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【好东西】浅谈配方设计基本功【转】 已有89人参与
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“十一五”期间，改性塑料行业的发展重点是通用塑料的工程化和工程塑料的高性能化，这两点目前在塑料改性行业里得到了各界同仁的一致认可。如何实现通用塑料的工程化和工程塑料的高性能化呢？这就需要塑料改性技术的创新，塑料技术创新中一个最重要的课题之一就是配方创新。配方创新和配方的设计是密不可分的，如何开发一个新产品，如何设计一个新配方，相信每个塑料改性企业和塑料改性技术人员都十分关心。本人多年在一线从事科研工作，我愿意结合自己的设计配方的经验和心得，同大家探讨和分享。 要设计一个好的塑料改性配方，成为一个真正的优秀技术人员，必须要有扎实的基本功。有了扎实的基本功，才能够进行技术创新。因此我在这里首先浅谈一下配方设计需要具备哪些基本功，供大家参考，不足请指正。 熟悉各种基础树脂的物性、用途以及相关背景 每种基础树脂都有其各自的特点，你只有熟悉它，了解它，才能用好它。这需要长期的基础学习和实践才能做到。在不同的配方里，根据不同的性能指标的要求，选择不同的基础树脂十分重要。这是在配方设计中的基础，譬如盖一栋房子，基础树脂就像是它的基石。因此，要想成功的设计一个配方，必须熟悉各种基础树脂的物性、用途以及相关背景。 （一）、熟悉各种基础树脂的物性 既然是熟悉，就不是一般的简单的了解，要求全面细致，以下举例说明： 例1：聚乙烯类塑料 聚乙烯是指由乙烯单体自由基聚合而成的聚合物，英文名简称PE。PE的合成原料来自石油，自1965年以来一直高居世界树脂产量第一位。目前，聚乙烯的主要品种有： 低密度聚乙烯（LDPE）， 高密度聚乙烯（HDPE），线性低密度聚乙烯（LLDPE）， （超）高分子量聚乙烯（UHMWPE），金属聚乙烯（m-PE） 还有其改性品种： 乙烯—乙酸乙烯酯（EVA） 氯化聚乙烯（CPE）。 1、聚乙烯类塑料的结构性能 PE为线性聚合物，属于高分子长链脂肪烃；分子对称无极性，分子间作用力小，力学性能不高、电绝缘性好、熔点低、印刷性不好。PE的结构规整，线性度高，因而易于结晶。结晶度从高到低排序：HDPE，LLDPE，LDPE。随结晶度的提高，PE制品的密度、刚性、硬度和强度等性能提高，但冲击性能下降。 （1） 一般性能：PE树脂为无味、无毒的白色粉末或颗粒，外观呈乳白色，有似蜡的手感；吸水率低，小于0.01%。PE膜透明，透明度随结晶度提高而下降。PE膜的透水率低但透气性较大，不适于保鲜包装而适于防潮包装。PE易燃，氧指数仅为17.4%，燃烧时低烟，有少量熔融滴落，火焰上黄下蓝，有石蜡气味。 PE的耐水性较好,制品表面无极性，难以粘合和印刷，须经表面处理才可改善。 （2）力学性能：PE的力学性能一般，其拉伸强度较低，抗蠕变性不好，耐冲击性能较好。PE的耐环境应力开裂性不好，但随分子量增大而改善。PE耐穿刺性好，并以LLDPE最好。 （3）热学性能：PE的耐热性不高，随分子量和结晶度的提高而改善。PE的耐低温性好，脆化温度一般可达-50℃以下；随分子量的增大，最低可达-140℃。PE的线膨胀系在塑料中属较大的。PE的热导率属塑料中较高的。 （4）电学性能：PE无极性，因此电性能十分优异。介电损耗很低，且随温度和频率变化极小。PE是少数耐电晕性好的塑料品种，介电强度又高，因而可用做高压绝缘材料。 （5） 环境性能：PE具有良好的化学稳定性。在常温下可耐酸、碱、盐类水溶液的腐蚀，具体有稀硫酸、稀硝酸、任何浓度的盐酸、氢氟酸、磷酸、甲酸及乙酸等，但不耐强氧化剂如发烟硫酸、浓硫酸和铬酸等。PE在60℃以下不溶于一般溶剂，但与脂肪烃、芳香烃、卤代烃等长期接触会溶胀或龟裂。温度超过60℃后，可少量溶于甲苯、乙酸戊酯、三氯乙烯、松节油、矿物油及石蜡中；温度超过100℃后，可溶于四氢化萘。PE耐候性不好，日晒、雨淋都会引起老化，需加入抗氧剂和 光稳定剂改善。 2、聚乙烯类塑料的应用范围 （1）薄膜类制品 薄膜类制品是PE的最主要用途。LDPE树脂用于膜类制品可占50%以上，可用于食品、日用品、蔬菜、垃圾袋等轻质包装膜及农业用地膜、棚膜等。HDPE树脂用于膜类制品可占10%以上。因其薄膜强度高，主要用于重包装膜、撕裂膜及背心袋等。LLDPE树脂用于膜类制品的比重比LDPE还要大，可占树脂的70%以上。LLDPE膜具有延伸性好、较高的拉伸强度、耐穿刺、耐环境应力开裂及低温冲击性好、可制成超薄膜等优点，主要用于包装膜、垃圾袋、保鲜膜、自粘膜及超薄地膜等。 （2）注塑制品 PE因加工性好而广泛用于注塑制品，其中HDPE占30%以上，LDPE和LLDPE各占10%以上。主要产品：日用品如盆、桶、盒、暖瓶壳、杯、玩具等，周转箱、瓦楞箱。 （3）中空制品 以HDPE树脂为主，可占树脂用量的20%。其制品具有耐应力开裂性好、耐油性好、耐低温冲击性好等优点，可用于食品油、酒类、汽油及化学制剂等液体的包装。此外还有中空玩具等。 （4）管材类制品 以HDPE树脂为主，主要用于生活给水、燃气输送、农业排灌、电缆穿线管、液体吸管及圆珠笔芯等。LDPE管还可用于化妆品、药品、牙膏、鞋油等的包装。 （5）丝类制品 圆丝用HDPE为原料，主要用于编织渔网、缆绳、工业滤网及民用纱窗网等。扁丝以 HDPE和LLDPE为原料，主要用于编织袋、编织布及撕裂膜等。 （6）电缆制品 PE广泛用于中、高压电缆的绝缘和护套材料，其中以LDPE为主，最高耐压可达220kV。 （7）其它制品 HDPE、LLDPE可用于打包带。LLDPE可用于型材。 3、聚乙烯的其它品种 （1）茂金属聚乙烯（m-PE） 茂金属聚乙烯是聚合反应所用催化剂为茂金属型的聚合物，因其性能独特而单列，英文简称m-PE。 茂金属聚乙烯的特性有：分子量高且分布窄、支链少而短、密度低、纯度高、高透明性、高拉伸强度、高冲击性、热封温度低且范围广、耐穿刺性等。 用茂金属聚乙烯制成的薄膜具有优异的强度、高透明度和低热封温度（比LLDPE低20℃）。 目前，由于茂金属聚乙烯的价格偏高，一时尚不能取代传统的聚乙烯，但可以同EPR、EVA等相竞争。其应用主要为膜类产品，如LLDPE与茂金属PE共混，可用于生产阻油脂性重包装袋。 （2）超高分子量聚乙烯（UHMWPE） 超 高分子量聚乙烯为相对分子质量高达100万～400万的聚乙烯类聚合物，英文简称UHMWPE。与普通PE相比，UHMWPE具有耐磨性好（比POM大15倍）、低摩擦性（摩擦系数油润滑时为0.05~0.08）、抗冲击性好、自润滑 性好、生理相容性好及耐腐蚀等优点；但其硬度低、强度不高、耐热性差、抗蠕变性差及成型加工困难。 UHMWPE主要用来生产管材、型材、中空制品和注塑制品，具体应用如下： ①耐磨输送管道。可用于煤、矿粉、水泥、石灰、盐、粮食的输送管道，耐磨性比金属高10～50倍。 ②机械零件。主要利用其耐磨性，如纺织机械中的投梭器、打梭棒、齿轮、连接器、扫花杆、缓冲块及偏心块等；在造纸机械中用于水箱盖板、刮水器、压密件、接头及密封轴杆等；机床中用于导轨、滑道及摩擦轮等。 ③医用材料。利用生理相容性好和耐腐蚀的优点，用于矫形外科材料和人工关节等。 ④其它制品。利用耐辐射性，制造核电站遮盖板；利用高冲击性,制造防弹衣、滑雪板等。 （二）、熟悉相关改性塑料专用料的发展背景 要想成功地开发出一个新产品，就必须了解新产品的相关背景及国内外的研究发展趋势和现状，才能做到目标明确。了解和熟悉自己所要开发的新产品相关资料越多越好。 以开发汽车改性聚丙烯专用料为例。至少应该了解如下信息。 例2：汽车用改性聚丙烯 汽车工业是中国的重要产业。在国内许多地方，例如上海、北京、天津、重庆、长春、武汉、广州等等，都将汽车工业列为当地的支柱产业。随着汽车工业的迅速发展，一种新兴的化工项目—汽车改性塑料产业也迅速发展起来。 当今工业发达国家对汽车发展方向提出的主要目标是∶节约能源，防止环境恶化、改善安全性能。反映了当今汽车面临最严重的三大问题是节能、环保和安全。作为构成汽车的主要材料，塑料的应用水平直接关系到这三大问题，因此汽车发展的目标也是汽车塑料材料技术发展的重要动力和追求的目标。在汽车上大量使用塑料，不仅可以实现轻量化，还达到安全、防腐、造型的舒适性，并有利于降低成本。 目前全世界汽车用塑料制品市场规模为450万吨/年，2005年中国汽车需求量为570.7万台，预计2008年将接近1500万台，目前市场需各种塑料25～30万吨/年，若加上社会维修需求量，汽车塑料需求量将达到50～55万吨/年，其中各种专用料约为35～40万吨，聚丙烯及其改性专用料是汽车中应用量最大的塑料品种之一。据国家信息中心预测，2010年中国汽车市场的需求量在800万辆，车用塑料需求量将达到72万吨/年。目前汽车用专用树脂和塑料的国产化程度还很小，国产车塑料部件所用树脂和专用料大部分依靠国外进口，甚至聚丙烯树脂因品种和质量上的原因，也还有相当的进口份额。目前我国汽车塑料占汽车自重的5%～6%，而国外已达13%；而且车用塑料在发达国家已占塑料总消耗的7％～11％，而中国汽车用塑料需求量仅占塑料总需求量的0.4%，每辆汽车塑料用量平均只有14～28公斤，仅占车辆总重的0.35%～0.7%，并且所使用的产品几乎都是泛用塑料。专家预测2009年前后将是我国轿车大规模进入家庭的开始，由此可见，随着我国汽车工业的发展，汽车用塑料市场的前景十分广阔。 目前我国汽车塑料特别是中高档汽车塑料供应严重不足，为汽车工业生产配套塑料制品的厂家仅百十来家，技术力量也很薄弱，产品质量不稳定，远不能满足汽车工业飞速发展的需要。 （三）、熟悉基础树脂的不同牌号的性能指标 一个好的配方设计人员，应该非常了解国内各大石化企业基础树脂的不同牌号和其性能指标，以及各个不同牌号的指标特点及不足，这样在选择基础树脂的时候才能扬长避短，发挥基础树脂的最好性能。 举例3： 表1 北京燕山石化公司均聚注塑类聚丙烯树脂牌号性能指标 产品牌号 Grade 熔体流动速率Melt Index g/10min ASTM D11238 密度Density g/cm3 ASTM D1505 拉伸屈服强度,Yield Strength in Tension Mpa ASTM D638 断裂伸长率Elongation at Break ％ ASTM D638 弯曲模量Flexural Modulus Mpa ASTM D790A 悬臂梁冲击强度Izod Impact Strength KJ/m2 ASTM D256 负载热变形温度,Thermal Distortion Temperature under Load℃ ASTM D648 用 途 Application K1003 3.0 0.905 35 >200 1470 3.0 100 通用注塑类产品 Injection molding products for general purpose K1005 5.5 0.905 35 >200 1470 3.0 100 通用注塑类产品 Injection molding products for general purpose K1008 10 0.905 35 >200 1470 2.8 100 通用注塑类产品 Injection molding products for general purpose K1015 14 0.905 35 >200 1470 2.0 100 通用注塑类产品 Injection molding products for general purpose K1020 20 0.905 35 >200 1470 2.0 100 通用注塑类产品 Injection molding products for general purpose 1300 1.5 0.91 32.0 500 1700 100 机械及汽车零部件 Mechanical and automobile parts 1400 3.0 0.91 33.0 500 1700 100 汽车部件及家具等 Automobile parts and furniture 1700 11 0.91 35.0 500 1700 105 篮子、盘子等一般用途 For general purpose such as basket and plate 表2 北京燕山石化公司共聚注塑类聚丙烯树脂牌号性能指标 产品牌号 熔体流动速率 密度 拉伸屈服强度 断裂伸长率％ 弯曲模量 悬臂梁冲击强度, Izod Impact Strength KJ/m2 ASTM D256 负载热变形温度℃ 用途 -20℃ 0℃ 23℃ K7708 10 0.905 25.5 50 1520 3.0 12 110 洗衣机部件、汽车零部件等 Washing machine parts, automobile parts K7726 29 0.905 24.5 50 1320 2.3 5.5 105 洗衣机桶及部件、汽车零部件等 Washing machine barrel and parts, automobile parts K7735 40 0.905 24.5 50 1320 2.3 5.0 105 洗衣机桶及部件、汽车零部件等 Washing machine barrel and parts, automobile parts 1647 10 0.91 24.0 50 1500 3.0 8.0 110 耐高冲击的洗衣机底座、汽车部件等 High impact washing machine base, automobile parts 1947 28 0.91 25.0 50 1500 3.0 5.5 110 耐高冲击的洗衣机桶及汽车零部件等 High impact washing machine barrel, automobile parts 1947H 38 0.91 25.0 50 1500 3.0 5.5 120 耐高冲击的洗衣机桶及汽车零部件等 High impact washing machine barrel, automobile parts 1240 0.7 0.91 23.0 500 1300 5.0 105 耐高冲击啤酒、饮料瓶箱，吹塑制品 High impact beer bottle, beverage bottle box, blow molding products 1340 1.5 0.91 23.0 500 1300 5.0 105 室外用耐高冲击啤酒瓶箱、汽车部件等 Outdoor high impact beer bottle box, automobile parts 1540 5.5 0.91 23.0 200 1350 5.0 105 耐高冲击容器，汽车、摩托车配件等 High impact containers, automobile parts and motorcycle parts 1740 12 0.91 23.0 100 1350 2.5 8.7 105 抗冲注塑制品，汽车、摩托车配件等 Medium impact injection molding products, automobile parts, motorcycle parts 1940 25 0.91 23.0 50 1350 2.7 5.8 110 抗冲注塑制品，汽车、摩托车配件等 Medium impact injection molding products, automobile parts, motorcycle parts 1940H 38 0.91 23.0 50 1350 2.5 5.5 110 抗冲注塑制品，汽车、摩托车配件等 Medium impact injection molding products, automobile parts, motorcycle parts 熟悉各种填料的特点及使用方法 添加无机填料的目的在于降低材料的收缩率，提高材料的硬度、弯曲模量，降低成本。几种常见的无机填料有：云母、滑石粉、硫酸钡、碳酸钙等。无机填料粒子形状可分为针状、片状、粒状和球状。 图1是四种填料填充PP试样的表面电镜照片。从图1可以看出，云母、滑石粉填充 PP的表面凹凸不平程度最大，碳酸钙的次之，硫酸钡的相对较小。因此在这几种常用的填料中，硫酸钡对PP的表面光泽度影响最小。 大量的实验证明云母、滑石粉对降低PP的收缩率效果好于硫酸钡和碳酸钙。这可能是因为填料的形状不同，对改变PP的结晶形态及热膨胀性大小不同造成的。云母、滑石粉是片状结构，各向异性程度比粒状、球状的硫酸钡和碳酸钙要大，对PP的结晶和热膨胀系数影响大，因此降低PP的收缩率效果好。 此外，不同填料填充PP力学性能上也存在着差异： （1）滑石粉、云母对体系弯曲强度和弯曲模量增强效果明显，碳酸钙、硫酸钡的增强效果较小。这是因为滑石粉和云母是径厚比大的片状材料，对树脂的补强作用大，故使体系的弯曲强度和弯曲模量增幅较大； （2） 滑石粉、云母使体系常温缺口冲击强度下降，碳酸钙使其变化很小，而硫酸钡使其略有提高。这可能是因为硫酸钡的外观近似于不规则的球状，和滑石粉、云母相比 无明显的可引发应力集中的棱角，当有外力作用到硫酸钡粒子时，圆滑的表面能迅速将外力分散并有效地吸收冲击能，起到一定的增韧作用。 虽然滑石粉和云母都能显著降低PP的成型收缩率，但云母比滑石粉还要好些。但是云母填充聚丙烯后使材料的颜色变成棕褐色，产生珠光效果，对于要求浅色的塑料制品很难配色和着色均匀。因此无法使用。 (a)PP/云母 (b)PP/滑石粉 (c)PP/碳酸钙 (d)PP/硫酸钡 图1不同填料在PP中的形态 另外，填料的细度和产地对材料的性能影响也需要注意： 表3不同细度、不同产地滑石粉填充聚丙烯的性能比较 项目 弯曲模量MPa 弯曲强度MPa 热变形温度℃ 成型收缩率% 光泽度% 纯PP 1294 35.6 138 1.02 81.1 滑石粉325目 2798 49.3 155 0.7 46.1 滑石粉800目 3046 58.1 155 0.7 47.6 滑石粉1250目 3214 60.5 155 0.7 55.4 表 3表明：滑石粉可以提高材料的弯曲模量和热变形温度，降低成型收缩率；高目数的滑石粉比低目数的滑石粉增强效果好，且光泽度也好于低目数的滑石粉。这是由 于滑石粉的目数越高，平均粒径越小，在PP中的分散效果越好的原因。此外，高目数的滑石粉白度较低目数的好，这可能是因为高目数滑石粉杂质含量低。因此， 辽宁海城1250目滑石粉被选为降低聚丙烯成型收缩率最好的无机填料。 熟悉各种助剂的特点及使用方法 塑料助剂是指 从树脂合成到制品成型整个过程所涉及的各种化学品和添加剂。由于塑料制品的生产一般包括树脂合成和加工成型两个过程，因而塑料助剂实际上分为合成助剂和加 工助剂两大体系。合成助剂适用于树脂的合成过程，主要涉及催化剂、引发剂、乳化剂、悬浮剂、分子量调节剂、终止剂、阻聚剂和防粘釜剂等。其作用是引发、终 止、阻聚聚合反应，控制聚合反应的速度和方向，提高选择性和转化率，调节树脂的分子量范围和分布，改善聚合条件，确保反应的顺利进行。一般很少带入树脂和 制品中，习惯上划归合成工艺讨论，不在塑料助剂的统计范畴。加工助剂是指用于制品成型过程，旨在改善树脂的加工性、稳定性以及赋予制品阻燃、抗静电、柔 软、轻量、抗冲击等特殊功能的添加剂或化学品。与合成助剂相比，加工助剂涉及类型多，化学物质范围广，改性机理复杂，是构成塑料加工的三大基本要素（树 脂、助剂、机械）之一。因此，现代塑料助剂的含义实际上是专指塑料加工助剂。 尽管塑料加工助剂分类方法多样，但以功能和改性目的为依据的分类方法最为直观和普遍。根据功能和改性目的，塑料助剂一般分为稳定化助剂、加工改性助剂和功能化助剂三个基本体系。 塑料助剂门类庞杂，品种繁多，这需要大家花时间和精力去总结和熟悉，熟悉各种助剂的特点及使用方法，也是配方设计过程中经常用到的基本功。比如在配方设计中常用到的助剂有：内、外润滑剂、抗氧剂、紫外吸收剂、增韧剂等。 这次培训班是以改性聚丙烯类汽车专用工程塑料为主题。在聚丙烯中如何增韧就是一个不可避免的课题，在聚丙烯增韧中经常使用到不同的增韧剂。因此就以经常使用的几种增韧剂为例。 例4：增韧剂 EPM 弹性体（乙烯—丙烯共聚物，具有饱和聚亚甲基链）最早是由Exxon公司于1961年底，在美国路易斯安娜州生产出商业产品的。1963年 初，Montedison公司于意大利开始了全面商业生产。由于EPM是由单烯烃聚合成的，这种共聚物基本上是饱和的，需要用过氧化物或过氧化物—硫磺硫 化体系硫化。 EPDM弹性体由乙烯、丙烯及少量（3%~12%）的非共轭二烯烃共聚而成。Montecatini在1963年开始商业化生 产，Exxon公司在1963年底生产出EPDM，DuPont公司也于1963年底开始生产EPDM，Uniroyal于1964年开始生产。日本开始 生产EPDM的时间为：住友商社在1969年，JSR和三井公司在1970年开始生产。EPDM在饱和主链上的侧链有足够的不饱和性，可以用硫磺硫化。 POE 是一种饱和的乙烯-辛烯共聚物，由美国DOW化学公司采用茂金属催化剂使乙烯和辛烯聚合而得的一种热塑弹性体。POE的特性:非常窄的分子质量分布和一定 的结晶度，使其既具有弹性体的性能又能像热塑性塑料一样便于加工；有较高的剪切敏感性和熔体强度，加之与其他聚烯烃相容性好，可以实现高挤出速率；没有不 饱和双键，耐候性能优于其他弹性体，在低温下仍有较好的韧性。与应用较广泛的EPDM相比，POE的内聚能低，无不饱和双键，耐候性更好，其表观切变黏度 对温度的依赖性更接近PP，故相容性较好，加工温度范围较宽。由于POE既具有橡胶的弹性又具有塑料的刚性，与PP共混时更易得到较小的弹性体粒径和较窄 的粒径分布，增韧PP的同时能保持较高的模量、拉伸强度及良好的加工流动性，因而增韧效果更好。 SBS是由丁二烯、苯乙烯组成的具有三维层状结构的嵌段共聚物，该弹性体兼具硫化橡胶和热塑性塑料的性能。SBS与PP能显著提高PP高低温冲击强度。PP/SBS共混物的冲击强度随SBS用量的增加而增大，其他机械性能则随SBS用量的增加而降低。 表4：两种增韧剂对PP共混改性效果 测试项目 单位 测试标准 弹性体名称 SBS POE 熔体流动速率 g/10min D1238 10.3 12.9 拉伸屈服强度 MPa D638 24.4 24.9 拉伸断裂强度 MPa D638 11.9 9.1 断裂伸长率 % D638 92.0 233 弯曲强度 MPa D790 29.9 29.2 弯曲模量 MPa D790 1464.3 1463 缺口冲击强度 23℃ J/m D256 91.3 229.0 -20℃ J/m D256 34.5 42.3 关于增韧剂在聚丙烯体系普遍有以下几点可以供大家参考： 1、不同增韧剂对PP的物理机械性能的改性效果 从表4可见，PP/POE体系与PP/SBS体系的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量比较接近，而PP/POE体系的常温和-20℃的缺口冲击强度都高于PP/SBS体系。这是由于POE与聚丙烯的相容性好，与PP共混时易得到较小的弹性体粒径和较窄的粒径分布，同时POE中柔软的侧已基在分子间起到一种联结、缓冲、减少银纹因受力发展成裂纹的缘故。 2、增韧剂对PP的流动性的改性效果 由表4还可以看出，PP/POE体系的熔体流动速率明显高于PP/SBS体系，主要原因是 POE在其加工范围内与PP有更近的熔体黏度，POE与PP的相容性更好。 3、增韧剂含量对共混体系的影响 表5为POE含量对共混物性能的影响。表3的数据表明：随着POE含量的增加，共混体系的缺口冲击强度（23℃和-20℃）提高，而弯曲强度和弯曲模量下降，这是由于POE呈分散相分散在PP的基体中，POE含量越大，分散相粒子越多，吸收外部冲击能量的粒子也越多，因而冲击强度越高。由于POE自身的刚性非常低，所以随着POE含量的增加，弯曲强度和弯曲模量下降。 表5：PP/POE共混体系中POE含量的影响 含量份 缺口冲击强度 /J/m 弯曲强度 弯曲模量 23℃ -20℃ 5 168.4 37.4 31.0 1590 6 180.6 40.5 29.9 1518 8 229.0 42.3 29.2 1463 熟悉设备和工艺特点 我以前写过一篇有关塑料改性技术与双螺杆塑机行业的文章，现在网络上到处盗版。其中提到：近年来，我国的塑料行业蓬勃发展，无论从塑料的原料生产，到后加工，其市场的需求增长都十分强劲，双螺杆挤出机作为塑料改性行业的主要设备之一，也得到了快速发展，高转速、高产量、长寿命设计的双螺杆挤出机逐渐成为市场的主流。塑料改性技术在近十年中也取得了较大的进步，尤其在塑料的填充、增强、增韧等方面都得到了广泛的应用，专用料技术受到许多塑料厂家的认同，如：阻燃的电线电缆专用料、耐候、防雾滴农膜母料、汽车专用料、家电专用料以及各种母粒的生产技术等，对我国的塑料行业的发展起到了推动作用。目前国内许多塑料改性技术的研究单位，只重视塑料改性配方的研究，而不重视技术生产的可操作性，以及双螺杆生产设备的适应性，使许多好的技术在应用中出现问题或得不到应用；而有时双螺杆挤出生产厂家只注意机械制造方面的问题，而忽略了具体改性材料的特性，使生产厂家使用该设备却不能生产出满意的产品来。如果将塑料的改性技术和双螺杆挤出设备进行有效的结合就能解决这个问题。就拿碳酸钙填充母粒来说，在技术相同的条件下，好的双螺杆挤出机设备用来生产填充母粒，其母粒的产量和分散性当然就好些，但从配方和螺杆组合的角度着手，好的配方和工艺在单螺杆挤出机上也能生产出性能较好的填充母粒来，（当然实际上不提倡这样）而好的螺杆组合可以使一台普通的直径为60的双螺杆挤出机的24小时的碳酸钙母粒的产量达到8吨左右。 因此熟悉设备和工艺特点，比方说螺杆的组合和工艺条件的设置，对配方设计是有百利而无一害，才能发挥配方的最佳效果，才是一项真正的成熟技术。 积累工艺经验 不多叙述，重视工艺，重视加工工艺经验的积累。就好比一道好菜，配料固然重要，可厨师的炒菜火候同样重要。对碳酸钙填充母料行业来说，大家感受一定颇深，一样的配方，不一样的搅拌工艺，出来的产品质量相差天壤之别，这就是一个很好的例子。 熟悉塑料各项测试方法及标准 一个合格的配方设计人员必须熟悉塑料的各种测试方法和制样方法，这样才能使他不至于在做完实验后，面对一堆实验数据而无所适从。有许多改性塑料企业问我ASTM和GB标准的数据区别；也有许多的改性塑料企业只有GB标准，在拿到以ASTM为标准的订单时无所适从，这些都反应了对测试标准及方法方面知识的缺乏。因此作为改性塑料的企业和科研人员，必须对测试的标准和方法有一个基本的详细的了解。下面举一个大家都很熟悉的熔体流动速率的例子，可以看出对测试标准和方法的了解对配方设计的重要性。 举例：何谓塑料的「MI」值？ MI的全名为「熔体流动指数」(Melt Flow Index)，简称「熔融指数」(Melt Index)，是一种表示塑料材料加工时流动性的数值。它是美国量测标准协会(ASTM)根据美国杜邦公司(Du Pont)惯用的鉴定塑料特性方法制定的，其测试方法是使塑料颗粒在一定时间（10min）内，一定温度及压力（各种材料标准不同）下，融化为塑料流体，通过直径2.1mm圆管所流出的克数。其值越大，表示此塑料材料的加工流动性越好，反之则越差。最常使用得测试标准为ASTM D1238，该测试标准的量测仪器-熔融指数计(Melt Indexer)的结构如下：将待测高分子（塑料）原料置入小槽中，槽末接有细管，细管直径为2.095mm，管长度为8mm。加温至某温度后，原料上端由活塞施加某一定重量向下压挤，量测该原料在10分钟内被挤出的重量，即为该塑料的熔融指数。所以有时您会看到如下的表示法25g/10min，简化的表示其MI为25，即是在10分钟内挤出25g之意。常用塑料的MI值大约介于1~25之间，MI愈大，代表该塑料原料黏度愈小及分子重量愈小。而MI愈小，代表该塑料黏度愈大及分子重量愈大。 因此，只有你充分的了解到熔融指数，才能对你如何从配方上调整熔融指数有更多的启示。以PP为例，你可以加入一些过氧化物来降低聚丙烯的分子量从而提高它的熔融指数。 七、熟练查阅各种文献尤其是英文的论文和专利 许多在校的学生和老师十分注重查阅各种文献，具体的生产企业就很少这样做。具体的原因很多，有的直接说不会查；有的说没有条件去查。我看都不是理由，不会查你可以学呀，没有条件的吗？现在网络十分发达，一般都可以找到你需要的。希望大家记住：查文献并不耽误你的宝贵时间，恰恰可以节约你的宝贵时间，因为你看到的都是一些间接经验。 要想使自己的产品在技术上是国际先进的话，就多查阅一些英文的专利和文献吧！这点不是每个企业和技术人员都能做到的，力所能及吧！ 八、最后一点，也是最重要的一点，多做试验，越多越好，并学会总结 当你具备了以上六点的条件以后，是不是就能够设计出很好的配方和产品来呢？我看还不行，还需要长期的实验和经验的积累。仅有理论知识，没有具体的实验经验，是做不出好的产品来的，有许多专家和学者，他有许多好的想法，但是没有反复用实验去验证，因此许多好的想法不能在具体生产中得到应用，不能不说是一种遗憾。 多做实验，不要怕失败，做好每次实验的记录。有的一线的技术人员，就某个项目做了许多实验，可能结果并不是很成功，因此整个实验过程并没有详细的记录。对经验的积累是最不好的。可能很长时间以后下一次开发别的项目，要用到一些数据正是上次做过的，你就只好重做了。成功的实验经验就更应该详细的记录了，不然损失就更大了。因此成功的或是失败的实验，都要有详细的记录，希望大家养成这个好的习惯。 学会总结每次实验的数据和经验。有的人实验做了详细的记录了，可是他不会总结，这就使实验的效果打了许多折扣。善于总结每次的实验数据，找出它们的规律来，可以指导实验，取到事半功倍的效果。并且在以后写论文的时候用起来十分方便。 这些都是我的一些心得体会，希望对大家有用！ 最后祝在座的各位都成为改性塑料的专家！ |
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