功能母料

該書從功能母料的基本概念入手，重點介紹制備功能母料的原理、功能母料的配合設備、配合加工工藝以及重要的功能母料等。該書內(nèi)容由淺入深，文字簡潔易懂，技術實用可行 。

全書共分八章，第一章由陳志軍教授編著，第四章由陳志軍教授和方少明教授編著，第二章由劉東亮高級工程師編著，第六章由劉東亮高級工程師和方少明教授編著，第三章由高麗君老師和方少明教授編著，第五章和第七章由張治紅博士編著，第八章由周立明博士編著 。

第一章功能母料的基本概念1

第一節(jié)概述1

第二節(jié)功能母料配方設計3

一、功能母料配方設計的特點4

二、功能母料配方設計的基本原則4

三、功能母料配方的基本組分6

第三節(jié)載體聚合物6

一、聚合物的分類6

二、影響聚合物性能的因素6

三、聚合物熔體的流變性9

第四節(jié)聚合物與助劑配合體系21

一、聚合物加工性能改性體系21

二、聚合物的無機填充體系27

三、衡量聚合物配合體系性能的主要指標29

第二章功能母料配合設備34

第一節(jié)分級設備34

第二節(jié)三輥研磨機38

第三節(jié)低速塑料混合設備40

一、轉鼓式混合機40

二、V形混合機42

三、雙錐混合機43

四、螺帶混合機44

五、犁狀轉子混合機48

第四節(jié)塑料高速混合機49

第五節(jié)混煉設備52

一、開放式煉塑機52

二、密閉煉塑機55

第六節(jié)單螺桿擠出設備58

一、普通單螺桿擠出機的總體結構59

二、單螺桿擠出機的螺桿結構59

第七節(jié)雙螺桿擠出設備67

一、雙螺桿擠出機的總體結構67

二、雙螺桿配混料擠出機的螺桿元件69

三、雙螺桿配混料擠出機的混合過程71

四、雙螺桿配混料擠出機的螺桿元件組合72

五、雙螺桿配混料擠出機的料筒結構73

六、螺桿料筒的材料74

七、雙螺桿擠出造粒機機頭74

八、混配料雙螺桿結構組合和機筒配置75

九、混配料雙螺桿擠出用于填充、增強的生產(chǎn)流程77

十、混配料雙螺桿擠出機在加工母料時應注意的問題79

第八節(jié)其他類型的混煉型擠出機85

一、雙階擠出機85

二、磨盤擠出機90

三、三螺桿擠出機94

四、端面混煉擠出機96

五、往復式單螺桿混煉擠出機97

六、連續(xù)混煉機101

第三章色母料106

第一節(jié)配色原理106

一、顏色的基本概念106

二、顏色的測定與儀器106

三、配色的方法107

第二節(jié)著色劑的主要性能109

一、著色力109

二、耐熱性能109

三、耐遷移性能109

四、耐老化性能110

五、耐化學試劑性能110

六、相容性110

第三節(jié)主要著色劑111

一、無機顏料111

二、有機顏料123

三、塑料著色134

第四節(jié)色母料生產(chǎn)工藝141

一、顏料在聚合物中的分散141

二、色母料的配方及工藝流程143

第五節(jié)色母料的應用151

一、薄膜材料用色母料151

二、吸塑片材152

三、泡沫塑料成型工藝中的應用154

四、注塑工藝中的應用155

第四章抗靜電母料156

第一節(jié)靜電現(xiàn)象156

一、材料的主要電學性能指標156

二、靜電的產(chǎn)生159

三、靜電現(xiàn)象161

四、靜電的危害163

五、抗靜電的方法163

第二節(jié)聚合物結構與靜電性能165

一、聚合物的導電機理165

二、影響聚合物導電性能的因素166

三、聚合物結構與靜電性能168

第三節(jié)抗靜電母料助劑171

一、高分子抗靜電方法概述171

二、抗靜電劑的分類171

三、導電性填料179

第四節(jié)抗靜電母料生產(chǎn)工藝191

一、抗靜電母料的配方191

二、抗靜電母料性能指標197

第五章高效阻燃母料202

第一節(jié)聚合物的燃燒和阻燃劑的作用機理204

一、聚合物的燃燒204

二、阻燃劑的作用機理208

第二節(jié)主要阻燃劑215

一、水合金屬氧化物216

二、磷系阻燃劑221

三、氮系阻燃劑226

四、氮磷復合型阻燃劑228

五、鹵素化合物229

六、膨脹型阻燃劑233

七、常用聚合物的阻燃238

第三節(jié)阻燃母料生產(chǎn)工藝244

第四節(jié)阻燃母料及其發(fā)展方向245

一、微膠囊化技術246

二、超細化技術248

三、表面改性技術249

四、復配協(xié)同技術249

五、消煙技術250

六、交聯(lián)技術250

七、大分子技術250

第六章珠光色母料251

第一節(jié)概述251

第二節(jié)云母鈦珠光顏料的形成機理252

一、靜電吸附多核鈦離子生長機理252

二、云母水合二氧化鈦的互凝機理254

第三節(jié)珠光顏料在塑料母料中的主要應用品種257

一、銀白色型珠光顏料257

二、虹彩型珠光顏料258

三、過渡金屬元素著色型彩色珠光顏料259

四、稀土金屬元素著色型彩色珠光顏料259

第四節(jié)珠光母料的加工及在塑料中的應用260

一、珠光母料的著色261

二、珠光母料的配料及加工261

三、珠光母料在塑料加工中的用量及用途262

四、珠光母料參考配方262

第五節(jié)云母珠光顏料性能測定263

一、目測法263

二、制板法263

三、油浸法264

四、光反射法264

五、X射線粉末衍射法264

六、探針能譜測定264

第七章抗菌功能母料266

第一節(jié)聚合物材料霉變原理267

一、聚合物的微生物敏感性267

二、抗菌的原理269

第二節(jié)抗菌劑270

一、抗菌劑的性能要求270

二、抗菌劑的種類、應用及抗菌機理271

第三節(jié)抗菌母料的生產(chǎn)及評價278

一、抗菌劑的制備278

二、抗菌母料的制備280

三、抗菌母料性能指標281

第四節(jié)抗菌母料的應用283

一、抗菌纖維283

二、抗菌塑料286

第五節(jié)抗菌劑的發(fā)展趨勢及建議287

一、抗菌劑的發(fā)展趨勢287

二、存在問題及發(fā)展建議289

第八章其他功能母料291

第一節(jié)保鮮母料291

一、保鮮母料配方設計原則292

二、保鮮母料配方中常用助劑293

三、參考配方295

四、常見母料生產(chǎn)工藝296

第二節(jié)開口母料296

一、常用的開口劑296

二、參考配方298

三、常見母料生產(chǎn)工藝299

第三節(jié)熒光增白母料299

一、增白劑300

二、熒光增白母料參考配方301

第四節(jié)轉光母料302

一、轉光劑302

二、轉光母料參考配方304

第五節(jié)硅芯母料305

一、硅芯層306

二、硅芯母料參考配方307

第六節(jié)其他功能母料307

一、消光母料307

二、抗銅母料308

三、除草母料310

參考文獻311

經(jīng)過一個世紀的發(fā)展，高分子科學已經(jīng)成為一門多學科滲透、多學科交叉的科學，高分子材料已經(jīng)成為性能多樣品種繁多的重要材料之一 。

伴隨著高分子材料工業(yè)的發(fā)展，作為高分子材料加工的主要原料之一的助劑也得到了迅速的發(fā)展，已經(jīng)形成品種繁多的規(guī)模龐大的產(chǎn)業(yè)。高分子材料生產(chǎn)已經(jīng)形成了包括高分子化學合成、高分子化學改性、高分子助劑及高分子加工等多元化產(chǎn)業(yè)結構。同時，社會文明的發(fā)展與進步，社會分工更趨細致，在高分子加工產(chǎn)業(yè)也更趨專業(yè)和細致，一個新的高分子加工產(chǎn)業(yè)——功能母料加工與生產(chǎn)便應運而生。

功能母料是指在聚合物樹脂中混入超常量的能賦予其某種特殊性能的助劑，經(jīng)過配合設備加工所得到的具有特殊功能的聚合物助劑濃縮體，它是高分子被最終加工成型為高分子制品的中間體或是高分子成型加工的原料。功能母料包括耐老化母料、防霧滴母料、色母料、耐高溫母料、抗靜電母料等 。

本詞條由“科普中國”科學百科詞條編寫與應用工作項目 審核 。

塑料母料 (Plastic Master batch)是把塑料助劑超常量地載附于樹脂中而制成的濃縮體；在制造塑料制品時，不必再加入該種塑料助劑，只需按比例加入這種帶有超常量的母料即可。因此塑料母料是一種新型高分子材料加工專用料。品種多種多樣，例如填充母料、色母料、阻燃母料、抗靜電母料、耐磨母料、多功能母料等。

過去只是為了有利于生產(chǎn)中使用的小劑量物料能均勻分散，事先在攪拌機、三棍研磨機上把某些穩(wěn)定劑、填充劑，以及像易發(fā)生凝聚的太細(0. 5μm左右)固體色料粒子一類的小劑量物料，常將它們混合在一起制成黏稠狀的漿料或粉狀的母料后再投人到塑料混合體中去。因此塑料母料系指事先配制成的含有高百分比的各種小劑量助劑和色料的塑科混合物。在塑煉配制時，用適當?shù)哪噶吓c聚合物(或聚合物與其他助劑的混合物)接合，以便能達到準確的最終各種助劑濃度和均勻分數(shù)的塑料加工原料。

隨著塑料工業(yè)的發(fā)展和技術的進步，塑料加工中對母料的定義和內(nèi)涵已經(jīng)擴大和深化，不局限于像色料一類小劑量的原料使用母料，就是添加量極大的填料，如鈣塑制品也使用填充母料技術。母料的品種愈來愈多，應用愈來愈廣泛。這是因為使用母料簡化了配料復雜的程序；顆?；哪噶嫌嬃糠奖?減少扮塵飛揚；母料結構理想，既提商制品加工性，又有利于各組分充分分散均勻，防止原料凝聚因而提高制品質(zhì)量，改善勞動條件；降低了成本，因而深得塑料加工廠歡迎，推廣應用順利。塑料母料已成為當今世界塑料助劑應用的最主要形式之一。

1 塑料母料品種繁多，配料各異，已成為專利技術和品種：綜上所述，母料已成為一類專用料，亦稱專用制備物，通常由一種特定材料、載體樹脂和各種添加劑等基本要素組成，是把超常量的特定原料均勻地載附于樹脂之中而得到的聚集休，是一種高濃度的特定原料濃縮物，呈顆粒狀使用方便。因此使用助劑的品種、配比、混合加工方式，以及與使用方式、與聚合物的配比、加工方式等成為直接影響塑料加工方式、產(chǎn)品性能、應用的最主要因素，而塑料母料的、組分、配比、制造等技術成為研究的課題，各中產(chǎn)品也成為大公司的專利產(chǎn)品；

2 塑料母料品種包括：（1）.填充母料；（2）.色母料；（3）.阻燃母料；（4）.聚烯烴穩(wěn)定化母料；（5）.農(nóng)膜用功能性母料；（6）.其他專用母料。細分已有幾十種塑料母料。而且隨著塑料品種和應用的擴大，對塑料加工產(chǎn)品性能要求的細化，塑料母料的品種和數(shù)量還會上升；

3我國是當今世界上的塑料生產(chǎn)量大國，各種塑料制品年產(chǎn)量已超過2100萬噸以上。超微粉體礦物填料每年至少有210萬噸以上用于各種塑料制品中。我國還是個農(nóng)業(yè)大國，塑料棚膜的年使用量也在140多萬噸以上（，地膜的年需求量60多萬噸，農(nóng)用塑料制品年使用量300多萬噸。

我國塑料包裝材料年產(chǎn)量360萬噸以上，日用塑料制品的年產(chǎn)量約320萬噸以上，其他制品有一次性醫(yī)療用品，人工臟器應用塑料，修復、埋入用高分子材料，文化用塑料制品，娛樂用塑料制品。我國建筑用塑料制品、工業(yè)配套（汽車、通訊、計算機、家電、電線電纜）年使用塑料量更是驚人。

這些塑料制品的加工制造離不開塑料母料的生產(chǎn)，因此塑料母料的研制和生產(chǎn)在我國及世界的范圍內(nèi)是一種規(guī)模大、品種多有發(fā)展前景產(chǎn)業(yè)。

塑料改性塑料改性方法

1.填充改性：通過在塑料中添加一定量的填料可有效降低塑料生產(chǎn)成本，另外加入有特殊功能的納米粉體可以制成相應功能母料。

2.共混改性：性質(zhì)相近的兩種或兩種以上的高分子化合物按一定比例混合制成高分子共混物。

3.共聚改性：兩種或兩種以上的單體發(fā)生聚合反應得到一種共聚物，如乙烯 丙烯=乙丙橡膠；丙烯腈 丁二烯 苯乙烯=ABS樹脂。

塑料改性降低密度

降低塑料的密度是指通過適當?shù)霓k法，使塑料原有的相對密度下降，以適應不同應用場合的需要。降低塑料的密度方法有發(fā)泡改性、添加輕質(zhì)填料及共混輕質(zhì)樹脂三種。

1、發(fā)泡降低塑料的密度。塑料制品的發(fā)泡成型是降低其密度的最有效方法。而添加輕質(zhì)添料和共混輕質(zhì)樹脂兩種改性方法，只能小幅度地降低密度，其降幅一般只有50%左右，最低相對密度只能達到0.5左右。塑料發(fā)泡制品的密度變化范圍很廣范，相對密度最低可達到10-3。

2、添加輕質(zhì)填料降低塑料的密度。這種方法使密度降低幅度比較小，一般最低可下降到相對密度0.4—0.5左右。填料的相對密度大都比塑料大，比塑料相對密度小的填料品種只有如下幾種：

（1）微珠類 　a、 玻璃中空微球（漂珠）　相對密度為0.4—0.7，主要用于熱固性樹脂；

b、 酚醛微珠　相對密度為0.1。

（2）有機填料類

a、 軟木粉　相對密度0.5，表觀密度0.05—0.06；

b、纖維粉屑、棉屑　相對密度0.2—0.3；

c、果殼農(nóng)作物　如稻草粉、花生粉及椰殼粉等。輕質(zhì)填料的加入量一般在50%以下，以不嚴重影響其原有性能為原則。

3、共混輕質(zhì)樹脂降低塑料的密度。這種方法的降低幅度更小，一般只適合于相對密度較大的塑料選用，如氟塑料、POM、PPS、HPVC、PA66、PI及熱固性塑料等?？蛇x用的輕質(zhì)塑料指相對密度為1以下的幾種樹脂，如聚4-甲基戊烯-1、EPR（乙丙共聚物）、 PE類、PP類、EVA等。加入量以不影響塑料的其它性能為主中，一般為20%—40%左右。

塑料改性提高密度

提高塑料的密度是使原樹脂相對密度升高的一種方法，主要為添加重質(zhì)填料和共混重質(zhì)樹脂。

1、添加重質(zhì)填料提高塑料的密度

(1) 金屬粉

(2) 重質(zhì)礦物填料

2、共混重質(zhì)樹脂提高塑料的密度 。此種方法提高幅度比較小，一般最高只能達到50%左右。主要適于一些輕質(zhì)樹脂如PE、PP、PS、EVA、PA1010及PPO等。常加入的重質(zhì)樹脂有：PTFE、FEP、PPS及POM等。

塑料改性改進透明性

塑料的透明性是衡量一種材料的透明性好壞，有許多性能指標都需要考慮。常用的指標有：透光率、霧度、折光指數(shù)、雙折射及色散等。在上述指標中，透光率和霧度二個指標主要表征材料的透光性，而折光指數(shù)、雙折射及色散三個指標主要用于表征材料的透光質(zhì)量。一種好的透明性材料，要求上述性能指標優(yōu)異且均衡。 透明性的分類 ：按材料的透光率大小，可將其分為如下三類：

透明材料——波長400nm—800nm可見光的透光率在80%以上；

半透明材料——波長400nm—800nm可見光的透光率在50%—80%之間；

不透明材料——波長400nm—800nm可見光的透光率在50%以下。

按上述的分類方法，可將樹脂分成如下幾類：

（1）透明性樹脂 　主要包括：PMMA、PC、PS、PET、PES、J.D系列、CR-39、SAN（又稱AS）、TPX、HEMA及BS（又稱K樹脂）等。 　其中PES為聚醚砜，J.D系列光學樹脂為PES的共聚衍生物，SAN為苯乙烯/丙烯腈共聚物，TPX為聚甲基戊烯-1，BS為25%丁二烯/75%苯乙烯共聚物，CR-39為雙烯丙基二甘醇碳酸酯聚合物，HEMA為聚甲基丙烯酸羥乙酯。

（2）半透明樹脂 　主要包括PP和PA兩種。

（3）不透明樹脂 　主要包括ABS、POM、PTFE及PF等。

結晶性樹脂的成型品內(nèi)部混雜有結晶部分和非晶部分，由于結晶時隨機性分子鏈會有規(guī)則地排列，因此樹脂體積會縮小。這種現(xiàn)象稱為“收縮”。

樹脂一旦固化，其分子鏈就會固定下來，且固體成型品中的結晶部分/非晶部分的比例也似乎不再變化。然而實際情況則是，成型品遇到某種程度的高溫時，非晶部分的分子鏈有時會重新排列，從而出現(xiàn)結晶現(xiàn)象。其結果，成型品體積縮小。這種現(xiàn)象稱為“后收縮”。后收縮容易導致尺寸變化、凹痕、翹曲等故障。

成型品的使用環(huán)境溫度偏高時容易導致后收縮。成型時的急冷固化有時會導致結晶不充分，從而容易引起后收縮。

要防止后收縮，應在實際使用成型品前使之充分結晶。具體來說，要在比使用成型品時的環(huán)境溫度高20℃左右的溫度環(huán)境下靜置2～3小時。這稱為“退火處理”。如果在退火處理后已處于尺寸公差內(nèi)，則通常不大會發(fā)生問題。

2、結晶性樹脂

樹脂材料多種多樣，“結晶性樹脂”便是其中之一。下面介紹其基本情況：

樹脂大致分為熱塑性樹脂和熱固性樹脂。熱塑性樹脂是一種熱熔冷固性樹脂。熱固性樹脂則是一種樹脂其原材料在被加熱后會發(fā)生化學反應，并在固化后不再熔化的樹脂。熱塑性樹脂可進一步分為結晶性樹脂和非結晶性樹脂。

熔融時，樹脂的分子鏈隨機混雜并運動。樹脂冷卻后，分子鏈開始整齊排列，最終結晶部分與非結晶部分混雜在一起并固化。即便是結晶性樹脂有時也不會100%結晶，其中必然混雜有非結晶部分。另一方面，非結晶性樹脂則在(A)圖那樣的隨機狀態(tài)下固化。

根據(jù)其物理結構上的差異，結晶性樹脂和非結晶性樹脂的特點如下：

3、ISO和ASTM物理性質(zhì)的測定方法

隨著國際標準化的推進，國內(nèi)也大多用ISO規(guī)定的測量方法來作為標準。這和以前的ASTM的標準方法有多大區(qū)別呢？

ASTM和ISO的區(qū)別：以拉伸實驗為例來說明ASTM和ISO的區(qū)別

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