塑料助劑與配方設(shè)計技術(shù)

于文杰先生系中國塑料加工工業(yè)協(xié)會專家委員會委員、大連塑料研究所副所長、《塑料科技》雜志主編。多年來，一直致力于塑料技術(shù)研究、塑料科技信息研究、塑料科技成果產(chǎn)業(yè)化推廣工作。

第1章 塑料增韌改性1

1.1 塑料的增韌增強與增剛1

1.1.1 概述1

1.1.2 增韌機理及影響因素2

1.1.3 增韌、增剛體系的研究3

1.1.4 小結(jié)12

1.2 塑料的增韌技術(shù)12

1.2.1 高聚物材料的沖擊韌性及其評定13

1.2.2 影響聚合物材料沖擊韌性的因素14

1.2.3 塑料增韌途徑16

1.2.4 采用復(fù)合材料18

1.2.5 盡量減少制品中的缺陷22

1.3 塑料/橡膠共混物的相結(jié)構(gòu)與增韌作用22

1.3.1 橡膠的相結(jié)構(gòu)與增韌作用的關(guān)系23

1.3.2 界面結(jié)構(gòu)與增韌作用的關(guān)系26

1.3.3 塑料基體的性質(zhì)與增韌機理之間的關(guān)系27

1.3.4 粉末橡膠對塑料的增韌作用31

第2章 塑料改性技術(shù)36

2.1 改性塑料配方功效的技術(shù)優(yōu)化36

2.1.1 改性塑料配方研發(fā)的誤區(qū)--服藥模式36

2.1.2 基礎(chǔ)樹脂的正確選擇是改性塑料功效的保障37

2.1.3 多功能改性塑料配方組分的簡約化38

2.1.4 小結(jié)42

2.2 改性塑料行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、趨勢及對助劑的需求42

2.2.1 中國塑料加工產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀與前景42

2.2.2 塑料改性學(xué)科的發(fā)展44

2.2.3 塑料改性關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)展及對加工用和性能提升用助劑的需求46

2.2.4 小結(jié)54

2.3 塑料加工助劑與功能塑料的環(huán)境友好化54

2.3.1 前言54

2.3.2 有毒、有害元素和化合物的替代技術(shù)是改性塑料的主題之一54

2.3.3 塑料助劑綠色化是實現(xiàn)塑料材料環(huán)境友好化的前提56

2.3.4 實現(xiàn)塑料功能化的核心是塑料加工助劑58

2.3.5 幾種典型的塑料加工助劑的技術(shù)發(fā)展方向59

2.3.6 鋁體系綠色化工助劑及其功能塑料產(chǎn)業(yè)鏈60

2.3.7 制訂相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的必要性和可行性61

2.4 塑料助劑與塑料改性62

2.4.1 概述62

2.4.2 塑料填充改性63

2.4.3 偶聯(lián)劑66

2.4.4 塑料增強改性68

2.4.5 聚合物共混改性73

2.4.6 不相容聚合物體系的增容74

2.4.7 塑料功能助劑的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢76

2.4.8 小結(jié)78

第3章 配方設(shè)計要點79

3.1 塑料配方設(shè)計幾大要點79

3.1.1 樹脂的選擇79

3.1.2 助劑的選擇80

3.1.3 助劑的形態(tài)80

3.1.4 助劑的合理加入量81

3.1.5 助劑與其他組分關(guān)系82

3.2 塑料的大氣老化與防老劑的應(yīng)用技術(shù)85

3.2.1 概述85

3.2.2 戶外大氣暴露試驗技術(shù)86

3.2.3 塑料氣候老化的主要影響因素88

3.2.4 塑料耐候性及規(guī)律性研究91

3.2.5 防老劑的應(yīng)用技術(shù)92

3.2.6 小結(jié)94

3.3 聚合物降解與穩(wěn)定化94

3.3.1 聚合物耐老化性94

3.3.2 聚合物的降解現(xiàn)象95

3.3.3 聚合物降解的原理96

3.3.4 聚合物的穩(wěn)定化98

3.3.5 小結(jié)99

第4章 增塑劑100

4.1 新型增塑劑品種與塑料制品應(yīng)用100

4.1.1 無毒生物可降解增塑劑100

4.1.2 天然多元醇增塑劑102

4.1.3 偏苯三酸酯類增塑劑103

4.1.4 均苯四酸四辛酯增塑劑104

4.1.5 聚酯類增塑劑106

4.2 鄰苯二甲酸酯類增塑劑替代品的研究109

4.2.1 概述109

4.2.2 檸檬酸酯系列109

4.2.3 植物油基增塑劑110

4.2.4 聚合物型增塑劑110

4.2.5 環(huán)己烷二酯系列111

4.2.6 離子液體111

4.2.7 小結(jié)112

第5章 阻燃劑113

5.1 阻燃劑的功能與重點品種應(yīng)用技術(shù)113

5.1.1 阻燃機理及阻燃技術(shù)113

5.1.2 阻燃劑應(yīng)用技術(shù)115

5.2 世界阻燃劑發(fā)展趨勢探討及國內(nèi)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀分析123

5.2.1 概述123

5.2.2 鹵系阻燃劑124

5.2.3 硅系阻燃劑128

5.2.4 磷系阻燃劑129

5.2.5 無機阻燃劑130

5.2.6 國內(nèi)相關(guān)的法規(guī)132

5.3 聚合物膨脹阻燃劑與阻燃體系132

5.3.1 概述132

5.3.2 膨脹阻燃劑的組成與阻燃機理134

5.3.3 商業(yè)化膨脹阻燃劑136

5.3.4 新型膨脹阻燃體系137

5.3.5 存在的問題與展望139

第6章 熱穩(wěn)定劑140

6.1 熱穩(wěn)定劑現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢140

6.1.1 熱穩(wěn)定劑的分類與現(xiàn)狀140

6.1.2 現(xiàn)有的環(huán)保法規(guī)141

6.1.3 鉛鹽類穩(wěn)定劑生產(chǎn)狀況142

6.1.4 有機錫類穩(wěn)定劑生產(chǎn)狀況143

6.1.5 鈣鋅類穩(wěn)定劑生產(chǎn)現(xiàn)狀144

6.1.6 熱穩(wěn)定劑發(fā)展趨勢145

6.2 無毒PVC塑料配方技術(shù)146

6.2.1 環(huán)保要求146

6.2.2 環(huán)保法規(guī)及檢測方法149

6.2.3 對策152

6.2.4 配方技術(shù)152

6.2.5 生產(chǎn)技術(shù)153

6.3 硫醇甲基錫熱穩(wěn)定劑在PVC塑料中的應(yīng)用155

6.3.1 有機錫熱穩(wěn)定劑的研究、生產(chǎn)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢155

6.3.2 硫醇甲基錫在PVC硬制品中的使用158

6.3.3 硫醇甲基錫在PVC硬制品中的配方實例160

6.4 XH-CA功能性改質(zhì)劑開發(fā)及應(yīng)用161

6.4.1 概述161

6.4.2 實驗部分162

6.4.3 XH-CA05應(yīng)用于型材中162

6.4.4 XH-CA05應(yīng)用于管件中163

6.4.5 實際應(yīng)用164

6.4.6 使用方法165

6.4.7 產(chǎn)品性能165

6.5 稀土及其復(fù)合熱穩(wěn)定劑的性能和應(yīng)用166

6.5.1 概述166

6.5.2 無機類稀土及其復(fù)合熱穩(wěn)定劑的性能和應(yīng)用167

6.5.3 有機類稀土及其復(fù)合熱穩(wěn)定劑的性能和應(yīng)用171

6.5.4 稀土穩(wěn)定劑在聚氯乙烯配方設(shè)計中的應(yīng)用179

6.5.5 稀土及其復(fù)合穩(wěn)定劑的發(fā)展前景179

第7章 抗沖改性劑和加工助劑181

7.1 ACR和MSB抗沖改性劑的應(yīng)用技術(shù)181

7.1.1 概述181

7.1.2 ACR和MBS抗沖改性劑的制備技術(shù)183

7.1.3 ACR和MBS抗沖改性劑的結(jié)構(gòu)及其對PVC的增韌機理184

7.1.4 ACR抗沖改性劑對PVC性能的影響及選用186

7.1.5 MBS抗沖改性劑對PVC性能的影響及選用189

7.1.6 小結(jié)191

7.2 含氟聚合物加工助劑191

7.2.1 含氟聚合物加工助劑的原理192

7.2.2 含氟聚合物加工助劑的功能193

7.2.3 含氟聚合物加工助劑的使用方法194

7.2.4 含氟加工助劑應(yīng)用注意事項195

7.2.5 含氟聚合物加工助劑應(yīng)用舉例195

7.2.6 含氟聚合物加工助劑的使用安全事項198

7.2.7 含氟聚合物加工助劑的發(fā)展198

7.2.8 美國Dyneon公司PPA產(chǎn)品介紹200

第8章 潤滑劑201

8.1 潤滑劑及潤滑平衡201

8.1.1 塑料潤滑劑及潤滑作用理論與應(yīng)用201

8.1.2 潤滑劑的結(jié)構(gòu)與作用機理214

8.1.3 相容度或表觀溶解度與潤滑作用219

8.1.4 內(nèi)、外潤滑作用的平衡224

8.1.5 潤滑劑的選擇及潤滑平衡確定的實驗方法233

8.2 潤滑劑在改性塑料和功能母料領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展趨勢237

8.2.1 概述237

8.2.2 潤滑劑的品種與分類237

8.2.3 潤滑劑在改性塑料和功能母料領(lǐng)域的應(yīng)用與發(fā)展238

8.2.4 小結(jié)與展望242

第9章 抗氧劑和光穩(wěn)定劑243

9.1 國內(nèi)塑料抗氧劑、光穩(wěn)定劑的市場現(xiàn)狀與技術(shù)發(fā)展243

9.1.1 國內(nèi)塑料抗氧劑、光穩(wěn)定劑的市場現(xiàn)狀243

9.1.2 國內(nèi)塑料抗氧劑、光穩(wěn)定劑的技術(shù)發(fā)展探討246

9.1.3 小結(jié)248

9.2 塑料抗氧劑和光穩(wěn)定劑的作用功能、常用品種及應(yīng)用探討248

9.2.1 抗氧劑、光穩(wěn)定劑的作用、功能與分類248

9.2.2 抗氧劑、光穩(wěn)定劑的選用原則及常用品種255

9.2.3 抗氧劑、光穩(wěn)定劑應(yīng)用探討260

9.2.4 小結(jié)266

第10章 塑料著色267

10.1 顏料在塑料中的分散267

10.2 顏料分散理論268

10.2.1 顏料分散前的形態(tài)268

10.2.2 顏料的分散過程269

10.3 顏料的潤濕和細(xì)化269

10.3.1 顏料的潤濕269

10.3.2 顏料的細(xì)化(粉碎)270

10.4 顏料細(xì)化后的穩(wěn)定化274

10.4.1 分散狀態(tài)的穩(wěn)定化274

10.4.2 吸附層的作用和理論275

10.5 顏料的(混合)分散與實例276

10.6 聚氯乙烯著色的幾個問題277

10.6.1 加工穩(wěn)定性277

10.6.2 遷移性277

10.6.3 耐候性277

10.6.4 影響PVC老化的幾個問題278

10.6.5 聚氯乙烯成型工藝對著色劑的要求278

第11章 抗菌劑281

11.1 概述281

11.2 抗菌劑的作用機理284

11.2.1 金屬離子接觸反應(yīng)機理284

11.2.2 催化激化機理285

11.2.3 陽離子固定機理285

11.2.4 細(xì)胞內(nèi)容物、酶、蛋白質(zhì)、核酸損壞機理285

11.3 抗菌劑的性能285

11.3.1 抗菌譜285

11.3.2 抗菌劑最低抑菌濃度286

11.3.3 濾紙抑菌環(huán)法測定抗菌劑的效力286

11.3.4 抗菌塑料的抗菌性287

11.4 抗菌劑的種類和應(yīng)用290

11.4.1 塑料用抗菌劑的種類290

11.4.2 無機抗菌劑291

11.4.3 有機系抗菌劑293

11.4.4 天然抗菌劑293

11.4.5 高分子抗菌劑294

11.4.6 抗菌劑的應(yīng)用294

11.5 抗菌材料配方的選擇及其在抗菌制品中的適用性297

11.5.1 常用材料的分類與抗菌功能化297

11.5.2 抗菌制品的制造、用途與抗菌功能化要求297

11.5.3 抗菌劑的品質(zhì)選擇與使用目的298

11.5.4 抗菌劑和抗菌材料的應(yīng)用途徑298

11.6 PE/納米ZnO納米抗菌材料技術(shù)研究300

11.6.1 實驗部分300

11.6.2 結(jié)果與討論301

11.6.3 抗菌機理探索304

11.6.4 小結(jié)305

第12章 轉(zhuǎn)矩流變儀306

12.1 轉(zhuǎn)矩流變儀及其在聚合物加工中的應(yīng)用306

12.1.1 概述306

12.1.2 測控主機307

12.1.3 混合器及數(shù)據(jù)處理308

12.1.4 螺桿擠出機及擠出式毛細(xì)管流變測量310

12.1.5 實驗部分315

12.1.6 小結(jié)321

12.2 轉(zhuǎn)矩流變曲線在提升PVC型材質(zhì)量方面的貢獻(xiàn)321

12.2.1 PVC高聚物的流變性321

12.2.2 扭矩流變儀的應(yīng)用322

12.2.3 PVC物料標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)矩流變曲線建立的必要性323

12.2.4 建立型材生產(chǎn)車間PVC物料生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)曲線庫324

12.2.5 流變曲線在PVC型材生產(chǎn)與質(zhì)量管理中的應(yīng)用325

第13章 填充材料328

13.1 無機粉體復(fù)合技術(shù)328

13.1.1 高分子/無機粉體復(fù)合體系中微觀相界面的設(shè)計與調(diào)控328

13.1.2 高分子/無機粉體復(fù)合技術(shù)329

13.2 無機粉體材料在聚烯烴塑料中的應(yīng)用332

13.2.1 無機粉體材料在塑料中應(yīng)用的重要意義332

13.2.2 聚烯烴塑料常用的無機粉體材料的種類和加工技術(shù)333

13.2.3 塑料改性對無機粉體材料的基本要求335

13.2.4 無機粉體材料在聚烯烴塑料制品中的應(yīng)用337

13.2.5 小結(jié)341

13.3 常見無機填料表面處理劑及其在聚合物復(fù)合材料中的應(yīng)用342

13.3.1 常見無機填料表面處理劑342

13.3.2 用于水鎂石的表面處理劑344

13.3.3 無機填料表面處理研究的新進(jìn)展345

13.3.4 小結(jié)346

第14章 回收利用347

14.1 塑料再生利用和塑料回收料的改性347

14.1.1 廢塑料的來源及其對環(huán)境的危害347

14.1.2 廢塑料的搜集、分離和再生348

14.1.3 再生廢塑料的改性技術(shù)350

14.2 稀土助劑在降解塑料中的應(yīng)用357

14.2.1 塑料廢棄物污染及其治理357

14.2.2 降解塑料的定義、分類與特征359

14.2.3 稀土助劑在降解塑料中的應(yīng)用359

第15章 應(yīng)用技術(shù)375

15.1 功能化助劑在塑料包裝材料中的應(yīng)用及發(fā)展375

15.1.1 功能化助劑在塑料包裝材料中的應(yīng)用376

15.1.2 塑料包裝材料功能化應(yīng)用中的熱點問題380

15.1.3 小結(jié)382

15.2 稀土助劑在聚烯烴高性能化方面的應(yīng)用382

15.2.1 稀土化合物在高分子材料中的應(yīng)用概況383

15.2.2 稀土化合物作為無機粉體的表面處理劑在塑料改性中的應(yīng)用383

15.2.3 稀土化合物作為β成核劑在PP塑料改性中的應(yīng)用387

15.3 擠出發(fā)泡與配方設(shè)計391

15.3.1 概述391

15.3.2 擠出工藝流程391

15.3.3 硬聚氯乙烯泡沫塑料的配方設(shè)計394

15.4 建筑塑料制品的配方設(shè)計特點398

15.4.1 建筑塑料制品的發(fā)展和需求398

15.4.2 主要性能要求與配方設(shè)計特點399

15.4.3 小結(jié)405

參考文獻(xiàn)406

為了應(yīng)對新的國際形勢，也為了提高塑料加工業(yè)與助劑行業(yè)的技術(shù)水平，2005~2009年間，以中國塑料加工工業(yè)協(xié)會塑料助劑專業(yè)委員會為主體舉辦了多次"塑料助劑與配方設(shè)計技術(shù)"研討會，本書第三版的內(nèi)容有70%是選用近五年特別是近兩年研討會的授課內(nèi)容整理而成。本書力求內(nèi)容翔實，理論闡述深入淺出，密切結(jié)合生產(chǎn)實際。因而既可作為培訓(xùn)教材，也是專業(yè)人員擴展知識增長才干的參考讀物。

本書重點介紹了塑料助劑與配方設(shè)計相關(guān)技術(shù)，具體內(nèi)容包括塑料增韌改性，塑料改性技術(shù)，配方設(shè)計要點，增塑劑，阻燃劑，熱穩(wěn)定劑，抗沖改性劑和加工助劑，潤滑劑，抗氧劑和光穩(wěn)定劑，塑料著色，抗菌劑，轉(zhuǎn)矩流變儀，填充材料，回收利用，應(yīng)用技術(shù)。是塑料行業(yè)業(yè)內(nèi)人員，特別是材料研究、配方設(shè)計、制造加工、管理、銷售、教學(xué)人員的必備之書，也是廣大塑料使用人員重要的參考書籍，還可作為自學(xué)教材。

在過去幾年中，全球包括中國的塑料行業(yè)經(jīng)歷了一段飛速發(fā)展的繁榮期，特別是中國這個"世界工廠"展示出的蓬勃生機吸引著全球包括從原料、機械供應(yīng)商到塑料加工商們的眼球。對于處在全球經(jīng)濟(jì)一體化浪潮中的中國塑料行業(yè)來說，如何在與國外同行的競爭中保持高增長率的發(fā)展勢頭，如何面對世界能源危機帶來的一系列壓力，如何進(jìn)一步發(fā)揮塑料對各行各業(yè)以及人們生活的積極作用，如何解決塑料帶來的回收、污染等問題，任重而道遠(yuǎn)!

2008年我國塑料用合成樹脂產(chǎn)量約1700萬噸/年，進(jìn)口約1600萬噸/年，表觀消耗量達(dá)5191萬噸/年，已步入世界塑料消耗大國，消耗量僅次于美國。塑料助劑的表觀需求量也將由1999年的157萬噸/年增長到245萬噸/年，發(fā)展空間很大。特別是一些無毒、無污染的塑料助劑以及功能性助劑的需求量將迅速增長。

近年來國家對基礎(chǔ)設(shè)施的投入加大，很大程度上為塑料在建材領(lǐng)域的推廣應(yīng)用創(chuàng)造了條件，為塑料行業(yè)的不斷提升提供了良好的政策基礎(chǔ)。

由于對REACH法規(guī)等貿(mào)易法則缺乏足夠認(rèn)識而沒有積極應(yīng)對，因而將會顯示出被動局面，并影響我們的對外貿(mào)易。為了應(yīng)對國外的相關(guān)法令、法規(guī)，順應(yīng)人們對環(huán)境保護(hù)意識的要求，我國政府部門也制定了一系列相關(guān)法令、法規(guī)。這些法規(guī)、指令的出臺給我國的助劑行業(yè)帶來了極大的挑戰(zhàn)，同時也使塑料助劑品種的升級換代成為必然趨勢。

塑料助劑新品種的不斷開發(fā)極大地促進(jìn)了塑料在增強、增韌、阻燃、耐候、耐腐蝕、抗靜電、抗菌和多功能化等方面的作用，提高了塑料的性能和應(yīng)用范圍，從而推動了塑料工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。隨著人們對塑料產(chǎn)品質(zhì)量、性能要求的提高，開發(fā)高效、多功能的塑料添加劑產(chǎn)品已經(jīng)成為國內(nèi)外企業(yè)及大公司的投資重點。近幾年來，塑料助劑行業(yè)大部分企業(yè)根據(jù)市場需求，積極開發(fā)新產(chǎn)品，革新工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量，適應(yīng)經(jīng)濟(jì)形勢的發(fā)展對企業(yè)提出的要求。高效、特效、無毒、無公害、復(fù)配多功能化是塑料添加劑總的發(fā)展趨勢。