用来源广、采购方便、成本低的助剂。