配方設(shè)計(jì)表面看起來很簡(jiǎn)單，但其實(shí)包含了很多內(nèi)在的聯(lián)系，為了設(shè)計(jì)出高性能、易加工、低價(jià)格的配方，需要考慮的因素很多，現(xiàn)提出以下幾個(gè)方面的因素供參考。

1 樹脂的選擇

1.1 品種的選擇

樹脂要選擇與改性目標(biāo)性能最接近的品種，以節(jié)省加入助劑的使用量，如：耐磨改性，樹脂要首先考慮選擇三大耐磨樹脂：即聚酰胺(PA)、聚甲醛(POM)、超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯(UHWPE)；透明改性，樹脂要首先考慮選擇三大透明樹脂：聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及聚碳酸酯(PC)。

1.2 牌號(hào)的選擇

同一種樹脂的牌號(hào)不同，其性能差別也很大，應(yīng)該選擇與改性目標(biāo)性能最接近的牌號(hào)。

耐熱改性聚丙烯，可在熱變形溫度大于100℃的PP牌號(hào)范圍內(nèi)選擇，如大韓油化公司的PP-4012。 

1.3 流動(dòng)性的選擇

(1)配方中的塑化材料的粘度

配方中各種塑化材料的粘度要接近，以保證加工流動(dòng)性。對(duì)于粘度相差懸殊的材料，要加過渡料，以減小粘度梯度。如阻燃配方中用PA66增韌時(shí)，常加入PA6作為過渡料，阻燃配方中用PA6增韌時(shí)，常加入HDPE作為過渡料。

(2)不同加工方法要求流動(dòng)性不同

不同品種的樹脂具有不同的流動(dòng)性，按此將塑料分成高流動(dòng)性、中等流動(dòng)性和低流動(dòng)性三類，具體如下：

高流動(dòng)性：聚苯乙烯(PS)，高抗沖聚苯乙烯(HIPS)，ABS，聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)等。

中等流動(dòng)性：聚碳酸酯(PC)、改性聚苯醚(mPPO)、聚苯硫醚(PPS)等。

低流動(dòng)性：聚四氟化碳(PTFE)、超高相對(duì)分子質(zhì)量聚乙烯(UHMWPE)、聚苯醚(PPO)等。

同一品種樹脂也具有不同的流動(dòng)性，主要原因?yàn)橄鄬?duì)分子質(zhì)量及其分布的不同，所以同一種樹脂有許多不同的牌號(hào)。由于不同加工方法要求的樹脂流動(dòng)性不同，所以樹脂又分為注塑級(jí)、擠出級(jí)、吹塑級(jí)、壓延級(jí)等牌號(hào)，具體如表1所示。

表1 不同加工方法采用的樹脂的熔體流動(dòng)速率

Tab.1 The MFR of resins used in different processings

(3)不同改性目的要求樹脂流動(dòng)性不同

如高填充改性要求樹脂流動(dòng)性好，如磁性塑料、填充母料、無鹵阻燃電纜料等。

1.4 樹脂對(duì)助劑的特殊要求

一些樹脂由于其本身分子結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系，不能選擇某種助劑，如PPS中不能加入含鉛和含銅助劑，在PC中不能加三氧化銻，因?yàn)樗鼤?huì)導(dǎo)致PC的解聚，不能選擇與樹脂的酸堿性不一致的助劑，否則二者會(huì)發(fā)生反應(yīng)。

2 助劑的選擇

2.1 按改性目標(biāo)選助劑

按要改性目標(biāo)選擇合適的助劑，加入助劑應(yīng)能充分發(fā)揮其功效，并達(dá)到要求的指標(biāo)。指標(biāo)一般為產(chǎn)品的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，或客戶提出的專項(xiàng)指標(biāo)。以下是為了使塑料具有某種特殊性能需要加入的助劑，助劑選擇的參考意見為：

(1)增韌—添加彈性體、熱塑性彈性體和剛性增韌材料；

(2)增強(qiáng)—添加玻璃纖維、碳纖維、晶須和有機(jī)纖維；

(3)阻燃—添加溴類(普通溴系和環(huán)保溴系)、磷類、氮類、氮/磷復(fù)合類膨脹型阻燃劑、三氧化二銻、水合金屬氧化物等各類阻燃劑；

(4)抗靜電—添加各類抗靜電劑；

(5)導(dǎo)電—添加碳類(炭黑、石墨、碳纖維、碳納米管)、金屬纖維和粉，金屬氧化物；

(6)磁性—添加鐵氧體磁粉，稀土磁粉包括釤鈷類(SmCo₅或Sm₂Co₁₇)、釹鐵硼類(NdFeB)、釤鐵氮類(SmFeN)，鋁鎳鈷類磁粉三大類；

(7)導(dǎo)熱—添加金屬纖維和粉末，金屬氧化物、氮化物和碳化物，碳類材料如炭黑、碳纖維、石墨和碳納米管，半導(dǎo)體材料如硅、硼；

(8)耐熱—添加玻璃纖維、無機(jī)填料、耐熱劑如取代馬來酰亞胺類和β晶型成核劑；

(9)透明—添加成核劑，對(duì)PP而言，α晶型成核劑的山梨醇衍生物系列產(chǎn)品Millad 3988效果最好；

(10)耐磨—添加PTFE、石墨、二硫化鉬、銅粉等；

(11)電絕緣—添加煅燒高嶺土等；

(12)絕熱—添加云母、蒙脫土、石英等。

2.2 助劑與樹脂要匹配

助劑選擇時(shí)，要有針對(duì)性，應(yīng)選擇對(duì)樹脂改性效果好的品種。例如：

(1)紅磷阻燃劑適用于PA、聚對(duì)苯二甲酸丁酯(PBT)、聚對(duì)苯二甲酸乙酯(PET)。

(2)氮系阻燃劑適用于含氧類工程塑料，如PA、PBT、PET等。

(3)玻璃纖維對(duì)結(jié)晶型塑料的耐熱改性效果好，對(duì)非結(jié)晶型塑料效果差。

(4)炭黑在結(jié)晶型樹脂中效果好。

3 助劑的形態(tài)

助劑形態(tài)不同，改性的效果也不同。

3.1 助劑的形狀

(1)纖維狀填料的增強(qiáng)效果好。纖維的形狀可用長(zhǎng)徑比(L/D)表示，L/D越大、增強(qiáng)效果越好。樹脂在熔融狀態(tài)時(shí)比在粉末狀態(tài)時(shí)有利于保持長(zhǎng)徑比，減小斷纖幾率，這就是為什么不從進(jìn)料口而從中部加料口加入玻璃纖維的原因。

(2)球型填料的增韌效果好、并可增加制品的光亮度。硫酸鋇為典型的球型填料，因此高光澤PP的填充選用硫酸鋇，硫酸鋇也可以小幅度提高制品的剛性及韌性。

3.2 助劑的粒度

(1)粒狀助劑粒度的表示方法

粒狀助劑的粒度可用目數(shù)或平均粒徑表示，通常用的目數(shù)與平均粒徑的關(guān)系見表2。

表2 平均粒徑與目數(shù)的關(guān)系

Tab.2 The relationship of mesh and average diamete of particle

注：目數(shù)有多種表示方法，本表中的目數(shù)為每平方英寸篩網(wǎng)上的篩孔數(shù)目

(2)填料粒度對(duì)填充塑料的力學(xué)性能的影響

粒度尺寸越小，對(duì)填充材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度提高越大。，在用20%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))硅灰石填充PA6時(shí)，粒度對(duì)填充PA6的力學(xué)性能的影響見表3。

表3 粒度對(duì)20%硅灰石填充PA6的力學(xué)性能的影響

Tab.3 The effect of granularity on the mechanic properties

of PA6 composite Filled 20% wollstonite

(3)粒度對(duì)無機(jī)阻燃劑阻燃性能的影響

無機(jī)阻燃劑的粒度越小，阻燃效果越好。例如水合金屬氧化物和三氧化二銻的粒度越小，達(dá)到同等阻燃效果的用量就越少。

在LDPE中加入80份不同粒度的氫氧化鋁的阻燃效果見表4。

表4 氫氧化鋁的粒度對(duì)其在LDPE中阻燃效果的影響

Tab.4 The effect of Al(OH)₃ granuarity on its flame retarding in LDPE

在ABS中加入4%粒度為45μm的三氧化二銻與加入1%粒度為0.03μm的三氧化二銻阻燃效果相同。

(4)粒度尺寸對(duì)著色劑著色力的影響

著色劑的粒度越小，著色力越高、遮蓋力越強(qiáng)、色澤越均勻。但著色劑的粒度不是越小越好，存在一個(gè)上限值，而且對(duì)不同性能的上限值不同。對(duì)著色力而言，偶氮類著色劑的上限粒度為0.1μm，酞菁類著色劑的上限粒度尺寸為0.05μm。對(duì)遮蓋力而言，著色劑的上限粒度尺寸為0.05μm左右。

(5)粒度尺寸對(duì)導(dǎo)電助劑導(dǎo)電性能的影響

以炭黑為例，其粒度越小，越易形成網(wǎng)狀導(dǎo)電通路，達(dá)到同樣的導(dǎo)電效果時(shí)加入炭黑的量越低。但同著色劑一樣，粒度大小也有一個(gè)上限值，粒度太小，導(dǎo)電助劑易于團(tuán)聚而難于分散，效果反而不好。