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浅谈塑料配方设计


发布日期:[2008-6-23] 共阅[5090]次

塑料制品几乎充满了我们生活的方方面面,我们所生产的药品包装只是其中很小的一部分。但要满足其对透明性、颜色、安全性、气密性等方面的特殊要求,也不是一件简单的事请。除了要研究产品的结构设计、制造工艺外,产品的配方设计也是其中很重要的一个方面。 就拿我们生产的白瓶来说,虽然是叫PE瓶,但并非是用纯PE树脂制造的,其中还是加入了一些共混料和助剂如PP、色母等,也就是要对树脂进行改性,因为,单纯使用PE树脂不能满足我们对产品的要求,而寻找这能够对树脂进行改性的些添加物和加入量的过程就称之为“配方设计”。 配方设计能否成功的关键因素首先是原料 的选择。 有资料表明,对于一个塑料制品而言,产品试制如果失败,原料选择上的失误大约占23%左右。这就要求我们对原料的性质有所了解。

一、最常用的通用热塑性塑料有PE、PP、PVC、PS四种。

1、聚乙烯(PE)

PE时塑料品种中产量最的的一种,约占塑料总产量的30%左右。PE主要可分为低密度聚乙烯(DPE)、高密度聚乙烯(HDPE)、以及线性低密度聚乙烯(DPE)三种 DPE——加工性好,机械性能一般,但耐冲击性好;耐热性不好,但脆化温度较低;耐环境性好,常温下可耐各种非强氧化性酸,电绝缘性十分优异。DPE粘合性剂印刷性不好。 DPE主要用于农用大棚膜、地膜、轻包装膜、日用注塑制品,经交联后,可用于作电缆料。 HDPE的机械性能、耐热性比DPE稍好,其他性能基本相同,只是刚性比DPE大。 HDPE主要用于重包装膜、编织袋、撕裂膜、打包带、注塑制品、各种硬管、中空制品、渔丝网等。 DPE除具有DPE和HDPE性能外,其拉伸强度、撕裂强度、耐环竟应力开裂性、耐低温性、冲击性、韧性、刚性、耐热性、耐油性、耐穿刺性剂透明性都优于DPE和HDPE。DPE的熔体粘度较大,加工性不如DPE和HDPE。DPE主要用于生产超薄膜。此外还可生产编织袋、中空制品、注塑制品及管材等。

2、聚氯乙烯(PVC)

聚氯乙烯是由氯乙烯单体聚合而成的聚合物,产量仅次于PE,居第二位。 卫生级PVC的VC含量低于10 10 ,可用于食品及医学。与PE相比,PVC具有硬度大、耐磨、耐腐、强度高、耐然等优点,广泛用于取代金属和木材。 PVC难以加工,其熔融温度接近分解温度,因此加工中常常加入增塑剂和稳定剂,其中稳定剂在硬质产品中加入7份左右,在软质产品中加入2~4份左右。 PVC树脂主要用于生产各种薄膜、各类板材、片材、管材、中空制品、电缆、各类注塑制品及人造革、地板革、唐塑玩具等。

3、聚丙烯(PP)

PP具有良好的电性能和化学稳定性,其机械性能、耐热行军高于PE,经过增强的PP可用作工程塑料。 PP的成纤性好,耐疲劳性好,用其制成的铰链几十万次不断;PP低温冲击性好,成型收缩率达,产品精度不高;但PP性能均衡是通用热塑性树脂中最好的一种。PP主要用于薄膜、PP膜透明好,光泽好,双向拉伸后强度更好,手揉有强声,用于高档防潮包装,如衣物、香烟等。PP可用于吸塑片,生产饮料杯、冰淇淋盒等;PP还可用于生产撕裂膜、打包带、编织带及格类丝。PP注塑制品主要为汽车配件、家电配件、日用制品、医疗器具。

4、聚苯乙烯(PS)

PS最主要的优点是透明性好,透光率可达88%~92%,折光率为1.59~1.60,PS电绝缘性好,尺寸稳定性高,易成型、易着色。PS耐磨性差、冲击性不好、耐气候性差、耐热不高,很少用于工业。PS泡沫塑料是PS的最大用途,其密度仅为0.016g/cm,和目前包装行业中最常用的。PS注塑制品可用于生产梳子、儿童玩具、磁带盒等,还用于光学仪器配件、光学玻璃、灯罩、电器配件、仪表零件等。

二、通用工程塑料

工程塑料是指强度较高,可在高温下用于工程上的一类树脂。有ABS、PA、POM、PC、PET、PBT等。

三、通用热固性所料

酚醛树脂(PF)等

四、其他各类塑料、功能性塑料

聚氨酯树脂(PU)、聚砜(PSF)等。虽然塑料的种类很多,有各种不同的性能,但要满足产品的具体要求,还要对塑料进行改性,这就要在树脂中加入适合的助剂。还以PE瓶为例:其中加入的色母就是助剂的一种,叫着色剂。助剂的种类有很多,大致可分为:增塑剂、稳定剂、着色剂、阻燃剂、增韧剂、抗氧化剂、发泡剂等。配方设计的目的,就是要选择合适的助剂,改善树脂的加工性能,内在性能和降低成本。可用于配方设计的助剂有上百种,可共混的树脂也有上百种,要在其中选出适合的,大海捞针是不行的。必须要依据一定的原则来进行配方设计。

1、根据制品的用途设计

以HDPE瓶而言,装油要进行耐油改性;装碳酸饮料要进行阻隔改性;用于装光敏性药品时要涂成黑色;PP注射椅子,在北方要进行低温冲击改性,用于矿井下,要进行防静电、阻燃改性。

2、根据助剂与树脂的相容性设计

3、根据助剂的耐加工性能设计;

4、根据加工方法进行设计;

如PVC薄膜的制造——吹塑法常选用内润滑剂,压延法选用外润滑剂。

5、跟据助剂的来源与成本设计;

当可以替代使用时,尽量使用来源广、采购方便、成本低的助剂。

6、根据助剂的安全性来设计;

对于药品包装,要选择安全无毒(或低毒)的助剂。 有了这些基本的原则作指导,我们在进行配方设计时就可以有的放矢的去做了。对于但变量的配方设计可采用——逐步提高法、黄金分割法、平分法、分批实验法等。对于多变量的配方设计可采用——正交法等。

现列举几个改性配方的实例以供参考:

1、纯的PVC无法塑化加工,必须加入增塑剂、稳定剂等助剂。加入增塑剂,可以消弱分子间的作用力,增加分子间的移动性,从而使其加工熔融温度降低,低于PVC的分解温度。加入热稳定剂,可以抑制PVC脱HC反应,提高PVC热分解温度,使之高于PVC的熔融加工温度。

PVC普通管材配方:

PVC(SG-4) 100 BaSt 0.8

三碱式硫酸铅 4 石蜡 1

二碱式亚磷酸铅 0.8 CaCo3 5

PbSt 1.2 炭黑 0.01

2、PS的冲击强度时塑料中最差的品种,常选用橡胶类对其进行抗冲击改性,如丁苯橡胶、乙丙橡胶、SBS及ABS等。

PS 85%

丁苯橡胶 15%

此配方冲击强度比纯PS提高8倍。

3、PET可与PBT、PA、PC、DPE、EVA、乙丙橡胶、氯化SBS等共混。

PET 100

PBT 15~20

滑石粉 0.5

此配方冲击强度可提高50%。

4、PE抗静电配方

PE 100

甘油单棕榈酸脂 5

此配方表面电阻率为 9.55*1012Ω。

小结: 配方设计必须经实践的检验才能获得成功。

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