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1、塑料助剂与配方第一章第一页，共七十二页。改善树脂的内在性能阻燃性阻燃性抗静电性抗静电性导电性导电性阻隔性阻隔性降解性降解性防老化性防老化性耐热性耐热性耐磨性耐磨性外观外观增强改性增强改性增韧改性增韧改性发泡发泡2第二页，共七十二页。降低成本1.发泡法发泡法 foam2.填充法填充法 fill3.夹层法夹层法 sandiwitch3第三页，共七十二页。配方设计的原则l根据制品的用途根据制品的用途l助剂与树脂的相容性助剂与树脂的相容性l助剂对加工条件的适应性助剂对加工条件的适应性l加工方法（成型设备及工艺条件）可加工方法（成型设备及工艺条件）可行性行性l原料的来源与成本原料的来源与成本l制品的透明
2、度制品的透明度l卫生性卫生性4第四页，共七十二页。配方的量化表示方法l份数（份数（PHRPHR）表示法）表示法相对相对100100份树脂，助剂的重量填加比例份树脂，助剂的重量填加比例l百分数（）表示法百分数（）表示法以树脂和各种助剂的总和为以树脂和各种助剂的总和为100100，树脂和各助剂的重量，树脂和各助剂的重量百分数百分数l比例表示法比例表示法树脂和各助剂的比例树脂和各助剂的比例l实际重量表示法实际重量表示法树脂和各助剂的实际重量树脂和各助剂的实际重量l重量和体积混合表示法重量和体积混合表示法树脂和各助剂的实际重量和体积树脂和各助剂的实际重量和体积5第五页，共七十二页。份数（PHR）表示法
3、lPVC配方例：配方例：PVC 100DOP 40三碱式硫酸铅三碱式硫酸铅 3二碱式硫酸铅二碱式硫酸铅 2BaSt 1.5PbSt 0.5HSt 16第六页，共七十二页。百分数（）表示法lPVC配方例：配方例：PVC 100/148 67.5%DOP 40/148 27%三碱式硫酸铅三碱式硫酸铅 3/148 2%二碱式硫酸铅二碱式硫酸铅 2/148 1.4% BaSt 1.5/148 1%PbSt 0.5/148 0.3%HSt 1/148 0.8%7第七页，共七十二页。比例表示法l例：卤素阻燃剂磷系阻燃剂例：卤素阻燃剂磷系阻燃剂32PVC阻燃配方阻燃配方PVC 100DOP 25三碱式硫酸铅
4、二碱式硫酸铅三碱式硫酸铅二碱式硫酸铅32 12氯化石蜡氯化石蜡 12Sb2O3/ZnO(2/1) 48第八页，共七十二页。实际重量表示法l例如例如废废PS颗粒颗粒 2050 kg水泥水泥 188220 kg膨胀珍珠岩膨胀珍珠岩 100 g9第九页，共七十二页。重量和体积混合表示法l例：例：PP天蓝色配方天蓝色配方PP 100 kg群青群青 15 g酞青绿酞青绿GN 5 gDOP 100 ml10第十页，共七十二页。单变量配方设计方法l爬山法（逐步提高法）爬山法（逐步提高法）l黄金分割法黄金分割法(0.618(0.618法）法）l平分法（平分法（0.50.5法）法）l分批试验法分批试验法11第十
5、一页，共七十二页。多变量配方设计方法l正交设计法用数理统计原理进行科正交设计法用数理统计原理进行科学地安排与分析多因素变量的一种试验学地安排与分析多因素变量的一种试验方法方法l中心复合试验设计法用数学回归法中心复合试验设计法用数学回归法分析多因素变量的一种试验方法分析多因素变量的一种试验方法12第十二页，共七十二页。正交设计法l概述概述应用数理统计原理科学地安排与分析多因素应用数理统计原理科学地安排与分析多因素变量的一种试验方法变量的一种试验方法l正交设计表的组成正交设计表的组成l常用的正交表常用的正交表正交设计举例：正交设计举例：13第十三页，共七十二页。正交设计表的组成l典型的正交表典型的
6、正交表 LM(bK)L 正交表的符号正交表的符号K 因素（变量的数目）因素（变量的数目）b 水平水平M 试验次数试验次数 MK+1（对于二水平）（对于二水平） M=b(k-1) (对于多水平）对于多水平） l二水平：二水平：L4(23), L8(27), L12(211)等等 l三水平：三水平：L6(33), L9(37), L18(37) l四水平：四水平：L16(45) 等等 14第十四页，共七十二页。二水平 L4(23) 正交表试验号列 号123111121223212422115第十五页，共七十二页。二水平 L8(27) 正交表试验号列 号12345671111111121112222
7、31221122412222115212121262122121722112218221211216第十六页，共七十二页。二水平 L12(211) 正交表17第十七页，共七十二页。三水平 L9(34) 正交表18第十八页，共七十二页。四水平 L16(45) 正交表19第十九页，共七十二页。正交设计试验结果分析法正交设计实验结果分析法一个最佳的配方可能在所做的实验中，也可能不在其中，这就需要对实验结果进行分析处理而找出最佳配方。 实验分析可以解决如下三个方面的问题： 1.对指标的影响，哪个因素主要，哪个因素次要，分清主次关系； 2.各个因素以哪个水平为最好； 3.各个因素用什么样的水平组合起来，
8、指标值最好。 常用的分析方法有两种，即直观分析法和方差分析法20第二十页，共七十二页。直观分析法计算每个水平几次实验取得指标的平均值，进行比较，找出计算每个水平几次实验取得指标的平均值，进行比较，找出每个因素的最佳水平，几个因素的最佳水平组合起来，即为每个因素的最佳水平，几个因素的最佳水平组合起来，即为最佳配方或工艺条件，另外，计算每个因素最佳配方或工艺条件，另外，计算每个因素不同水平所取得不同指标值差，何种因素不同水平之间指标不同水平所取得不同指标值差，何种因素不同水平之间指标差大，即为对指标最有影响的因素差大，即为对指标最有影响的因素 具体方法参见下面实例具体方法参见下面实例例一例一及实例
9、及实例例二例二 直观分析法直观、简便，但不能区分因素与水平的作用直观分析法直观、简便，但不能区分因素与水平的作用差异差异21第二十一页，共七十二页。方差分析法 这是一种精确的计算方法，结果精确，但手段繁杂。 其方法为通过偏差的平方和及自由度等一系列计算，将因素和水平变化引起实验结果间的差异与误差的波动区分开来，这样来分析正交实验的结果，对下一步实验或投入生产的可靠性很大。22第二十二页，共七十二页。正交设计法举例例一热固性塑料压制成型配方及工艺条件的确定。(1)设计正交表指标硬度合格率；因素模板温度、交联时间及交联剂用量三因素K=3。水平一每个因素取二水平b=2，见表l6表16因素和水平表实验
10、次数M=K+13+14次。正交表选L4(23)，具体排布如表1-l所示。23第二十三页，共七十二页。正交设计举例l热固性塑料压制成型配方及工艺条件的确定热固性塑料压制成型配方及工艺条件的确定因素因素模板温度模板温度/度度交联时间交联时间/秒秒交联剂用量交联剂用量/份份一水平一水平180600.5二水平二水平200801.0试验次数 M=K+1314正交表 L4(23) 24第二十四页，共七十二页。二水平 L4(23) 正交表试验号列 号1(A)2(B)3(C)11(180)1(60)1(0.5)21(180)2(80)2(1.0)32(200)1(60)2(1.0)42(200)2(80)1(
11、0.5)25第二十五页，共七十二页。正交设计法举例 试验号试验号模板温度模板温度交联时间交联时间交联剂交联剂用量用量硬度合格硬度合格率率11（180）1(60)1(0.5)9021（180）2(80)2(1.0)8532（200）1(80)2(1.0)4542（200）2(80)1(0.5)70j j175135160j j115155130j j( (均值）均值）87.567.580j j( (均值）均值）57.577.565极差极差30101526第二十六页，共七十二页。试验结果分析由上分析得出，A1；B2；C127第二十七页，共七十二页。正交设计法举例PVC例二PVC复合板配方正交设计
12、本配方的组分为；聚氯乙烯(PVC)，邻苯二甲酸二辛酯(BOP)、三碱式硫酸铅、石蜡、硬脂酸、氯化聚乙烯(CPE)及赤泥等(1)设计正交表指标冲击强度、弯曲强度、布氏硬度。因素-PVC，DOP、硬脂酸不变，分别为100，5，O.4将三碱式硫霞铅(即三盐)、石蜡、CPE，赤泥定为四个因素，即K=4水平每个因素定三个水平，即b=3，见表18所示 28第二十八页，共七十二页。正交设计法举例PVC因素因素水平水平三盐三盐A石蜡石蜡BCPEC赤泥赤泥D150.41020240.32010330.2305每个因素确定的三个水平29第二十九页，共七十二页。正交设计法举例PVC选L9(34)型正交表，排布参见表
13、19将试验结果列于表l9所示的L9(34)正交表中试验结果分析 采用直观分析法以冲击强度指标为重点，比较其三水干的最佳值可知，A1、B3、C1、D3为最优化组合 30第三十页，共七十二页。正交设计法举例PVC31第三十一页，共七十二页。正交设计法举例PVC32第三十二页，共七十二页。PVC例子对于极差的大小，计算方法为选取极差大的两个水对于极差的大小，计算方法为选取极差大的两个水平相减平相减 结果说明结果说明CPE用量是用量是PVC冲击强度的主要因素冲击强度的主要因素 33第三十三页，共七十二页。中心复合试验设计法l中心复合试验法是因在中心点做许多重中心复合试验法是因在中心点做许多重复试验而得
14、名。它是配方变量因素与因复试验而得名。它是配方变量因素与因素之间关系的一种数学方程，因而又称素之间关系的一种数学方程，因而又称为回归分析法为回归分析法34第三十四页，共七十二页。塑料配方中各组份的相容性l相容性原则相容性原则溶解度相近相近原则溶解度相近相近原则极性相近原则极性相近原则结构相近原则结构相近原则结晶能力相近原则结晶能力相近原则表面张力相近原则表面张力相近原则粘度相近原则粘度相近原则35第三十五页，共七十二页。溶解度相近原则l溶解度参数：溶解度参数：单位体积内聚能密度的平方根单位体积内聚能密度的平方根l小分子小分子 A AB B1.51.5 CCl4 A =8.6 天然橡胶天然橡胶
15、B8.5 AB=0.45 相容性好相容性好l高分子高分子 A AB B0.50.5 CCl4 A =8.6 天然橡胶天然橡胶 B8.5 AB=0.45 相容性好相容性好 PVC A =9.49.7 丁腈橡胶丁腈橡胶 B9.39.5 AB0.7 PS 与与PVC 1 不相容不相容 36第三十六页，共七十二页。极性相近原则极性相近原则l极性判断相容性公式：极性判断相容性公式：极性极性/极性极性 非极性非极性/ /非极性非极性 极性极性/ /非极性非极性l例：例：PC/PVCPC/PVC，PVC/PSPVC/PS，PA/PPPA/PP，PC/PSPC/PSl例例外外：PVC/CRPVC/CR，PVC
16、/CPE PVC/CPE 极极性性相相近近但但不不相容相容lPS/PPO PS/PPO 极性不相近但相容极性不相近但相容37第三十七页，共七十二页。结构相近原则结构相近原则l结构相近相容性越好结构相近相容性越好 例：例：PS PPO38第三十八页，共七十二页。结晶能力相近原则结晶能力相近原则l结晶能力越接近，相容性越好。结晶能力越接近，相容性越好。两种非晶态组份相容性好两种非晶态组份相容性好例：例：PVC/NBR，PVC/EVA，PS/PPO两种晶态非晶态，晶态晶态组份两种晶态非晶态，晶态晶态组份相容性差相容性差例：例：PVC/PCL，PBT/PET，PE/PA39第三十九页，共七十二页。表面张力相近原则表面张力相近原则l不同组份表面张力不同组份表面张力越接近，相容性越好。越接近，相容性越好。 常见的树脂表面张力常见的树脂表面张力树 脂105N/cm树 脂105N/cm聚丙烯31.21丁腈橡胶35.78聚乙烯31.59丁腈橡胶41.02顺丁橡胶32.67聚氯乙烯42.19天然橡胶34.90聚苯乙烯42.96乙丙橡胶32.01PVA40.20丁苯橡胶38.50EVA35.86氯丁橡胶40
