塑料助劑-技術(shù)方法

塑料助劑——技術(shù)方法第1頁/共137頁塑料改性技術(shù)方法篇第2頁/共137頁目錄一、塑料改性概論二、塑料添加劑改性方法三、塑料共混改性方法四、塑料復(fù)合改性方法五、塑料形態(tài)控制控制方法六、塑料表面改性方法第3頁/共137頁總則一、塑料的性能

塑料材料同其它材料相比，主要優(yōu)越性在于綜合性能好。一種塑料材料能同時滿足幾種甚至幾十種不同的性能。這主要是由于塑料中大分子鏈的結(jié)構(gòu)所決定的。與金屬、陶瓷等其他材料相比，塑料主要具有如下優(yōu)點：①質(zhì)輕；②比強(qiáng)度高（拉伸強(qiáng)度與相對密度之比）；③成型加工容易；④穩(wěn)定性高；同時，塑料在其應(yīng)用時又面臨以下缺點：①耐熱性差；②耐燃燒性差；③加工精度差；④易老化。第4頁/共137頁總則二、塑料的改性1、塑料改性的概念

凡是通過物理的、機(jī)械的和化學(xué)等作用可使樹脂原有性能得到改善都可稱之為塑料的改性。

塑料改性的應(yīng)用范圍也很廣泛，幾乎所有塑料的性能都可通過改性方法得到改善，如塑料的外觀、透明性、密度、精度、加工性、機(jī)械性能、化學(xué)性能、電磁性能、耐腐蝕性能、耐老化性、耐磨性、硬度、熱性能、阻燃性、阻隔性及成本性等方面。第5頁/共137頁總則二、塑料的改性2、塑料改性的分類可用于塑料改性的方法有很多種，按不同的方法可將其分為如下幾類⑴按是否發(fā)生化學(xué)反應(yīng)分類按此分類方法可將塑料的改性分為物理改性和化學(xué)改性兩大類。①塑料的物理改性是指在整個改性過程中不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或只發(fā)生極小程度化學(xué)反應(yīng)的一類改性方法。塑料物理改性主要靠不同組分之間物理作用，如吸附、絡(luò)合或氫鍵等作用以及整個組分本身的力形變及形態(tài)變化而實現(xiàn)改性目的。它包括聚合物中添加小分子物質(zhì)的添加改性、聚合物之間的共混改性、聚合物之間的復(fù)合改性、聚合物之間的交聯(lián)改性以及聚合物的形態(tài)控制和表面改性等。②塑料的化學(xué)改性是指在改性過程中聚合物大分子鏈的主鏈、支鏈、側(cè)鏈及大分子鏈之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的一種改性方法。塑料化學(xué)改性包括不同單體之間的共聚反應(yīng)、大分子鏈的接枝反應(yīng)、大分子鏈之間的交聯(lián)反應(yīng)以及大分子鏈上的官能團(tuán)反應(yīng)等。第6頁/共137頁總則二、塑料的改性2、塑料改性的分類⑵按整體或局部改性分類按此方法可將塑料的改性分為整體改性和表面改性兩大類。①塑料的整體改性是指改性在整個塑料制品的內(nèi)部及表層都發(fā)生的一類改性。這類改性的特點為性能變化均一。塑料的改性大都為整體改性，如前面提到的添加改性、共混改性、交聯(lián)改性及形態(tài)控制改性等。②塑料的表面改性是指其改性只發(fā)生在塑料制品的表層而并未深入到內(nèi)部的一類改性。表面改性的特點為性能變化不均一。塑料的表面改性包括表面機(jī)械改性、表面火焰處理、表面氧化處理、表面等離子處理、表面電暈處理、表面層化處理及表面接枝聚合等。這種改性僅適于只要求外觀性能而內(nèi)部性能不重要或不需要的應(yīng)用場合，常見的有：表面光澤、硬度、耐磨、防靜電、阻燃、粘合性、印刷性及熱合性等的改進(jìn)。第7頁/共137頁總則三、聚合物共混理論

聚合物共混理論是以熱力學(xué)為基礎(chǔ)，研究聚合物共混體的形態(tài)與結(jié)構(gòu)，揭示共混體中各組分相容性與共混體性能的關(guān)系。由于共混體系的復(fù)雜性，大多數(shù)理論仍只是定性描述。1、聚合物共混合金的形態(tài)與結(jié)構(gòu)⑴非結(jié)晶聚合物共混體系的形態(tài)特征非結(jié)晶聚合物共混體系的形態(tài)結(jié)構(gòu)可分為三種基本類型：單相連續(xù)結(jié)構(gòu)；兩相互鎖（又稱交錯結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)和相互貫穿的兩相連續(xù)結(jié)構(gòu)。①單相連續(xù)結(jié)構(gòu)：單相連續(xù)結(jié)構(gòu)是指組成共混物的兩相中只有一相是連續(xù)的，而另一相是分散的，含量較大的組分構(gòu)成連續(xù)相，較小的組分為分散相。按分散相結(jié)構(gòu)的不同，可分為四種結(jié)構(gòu)。A、分散相形狀不規(guī)則：一般的機(jī)械共混制得的聚合物合金的形態(tài)結(jié)構(gòu)就是分散相顆粒大小不一，形狀很不規(guī)則，顆粒大小通常為1~100um左右。B、分散相顆粒規(guī)則：這種結(jié)構(gòu)中，分散相顆粒一般呈球狀，直徑1um左右，顆粒內(nèi)部不包含或包含極少量的連續(xù)相成分。第8頁/共137頁總則三、聚合物共混理論1、聚合物共混合金的形態(tài)與結(jié)構(gòu)⑴非結(jié)晶聚合物共混體系的形態(tài)特征C、分散相為胞狀結(jié)構(gòu)或香腸狀結(jié)構(gòu)：這種結(jié)構(gòu)的特點是分散相顆粒內(nèi)包含連續(xù)相成分所構(gòu)成的更小顆粒，因此，在分散相內(nèi)部又可把連續(xù)相成分所構(gòu)成更小的包容物當(dāng)作分散相，而構(gòu)成顆粒的分散相成為連續(xù)相，這種分散相顆粒的截面形狀類似香腸，故稱為香腸結(jié)構(gòu)。也可把分散顆粒當(dāng)作胞，胞壁由連續(xù)相成分構(gòu)成，胞本身由分散相成分構(gòu)成，而胞內(nèi)又包含連續(xù)相成分構(gòu)成的更小顆粒，所以，這種結(jié)構(gòu)又稱為胞狀結(jié)構(gòu)。D、分散相為片層狀結(jié)構(gòu)：分散相呈微片狀分散在連續(xù)相基體中，當(dāng)分散相濃度增大時，形成片層狀結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的共混合金具有極好阻隔性和永久抗靜電性能，層狀共混合金具有較好的氣體阻隔性，可作為食品保鮮的包裝材料。第9頁/共137頁總則三、聚合物共混理論1、聚合物共混合金的形態(tài)與結(jié)構(gòu)⑴非結(jié)晶聚合物共混體系的形態(tài)特征②兩相互鎖或交錯結(jié)構(gòu)：此類結(jié)構(gòu)又稱為兩相共存連續(xù)結(jié)構(gòu)，包括層狀結(jié)構(gòu)和互鎖結(jié)構(gòu)。其特點是各組分都沒有形成典型的連續(xù)相，只是以明顯的交錯排布結(jié)構(gòu)式存在，很難分清哪一個是分散相哪一個是連續(xù)相。③相互貫穿的兩相連續(xù)結(jié)構(gòu)：所謂相互貫穿的兩相連續(xù)結(jié)構(gòu)就是兩種或兩種以上交聯(lián)聚合物相互貫穿而形成的變相結(jié)構(gòu)體系。具有這種結(jié)構(gòu)的共混聚合物稱為互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物（IPN）；IPN分兩大類：一類是部分IPN即共混體中，組分之間部分混溶而產(chǎn)生的IPN；另一類是相分離IPN，是由完全互不相溶組分構(gòu)成的IPN.第10頁/共137頁總則三、聚合物共混理論1、聚合物共混合金的形態(tài)與結(jié)構(gòu)⑵結(jié)晶聚合物合金的形態(tài)特征結(jié)晶性聚合物合金有兩種情況，一種是共混體系中有一組分是結(jié)晶性聚合物，其他組分為非結(jié)晶聚合物；第二種共聚體系中的聚合物均為結(jié)晶性聚合物；①結(jié)晶聚合物/非結(jié)晶聚合物共混體系的形態(tài)結(jié)構(gòu)。這類共聚物體的形態(tài)結(jié)構(gòu)有八種類型：a晶粒分散在非結(jié)晶態(tài)介質(zhì)中；b球晶分散于非晶態(tài)介質(zhì)中；c非晶態(tài)分散于球晶中；d非晶態(tài)形成較大的相疇分布于球晶中；e球晶幾乎充滿整個共混體系，非晶聚合物分散于球晶與球晶之間；f球晶被輕度破壞，成為樹枝晶并分散于非晶聚合物之間；g結(jié)晶聚合物未能結(jié)晶，形成非晶/非晶共混體系；h非晶聚合物產(chǎn)生結(jié)晶，體系轉(zhuǎn)化為結(jié)晶/結(jié)晶聚合物共混體系。第11頁/共137頁總則三、聚合物共混理論1、聚合物共混合金的形態(tài)與結(jié)構(gòu)⑵結(jié)晶聚合物合金的形態(tài)特征②結(jié)晶/結(jié)晶聚合物共混體系。屬于這類體系的合金種類很多，如PA/PP、PA/PE、PA/PPS、PA/PRT等，這類合金的形態(tài)結(jié)構(gòu)至少有三種情形。A、兩種聚合物的結(jié)晶性受到破壞，共混體系中組分間發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，使其形成了非晶態(tài)共混體系。B、兩結(jié)晶聚合物各自結(jié)晶的形態(tài)。如PPS/PA體系，在一定工藝條件下能形成兩相分離的結(jié)晶/結(jié)晶形態(tài)。C、兩結(jié)晶聚合物能形成共晶。第12頁/共137頁總則三、聚合物共混理論1、聚合物共混合金的形態(tài)與結(jié)構(gòu)⑶聚合物共混合金的界面層兩種聚合物共混時，共混體系存在三個區(qū)域結(jié)構(gòu)，即兩聚合物各自獨立的區(qū)域以及兩聚合物之間形成的過渡區(qū)，這個過渡區(qū)稱為界面層。界面層的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，反映了共混聚合物之間的相容程度與相間的黏合強(qiáng)度，對共混物的性能起著很大的作用。①界面層的形成

聚合物在共混過程中，經(jīng)歷兩個過程，第一步是兩相互接觸，第二步是兩聚合物大分子鏈段相互擴(kuò)散。這種大分子鏈相互擴(kuò)散的過程也就是兩相界面層形成的過程。

聚合物大分子鏈段的相互擴(kuò)散有兩種情況：若兩種聚合物大分子具有相近的活動性，則兩大分子鏈段以相近的速度相互擴(kuò)散；若兩大分子的活動性相差很大，則兩相之間擴(kuò)散速度差別很大，甚至發(fā)生單向擴(kuò)散。第13頁/共137頁總則三、聚合物共混理論1、聚合物共混合金的形態(tài)與結(jié)構(gòu)⑶聚合物共混合金的界面層②界面層厚度：界面的厚度主要取決于兩聚合物的相容性。相容性差的兩聚合物共混時，兩相間有非常明顯和確定的相界面；兩種聚合物相容性好則共混體中兩相的大分子鏈段的相互擴(kuò)散程度大，兩相界面層厚度大，相界面較模糊；若兩種聚合物完全互溶，則共混體最終形成均相體系，相界面完全消失。③界面的黏合：。兩聚合物面的黏合的好壞，一方面取決于兩聚合物大分子間的化學(xué)結(jié)合，另一方面，也取決于兩相間的次價力。對于大多數(shù)聚合物共混來說，次價力的大小主要決定于界面張力。兩相的界面張力越小，黏合強(qiáng)度越高。從聚合物鏈段相互擴(kuò)散程度看，與聚合物之間的相容性有關(guān)，相容性越好，界面的黏合強(qiáng)度就越高，共混物的力學(xué)性能就越優(yōu)異。第14頁/共137頁界面層示意圖界面層中兩種聚合物鏈段的濃度梯度；1——聚合物1鏈段濃度；2——聚合物2鏈段濃度；第15頁/共137頁總則三、聚合物共混理論2、相容性原則⑴溶解度參數(shù)相近原則：聚合物相容規(guī)律為|δ1-δ2|＜0.5，相對分子質(zhì)量越大其差值應(yīng)越小。但溶解度參數(shù)相近原則僅適用于非極性組分體系。⑵極性相近原則：即體系中組分之間的極性越相近，其相容性越好；⑶結(jié)構(gòu)相近原則：體系中各組分的結(jié)構(gòu)相似，則相容性就好。所謂結(jié)構(gòu)相近，是指各組分的分子鏈中含有相同或相近的結(jié)構(gòu)單元；⑷結(jié)晶能力相近原則：當(dāng)共混體系為結(jié)晶聚合物時，多組分的結(jié)晶能力即結(jié)晶難易程度與最大結(jié)晶相近時，其相容性就好。而晶態(tài)/非晶態(tài)、晶態(tài)/晶態(tài)體系的相容性較差，只有在混晶時才會相容，如PVC/PA、PE/PA體系。兩種非晶態(tài)體系相容性較好，如PP/PE、PS/PPO等。⑸表面張力/相近原則：體系中各組分的表面張力越接近，其相容性越好。共混物在熔融時，與乳狀液相似，其穩(wěn)定性及分散度受兩相表面張力的控制，表面越相近，兩相間的浸潤、接觸與擴(kuò)散就越好，界面的結(jié)合也越好。⑹黏度相近原則：體系中各組分的黏度相近，有利于組分間的浸潤與擴(kuò)散，形成穩(wěn)定的互溶區(qū)，所以，相容性就好。第16頁/共137頁塑料添加劑改性方法一、塑料添加改性概況1、塑料添加改性的定義

塑料添加改性是指在聚合物（樹脂）中加入小分子無機(jī)物或有機(jī)物，通過物理或化學(xué)作用，以取得某種預(yù)期性能的一種改性方法。

幾乎所有塑料的改性都可以用添加改性方法完成。但添加改性的不足在于：一方面，在改善某種性能時，往往犧牲了某種其它性能；另一方面，由于添加改性為在大分子內(nèi)添加小分子，兩者性能相差甚遠(yuǎn)，因而相容性差，限制了其添加量。2、塑料添加劑的分類

塑料添加改性按添加劑的性質(zhì)可以分成無機(jī)添加改性和有機(jī)添加改性兩種。無機(jī)添加改性是指在塑料中添加無機(jī)添加劑的一類改性，常用的無機(jī)添加劑主要有：填充劑、增強(qiáng)劑、阻燃劑、著色劑及成核劑等。有機(jī)添加改性是指在塑料中添加有機(jī)添加劑的一類改性，常用的有機(jī)添加劑主要有：增塑劑、有機(jī)錫穩(wěn)定劑、抗氧劑及有機(jī)阻燃劑等。第17頁/共137頁塑料添加劑改性方法一、塑料添加改性概況2、塑料添加劑的分類

塑料的添加改性按添加改性的目的分為降低成本、（添加各種價廉的無機(jī)、有機(jī)填料）；提高強(qiáng)度（添加各種增強(qiáng)纖維）；提高韌性（添加彈性體及超細(xì)填料等）；提高阻燃性（添加金屬氧化物、金屬氫氧化物、無機(jī)磷、有機(jī)鹵化物、有機(jī)磷化物、有機(jī)硅及氮化物等）；提高壽命（添加各種抗氧劑、光穩(wěn)定劑等）；改善加工性（添加增塑劑、熱穩(wěn)定劑、潤滑劑及加工助劑等）；增加耐磨性（添加石墨等）；改善結(jié)晶結(jié)構(gòu)（添加成核劑，具體有有機(jī)羧酸類、山梨醇類等）；改善抗靜電及導(dǎo)電性（添加抗靜電劑及導(dǎo)電劑）第18頁/共137頁塑料添加劑改性方法二、塑料添加改性機(jī)理1、物理作用機(jī)理

這種作用機(jī)理是通過添加劑單獨發(fā)揮作用，從而達(dá)到改性目的。塑料添加改性中添加劑大部分都按這種作用機(jī)理發(fā)揮作用。如炭黑及金屬粉末添加到樹脂中，炭黑及金屬粉末可單獨形成導(dǎo)電通道，達(dá)到泄荷的目的，從而達(dá)到防靜電效果。2、化學(xué)作用機(jī)理

這種作用機(jī)理是指添加劑不能單獨發(fā)揮作用，必須與樹脂一起發(fā)生某種化學(xué)反應(yīng)才可發(fā)揮改性作用，達(dá)到改性的效果。例如，塑料中添加交聯(lián)劑后，交聯(lián)劑必須與樹脂發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)才可形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到提高性能的目的；有機(jī)鹵化物阻燃劑可以與燃燒產(chǎn)生的大分子自由基反應(yīng)，生成穩(wěn)定化物，達(dá)到終止反應(yīng)的目的，從而提高阻燃效果。第19頁/共137頁塑料添加劑改性方法三、塑料添加劑的分散形態(tài)結(jié)構(gòu)1、不規(guī)則分散結(jié)構(gòu)

這是一種最常見的分散結(jié)構(gòu)。在這種分散結(jié)構(gòu)中，添加劑隨機(jī)分散在樹脂中，也有人形容之為海島結(jié)構(gòu)。以這種分散形態(tài)分散的添加劑主要為粉狀、粒狀、球狀及短纖維狀等。

在這種分散形態(tài)中，樹脂相為連續(xù)相，而添加劑為不連續(xù)相。這種分散結(jié)構(gòu)具有改性均勻的優(yōu)點，尤其是對于沖擊改性、發(fā)泡改性、增強(qiáng)改性等，都希望按這種結(jié)構(gòu)形態(tài)分散，以便充分發(fā)揮其改性效果。2、層狀分散結(jié)構(gòu)

這種分散結(jié)構(gòu)中添加劑以層狀分散于樹脂中，樹脂和添加劑都為連續(xù)相。片狀填料更容易以這種狀態(tài)進(jìn)行分散。

層狀分散結(jié)構(gòu)添加產(chǎn)物在某些方面具有優(yōu)異的改性效果，在阻燃、阻隔及抗靜電方面，添加劑以這種分散方式會獲得更好的改性效果。第20頁/共137頁塑料添加劑改性方法三、塑料添加劑的分散形態(tài)結(jié)構(gòu)3、纖維狀分散結(jié)構(gòu)

這種分散結(jié)構(gòu)中添加劑以纖維狀分散于樹脂中，樹脂和添加劑都為連續(xù)相，其中樹脂為三向連續(xù)，而添加劑則為單向連續(xù)。某些纖維狀、針狀、棒狀及管狀等添加劑易于形成這類分散結(jié)構(gòu)。

纖維狀分散形態(tài)有利于提高增強(qiáng)改性的效果。因此，在增強(qiáng)改性中應(yīng)盡量以這種形式分散。另外，在導(dǎo)電及防靜電改性中，纖維狀分散容易形成泄電及導(dǎo)電通道，從而提高改性效果。4、網(wǎng)狀分散將結(jié)構(gòu)

這種分散結(jié)構(gòu)是指添加劑以交錯網(wǎng)狀分散于樹脂中，樹脂與添加劑都為三向連續(xù)結(jié)構(gòu)。這種分散結(jié)構(gòu)具有分散均勻的優(yōu)點，適于導(dǎo)電改性、防靜電改性及增強(qiáng)改性等。

塑料添加改性中添加劑的分散形態(tài)除與添加劑種類有關(guān)，還與加工條件有密切關(guān)系。第21頁/共137頁塑料添加劑改性方法四、塑料添加改性的相容性1、樹脂與添加劑的相容性添加劑與樹脂之間的相容性好壞，主要有以下標(biāo)準(zhǔn)：①溶度參數(shù)相近原則

對于添加劑而言，其溶度參數(shù)與樹脂的溶度參數(shù)越接近，兩者的相容性越好。一般兩者相差小于1.5即為相容性好.②極性相近原則

這一原則即添加劑的極性與樹脂的極性越相近，則兩者的相容性越好。③表面張力相近原則

添加劑的表面張力與樹脂的表面張力越相近，兩者相容性越好。第22頁/共137頁塑料添加劑改性方法四、塑料添加改性的相容性2、提高樹脂與添加劑相容性的方法①添加劑的偶聯(lián)劑處理

偶聯(lián)劑也稱為表面處理劑，它是一種在無機(jī)材料與有機(jī)材料或不同有機(jī)材料之間，通過化學(xué)作用和物理作用，使兩者相容性得到改善的一種小分子有機(jī)化合物。

偶聯(lián)劑的分子結(jié)構(gòu)特點是含有兩類性質(zhì)不同的化學(xué)基團(tuán)：一類是親無機(jī)基團(tuán)，另一類是親有機(jī)基團(tuán)，具體分子結(jié)構(gòu)可用下式表示：

用偶聯(lián)劑對添加劑進(jìn)行處理時，其兩類基團(tuán)分別通過化學(xué)反應(yīng)或物理作用，一端與添加劑表面結(jié)合，另一端與樹脂纏結(jié)或反應(yīng)，使表面性質(zhì)相差懸殊的添加劑與樹脂之間較好地相容。第23頁/共137頁塑料添加劑改性方法四、塑料添加改性的相容性2、提高樹脂與添加劑相容性的方法②添加劑的表面活性劑處理

表面活性劑指極少數(shù)能顯著改變物質(zhì)表面或界面性質(zhì)的物質(zhì)。其分子結(jié)構(gòu)特點也包括兩個組成部分，其一是一個較長的非極性烴基，稱為疏水基；另一個是一個較短的極性基，稱為親水基。

由于表面活性劑這種不對稱的兩親分子結(jié)構(gòu)特點，因此具有兩個基本特性，一是很容易定向排列在物質(zhì)表面或兩相界面上，從而使表面或界面性質(zhì)發(fā)生顯著變化；二是表面活性劑在溶液中的溶解度，即以分子分散狀態(tài)的濃度較低，在通常使用濃度下大部分以膠團(tuán)（締合體）狀態(tài)存在。第24頁/共137頁塑料添加劑改性方法四、塑料添加改性的相容性2、提高樹脂與添加劑相容性的方法③添加劑的高分子非相容劑和相容劑處理④添加劑的酸、堿性化合物溶液處理

這種方法是以酸、堿性溶液對添加劑進(jìn)行處理，使添加劑表面的官能團(tuán)發(fā)生變化，或調(diào)節(jié)其表面的酸、堿性，以達(dá)到與樹脂相容的目的。⑤添加劑的單體處理

這種方法是在添加體系中加入與樹脂相應(yīng)的合成單體為處理劑，從而改變添加劑表面的化學(xué)結(jié)構(gòu)，使其具有與樹脂相近或相同的結(jié)構(gòu)，從而大大提高添加體系的相容性。⑥添加劑的稀土表面處理⑦添加劑的等離子體處理等離子體中各種上述活化粒子及紫外線可導(dǎo)致添加劑表面發(fā)生多種化學(xué)變化，生成多種含氧基團(tuán)，從而大大提高其表面的疏水性，增大與樹脂的相容性。第25頁/共137頁塑料添加劑改性方法五、塑料添加改性的配方設(shè)計

塑料添加改性的配方設(shè)計應(yīng)注意添加劑的屬性、添加劑之間的相互作用及其與樹脂的關(guān)系等問題。1、添加劑的屬性⑴添加劑的形態(tài)

添加劑的形態(tài)指添加劑顆粒的形狀。添加劑的不同形態(tài)，具有不同程度的改性效果。

添加劑的形態(tài)主要包括球狀、粒狀、立方體、菱形狀、塊狀、片狀、針狀、柱狀、纖維狀及中空微球等。⑵添加劑的粒度

添加劑的粒度是指其顆粒的具體尺寸，它即可以用實際尺寸（um）來表示，也可以用通過多少目的篩子目數(shù)來表示。目數(shù)指的是篩子每平方英寸篩網(wǎng)上的篩孔數(shù)，如果篩孔數(shù)為200個，即為200目。第26頁/共137頁塑料添加劑改性方法五、塑料添加改性的配方設(shè)計1、添加劑的屬性⑵添加劑的粒度①填料粒度對力學(xué)性能的影響

填料粒度對力學(xué)性能影響較大。一般的規(guī)律是粒度越小，對材料的拉伸強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度、斷裂伸長率及硬度都有正面影響。②著色劑粒度對著色性能的影響A、著色劑的粒度越小，著色劑的著色力越高。但當(dāng)著色劑的粒度小到極限時，著色力不再升高，反而下降。不同著色劑的粒度極限值不同。B、著色劑的粒度越小，遮蓋力越大。但也有一個極限粒徑，超過此值時，遮蓋力不但不升高，反而下降。一般著色劑對遮蓋力影響的粒度極限值為0.05um。C、著色劑粒度越小，分散度越高，色澤均勻性也越好。③阻燃劑粒度對阻燃性的影響。隨阻燃劑粒度變小，阻燃效果增大。第27頁/共137頁塑料添加劑改性方法五、塑料添加改性的配方設(shè)計2、添加劑之間的相互作用添加劑之間的作用方式可分為協(xié)同、對抗及加和三種方式。⑴添加劑的協(xié)同作用

協(xié)同作用是指塑料配方中兩種或兩種以上添加劑一起加入時的效果高于其單獨加入效果的平均值。⑵添加劑對抗作用

對抗作用是指塑料配方中兩種或兩種以上添加劑一起加入時的效果低于其單獨加入效果的平均值。⑶添加劑加和作用

加和作用是指塑料配方中兩種或兩種以上不同添加劑一起加入的效果等于其單獨加入效果的平均值，這種作用又稱疊加作用和搭配作用。第28頁/共137頁塑料添加劑改性方法五、塑料添加改性的配方設(shè)計3、添加劑與樹脂的關(guān)系⑴添加劑的耐熱分解性

樹脂在加工成具體制品時，要經(jīng)過一個高溫熔融過程，一般加工溫度高達(dá)150~400℃之間。這就要求添加劑在此溫度范圍內(nèi)不致于分解而失去其原有的性能。⑵添加劑對樹脂加工性的影響

有機(jī)添加劑對添加體系的加工流動性影響不大或有利于樹脂的加工性提高。而無機(jī)添加劑大都對添加體系的加工性有負(fù)面影響，即使加工流動性有不同程度的下降。第29頁/共137頁塑料共混改性改性方法一、塑料共混改性概況1、塑料共混改性的定義

塑料共混改性是指在一種樹脂中摻入一種或多種其它樹脂（包括塑料和橡膠），從而達(dá)到改變原有樹脂性能的一種改性方法。

塑料共混改性是一種與添加改性并駕齊驅(qū)的常用塑料改性方法。它與塑料添加改性的區(qū)別在于添加改性為在樹脂中混入小分子物質(zhì)，而塑料共混改性為在樹脂中混入高分子物質(zhì)。由于共混改性的復(fù)合體系中都為高分子物質(zhì)，因而其相容性好于添加體系，且改性同時，對原有樹脂的其它性能影響比較小。

塑料的共混物也稱為聚合物合金，是一種開發(fā)新型高分子材料最有效的辦法，也是對現(xiàn)有塑料品種實現(xiàn)高性能化、精細(xì)化的主要途徑。第30頁/共137頁塑料共混改性改性方法一、塑料共混改性概況2、塑料共混改性的作用⑴綜合各共混組分性能

幾種共混組分組成的復(fù)合體系，可消除單一樹脂品種的缺點，互相取長補短，從而達(dá)到十全十美的程度。⑵改善沖擊性能⑶改善加工性能⑷降低成本⑸改善一些特殊性能與添加改性方法相比，共混改性方法的改性效果往往不如添加改性效果明顯。僅部分改性，如共混沖擊改性例外。第31頁/共137頁塑料共混改性改性方法二、塑料共混物的結(jié)構(gòu)

塑料共混物的結(jié)構(gòu)形態(tài)是決定共混物性能的最基本因素之一。共混物是由兩種或兩種以上聚合物組成，且復(fù)合體系為熱力學(xué)不相容體系，因而其具體組成可分為兩個或兩個以上相。1、共混物單相連續(xù)結(jié)構(gòu)

單相連續(xù)結(jié)構(gòu)是指組成共混物的兩個組分中有一個相是連續(xù)相，而另一相則為分散相。單相連續(xù)結(jié)構(gòu)一般形象地稱為“海島”式結(jié)構(gòu)，分散相以規(guī)則或不規(guī)則的球狀、粒狀、棒狀或橢球狀像“海島”一樣，分布在連續(xù)相中。“海島”結(jié)構(gòu)的共混物可以獲得如生物降解性、加工性、阻燃性、光學(xué)及電子電氣等性能的高分子合金。單相連續(xù)的“海島”式結(jié)構(gòu)按“海島”的具體形狀都可分為如下幾種：⑴分散相形狀不規(guī)則⑵分散相顆粒較規(guī)則⑶分散相為胞狀結(jié)構(gòu)或香腸狀結(jié)構(gòu)第32頁/共137頁塑料共混改性改性方法二、塑料共混物的結(jié)構(gòu)2、共混物兩相連續(xù)結(jié)構(gòu)

共混物兩相連續(xù)是兩組分共混物中兩個相都為連續(xù)相。兩個連續(xù)相按其含量大小，又可分為主連續(xù)相和次連續(xù)相。按次連續(xù)相的連續(xù)形狀，可將兩相連續(xù)結(jié)構(gòu)分為層狀連續(xù)結(jié)構(gòu)和纖維狀連續(xù)結(jié)構(gòu)兩種。⑴共混物層狀連續(xù)結(jié)構(gòu)

共混物層狀連續(xù)結(jié)構(gòu)是指次連續(xù)相以層狀分散于主連續(xù)相中。層狀結(jié)構(gòu)依具體需要可以設(shè)計成層狀間隔分布于主連續(xù)相中或?qū)訝罡患谥鬟B續(xù)相的表層。其中前者主要適合于塑料的阻隔共混改性，而后者非常適合于塑料的抗靜電共混改性、阻燃共混改性及耐磨、硬度、抗老化等共混改性。⑵共混物纖維狀連續(xù)結(jié)構(gòu)

這種結(jié)構(gòu)是指兩相連續(xù)中的次連續(xù)相以纖維狀形成連續(xù)相的一類兩相連續(xù)結(jié)構(gòu)，纖維狀連續(xù)結(jié)構(gòu)共混物對塑料機(jī)械改性及加工改性等改性有利。第33頁/共137頁塑料共混改性改性方法二、塑料共混物的結(jié)構(gòu)2、共混物兩相連續(xù)結(jié)構(gòu)⑶互穿網(wǎng)絡(luò)（IPN）結(jié)構(gòu)

互穿網(wǎng)絡(luò)（IPN）結(jié)構(gòu)是由兩個或兩個以上互相貫穿的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)形成的微相分離結(jié)構(gòu)?；ゴ┚W(wǎng)絡(luò)的交聯(lián)既可以是化學(xué)交聯(lián)，也可以是物理交聯(lián)。3、共混物兩相互鎖或交錯結(jié)構(gòu)

共混物兩相互鎖或交錯結(jié)構(gòu)特點是兩相都不連續(xù)。當(dāng)兩組分含量相近時，常生成這種結(jié)構(gòu)。第34頁/共137頁塑料共混改性改性方法三、塑料共混物的相容性

對塑料共混物中各組分之間相容性的要求具有兩方面性。從共混物均勻性方面考慮，要求它們的相容性好。但兩者相容性如果太好，各組分達(dá)到在分子水平上相容，形成熱力學(xué)相容體系，則共混物的性能具有加和性，即為各組分性能的平均值，許多性能并不能得到很好的改善，形成不了高性能共混物。如果從改性性能上考慮，要求共混物各組分之間相容性不好，但這會導(dǎo)致形成不了均一的共混物。因此要求共混物各組分之間的相容性具有部分的相容性，即能形成均勻的共混物，又能取得優(yōu)異的共混改性性能。1、塑料共混物相容性原則⑴溶度參數(shù)相近原則⑵極性相近原則⑶結(jié)構(gòu)相近原則⑷結(jié)晶能力相近原則⑸表面張力γ相近原則⑹粘度相近原則第35頁/共137頁塑料共混改性改性方法三、塑料共混物的相容性2、提高塑料共混物相容性的方法

提高共混物相容性可采用加入相容劑、交聯(lián)、IPN、多層乳化技術(shù)及反應(yīng)擠出技術(shù)等。⑴加入相容劑

相容劑是指借助于分子間的鍵合力，使不相容的兩種聚合物組分結(jié)合在一起，從而形成相容共混體系的一類化合物。相容劑也稱為增容劑或助容劑，與偶聯(lián)劑不同在于偶聯(lián)劑主要用于無機(jī)材料與有機(jī)材料之間，而相容劑則主要用于兩種有機(jī)材料之間。⑵交聯(lián)技術(shù)

交聯(lián)是指在聚合物大分子鏈之間產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而形成化學(xué)鍵的過程。如果交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生在不同聚合物，尤其是互不相容的聚合物之間，可大大提高兩種聚合物的相容性，甚至使不相容組分變?yōu)橄嗳萁M分。交聯(lián)可分為化學(xué)交聯(lián)和輻射交聯(lián)兩種方式。第36頁/共137頁塑料共混改性改性方法三、塑料共混物的相容性2、提高塑料共混物相容性的方法⑵交聯(lián)技術(shù)

用于提高共混組分相容性的交聯(lián)一般選用動態(tài)交聯(lián)方式。它是指不同品種聚合物在熔融共混過程中實現(xiàn)的交聯(lián)，主要用于提高共混物的相容性。動態(tài)交聯(lián)可明顯地提高共混組分的相容性，提高各方面性能，同時又不失去其固有的熱塑性，仍然可用熱塑性方法加工。⑶IPN技術(shù)

是指互穿網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。它是指用兩種或兩種以上聚合物共混時，兩種分子在共混體系內(nèi)互相貫穿，在分子水平上達(dá)到“強(qiáng)迫互容”和“分子協(xié)同”的效果。第37頁/共137頁塑料共混改性改性方法三、塑料共混物的相容性2、提高塑料共混物相容性的方法⑷多層乳化技術(shù)

這種技術(shù)是采用乳液聚合工藝，獲得微細(xì)聚合物顆粒；通過控制聚合條件，尤其是單體的添加順序，制成內(nèi)外層含有不同聚合物的共混物顆粒。⑸反應(yīng)擠出技術(shù)

反應(yīng)擠出技術(shù)是利用雙螺桿擠出機(jī)本身具有的優(yōu)異混合和混煉效果，配合以適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)組分，使之邊擠出加工邊發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成相容劑，從而得到相容性良好的塑料共混物的方法。這種方法的優(yōu)點為不必事先加入相容劑，只加入能反應(yīng)生成相容劑的物質(zhì)即可。第38頁/共137頁塑料復(fù)合改性改性方法一、塑料復(fù)合改性概況1、塑料復(fù)合改性的定義

塑料的復(fù)合改性即通過粘合劑或熱熔等方法將兩層或兩層以上的膜、片等材料復(fù)合在一起而形成一種多層膜、片等材料的方法。塑料的復(fù)合改性實際上是塑料共混改性方法中層狀共混的極端化，也可以看成是一種特殊的塑料共混改性。2、塑料復(fù)合改性的目的

塑料復(fù)合改性的目的就是解決單一塑料品種所不能解決的問題。⑴改善印刷牢度⑵改善封口性⑶改善氣、液阻隔性能第39頁/共137頁塑料復(fù)合改性改性方法一、塑料復(fù)合改性概況3、塑料復(fù)合改性的方法

塑料復(fù)合改性的方法有許多種，主要有干式復(fù)合改性、濕式復(fù)合改性、無溶劑復(fù)合改性、共擠出復(fù)合改性及擠出涂覆復(fù)合改性等五種。按著不同的分類方法，又可將其分成如下幾類。⑴按復(fù)合材料是否熔融分類

復(fù)合材料非熔融復(fù)合改性主要包括干式復(fù)合改性、濕式復(fù)合改性及無溶劑復(fù)合改性。復(fù)合材料熔融復(fù)合改性主要包括共擠出復(fù)合改性及擠出涂覆復(fù)合改性。⑵按粘合劑中溶劑的干燥順序分類先干燥后復(fù)合主要為干式復(fù)合改性。先復(fù)合后干燥主要為濕式復(fù)合改性。⑶按是否必須有粘合劑存在分類

必須有粘合劑存在包括干式復(fù)合改性、濕式復(fù)合改性及無溶劑復(fù)合改性三種。粘合劑可有可無包括共擠出復(fù)合改性和擠出涂覆復(fù)合改性兩種。第40頁/共137頁塑料復(fù)合改性改性方法一、塑料復(fù)合改性概況3、塑料復(fù)合改性的方法⑷按粘合劑中是否有溶劑存在分類粘合劑中有溶劑存在包括干式復(fù)合改性和濕式復(fù)合改性。粘合劑中無溶劑存在包括無溶劑復(fù)合改性、共擠出復(fù)合改性、擠出涂覆復(fù)合改性。4、塑料復(fù)合改性的發(fā)展⑴復(fù)合層數(shù)多層化⑵粘合劑中無溶劑化⑶無粘合劑復(fù)合方式第41頁/共137頁塑料復(fù)合改性改性方法二、塑料復(fù)合改性用材料塑料復(fù)合改性的材料主要包括基材和粘合劑兩大類。1、塑料復(fù)合改性用基材

基材即復(fù)合用的各層薄膜材料，常用的復(fù)合用基材包括紙張、鋁箔及塑料薄膜三類。2、塑料復(fù)合改性用粘合劑⑴塑料干、濕式復(fù)合改性用粘合劑塑料干、濕式復(fù)合改性用粘合劑主要包括單組分壓敏膠和雙組分聚氨酯膠。⑵塑料擠出涂覆用粘合劑擠出涂覆用粘合劑簡稱為AC劑，它是一種將涂覆或復(fù)合加工薄膜與熔融聚乙烯粘合起來的一種“中介底膠”。⑶塑料用熱熔性粘合劑⑷塑料用粘合劑的發(fā)展方向：①開發(fā)高固體含量、低粘度膠液。②向水溶性或水分散性方向發(fā)展。③無溶劑型粘合劑。第42頁/共137頁塑料復(fù)合改性改性方法三、塑料干式復(fù)合改性1、概述

塑料干式復(fù)合是在第一種基材上涂覆一層粘合劑，經(jīng)烘干處理，使粘合劑中的溶劑蒸發(fā)掉，粘合劑在干的狀態(tài)下，與第二種基材進(jìn)行復(fù)合的一種方法。塑料干式復(fù)合是基材在非熔融狀態(tài)下的一種最常用的復(fù)合方法，其基材為薄膜、片材等制成品，并可在常溫下涂膠復(fù)合。2、塑料干式復(fù)合改性用材料⑴基材

塑料干式復(fù)合用的基材范圍很廣泛，幾乎包括所有基材，如紙、鋁、箔、玻璃紙、塑料膜等。⑵粘合劑

選用單組分壓敏膠或雙組分聚氨酯粘合劑，其中常用雙組分聚氨酯粘合劑。第43頁/共137頁塑料復(fù)合改性改性方法三、塑料干式復(fù)合改性3、塑料干式復(fù)合改性工藝

塑料干式復(fù)合主要包括如下幾個步驟：基材的處理→涂粘合劑→干燥→復(fù)合→冷卻→卷曲→熟化→成品。⑴基材的處理基材處理的主要目的在于提高基材的復(fù)合強(qiáng)度。具體處理方法有以下幾種；①基材表面去污。②基材表面的電暈處理。（主要針對非極性基材）⑵基材涂粘合劑（膠液）⑶粘合劑干燥干燥對復(fù)合材料的透明度、復(fù)合強(qiáng)度等都有直接影響；干燥效果以殘留溶劑量多少來衡量，殘留溶劑量可用氣相色譜測定法和重量測定法測定。⑷復(fù)合復(fù)合即將涂膠并且干燥后的第一種基材與第二種基材經(jīng)復(fù)合裝置加熱、加壓貼合起來的一道工序。在復(fù)合工序中主要注意兩種基材張力控制、復(fù)合溫度及復(fù)合壓力等因素。第44頁/共137頁塑料復(fù)合改性改性方法三、塑料干式復(fù)合改性3、塑料干式復(fù)合改性工藝⑸復(fù)合材料的冷卻冷卻的作用：一是讓復(fù)合材料定型，保證收卷時平整而不發(fā)皺；二是讓復(fù)合材料中的粘合劑充分冷卻，產(chǎn)生更大的粘合力，防止基材產(chǎn)生相對位移。⑹復(fù)合材料的卷曲這一過程主要要求卷曲要平整，不起皺且松緊度均一，且要盡可能卷緊一點。⑺復(fù)合材料的熟化后處理熟化也稱之為固化，其目的是讓雙組分聚氨酯粘合劑中主劑與固化劑之間充分發(fā)生反應(yīng)，生成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而提高粘合強(qiáng)度及耐熱性等。第45頁/共137頁第46頁/共137頁第47頁/共137頁第48頁/共137頁塑料復(fù)合改性改性方法四、塑料濕式復(fù)合改性1、概述

塑料濕式復(fù)合改性與塑料干式復(fù)合改性工藝相似，只是其干燥工序與復(fù)合工序前后進(jìn)行置換而已，即先復(fù)合而后干燥。

塑料濕式復(fù)合改性是在第一種基材上涂覆一層粘合劑，與第二種基材進(jìn)行復(fù)合處理后，再進(jìn)行烘干處理，使粘合劑層中的溶劑蒸發(fā)掉的一種復(fù)合方法。因為干燥工藝在復(fù)合后進(jìn)行，這就要求至少有一種基材具有優(yōu)異的透氣性，從而保證溶劑充分蒸發(fā)而不殘留。由于塑料濕式復(fù)合受基材品種的限制，因而其應(yīng)用面遠(yuǎn)不如塑料干式復(fù)合工藝廣泛。第49頁/共137頁塑料復(fù)合改性改性方法四、塑料濕式復(fù)合改性2、塑料濕式復(fù)合改性用材料⑴基材由于干燥工序在復(fù)合后進(jìn)行，要求至少有一種基材透氣性好。在基材中只有紙張和織物透氣性好，所以在基材選擇中，要選擇紙/塑、織物/塑料復(fù)合。⑵粘合劑與干式復(fù)合改性的粘合劑相同，可用單組分壓敏膠和雙組分聚氨酯粘合劑，并以后者為主。3、塑料濕式復(fù)合改性工藝塑料濕式復(fù)合改性具體工藝過程如下：基材處理!涂粘合劑（上膠）→復(fù)合→干燥→冷卻→卷曲→熟化→成型與塑料于式復(fù)合改性工藝不同之處在于干燥與復(fù)合次序顛倒。具體工藝控制可參見塑料干式復(fù)合工藝。第50頁/共137頁塑料復(fù)合改性改性方法五、塑料無溶劑復(fù)合改性1、概述

前面介紹的兩種非熔融狀態(tài)復(fù)合方法雖然具有很多優(yōu)點，但都存在投資成本高、能量消耗大、占地面積大、有環(huán)境污染等缺點。而無溶劑復(fù)合改性除具有上述兩種復(fù)合工藝的優(yōu)點外，還具有工藝簡單實用、節(jié)能、無環(huán)境污染及成本低的優(yōu)點。

無溶劑復(fù)合技術(shù)與前面所述的干、濕法復(fù)合工藝不同之處在于復(fù)合時粘合劑中不加溶劑因而無干燥程序。2、塑料無溶劑復(fù)合改性用材料

無溶劑復(fù)合技術(shù)通常采用濕固型無溶劑單組分粘合劑，常用聚氨酯為基礎(chǔ)的100%固體含量粘合劑。近年來又開發(fā)了以聚氨酯為基礎(chǔ)的100%固體含量的雙組分粘合劑。無溶劑粘合劑的最大優(yōu)點在于無需溶劑處理，在復(fù)合中無需干燥工序。其最大特點是使用100%固體含量的聚氨酯粘合劑，這種粘合劑在一定的條件下降低到適宜于涂布的粘度而不需要任何溶劑進(jìn)行稀釋。第51頁/共137頁塑料復(fù)合改性改性方法五、塑料無溶劑復(fù)合改性3、塑料無溶劑復(fù)合改性工藝無溶劑復(fù)合的工藝流程如下：基材處理→涂膠→復(fù)合→冷卻→熟化→卷曲第52頁/共137頁塑料復(fù)合改性改性方法五、塑料無溶劑復(fù)合改性3、塑料無溶劑復(fù)合改性工藝⑴基材的處理①基材表面的電暈處理，可使基材表面粗糙及表面極性提高；②基材水分要求：當(dāng)涂布量為1時，則1g/m2要求基材界面水分含量為10g/m2。只靠基材表面附著水，則難于固化，必須從外界補充供給水分。⑵涂膠工藝：在無溶劑復(fù)合工藝中采用光輥而不是橡膠凹槽輥。⑶復(fù)合工藝①復(fù)合溫度：不同的粘合劑，對溫度的要求不盡相同。隨溫度升高，粘度隨之下降。②復(fù)合壓力：為保證涂布均勻，涂布量準(zhǔn)確，輥與輥之間的壓力需要準(zhǔn)確控制，一般要求如下：第53頁/共137頁塑料復(fù)合改性改性方法五、塑料無溶劑復(fù)合改性3、塑料無溶劑復(fù)合改性工藝⑶復(fù)合工藝③復(fù)合濕度一般要求空氣相對濕度大于80%，否則粘合劑難于固化或固化時間較長。有時采用復(fù)合輥夾縫噴水加濕的辦法來解決。⑷熟化經(jīng)過涂膠層壓后的兩層薄膜，必須通過粘合劑的交聯(lián)熟化過程，才能緊密地粘合在一起。熟化過程的溫度一般為50~60℃，大約需要24~72h。第54頁/共137頁塑料復(fù)合改性改性方法六、塑料共擠出復(fù)合改性1、概述

塑料共擠出復(fù)合改性是采用二臺或二臺以上擠出機(jī)，分別使塑料熔融塑化以后，進(jìn)入一副共有的口模中，從而形成復(fù)合材料的一種復(fù)合方法。

塑料共擠出復(fù)合改性主要適于各種性能相近基材之間的復(fù)合，其中以各種聚烯烴之間的復(fù)合為主。

塑料共擠出復(fù)合改性一般不用粘合劑，因而具有工藝簡單的優(yōu)點。這種復(fù)合主要用于塑料的改性，其中以阻隔改性為主，而不適于塑料印刷膜的復(fù)合。第55頁/共137頁塑料復(fù)合改性改性方法六、塑料共擠出復(fù)合改性2、塑料共擠出復(fù)合用材料⑴基材

塑料共擠出復(fù)合用基材應(yīng)具有熔融熱塑性能，因而只能為各種塑料薄膜，并應(yīng)盡可能選用性能相近的基材，以減少粘合劑層。⑵粘合劑

對于性能相差比較大的基材之間，由于其相容性差而形成很低的復(fù)合強(qiáng)度。為提高其復(fù)合強(qiáng)度，往往需要加入粘合層。塑料共擠出復(fù)合用粘合劑為熱熔型粘合劑，它可以與基材樹脂一樣用熔融擠出法進(jìn)行加工，與基材一起擠出進(jìn)入共同口模，從而達(dá)到復(fù)合的目的。

常用的粘合劑大都以聚烯烴為主鏈并帶極性支鏈（馬來酸酐、丙烯酸或丙烯酸鹽等）的高分子化合物，其中極性支鏈的引入，使其與非極性基材和極性基材之間都具有優(yōu)異的相容性，從而達(dá)到粘合的目的。

在具體選用粘合劑時，應(yīng)注意如下幾點：a、不同粘合劑適于不同基材之間復(fù)合；b、注意粘合劑的加入方式要與復(fù)合加工相匹配；c、注意粘合劑的加工溫度范圍。第56頁/共137頁塑料復(fù)合改性改性方法六、塑料共擠出復(fù)合改性3、塑料共擠出復(fù)合改性的分類⑴按擠出口模不同分類：①共擠環(huán)模法：口模為環(huán)狀口模，產(chǎn)品為筒狀復(fù)合膜。②共擠平膜法：口模為平片狀，也叫T型機(jī)頭或平膜機(jī)頭，產(chǎn)品為片狀復(fù)合膜。⑵按使用原料不同分類：①同類基材之間的復(fù)合：主要為聚烯烴類各種基材之間的復(fù)合，因為基材之間流動性相近，相互間親和力強(qiáng)，一般不加入粘合層。②不同基材之間的復(fù)合：主要為非極性聚烯烴基材與極性基材。第57頁/共137頁第58頁/共137頁塑料復(fù)合改性改性方法六、塑料共擠出復(fù)合改性在生產(chǎn)工藝中，一般應(yīng)注意如下幾方面的問題。⑴熔體粘度在共擠出復(fù)合過程中，要求控制不同復(fù)合層熔融物料的粘度盡可能相等或相近。因為進(jìn)入分配器中的熔料如果粘度不相等或相差很大，粘度大的熔料將在界面處呈現(xiàn)凸面狀，而粘度小的熔料則呈現(xiàn)凹面狀，粘度差越大，這種現(xiàn)象越嚴(yán)重。這樣，在分配器中不同粘度熔料相遇后，粘度小的熔料則有包住粘度大的熔料的趨勢，從而破壞層流，甚至?xí)l(fā)生斷層現(xiàn)象，影響復(fù)合材料的性能。（二）加工溫度幾種不同基材的加工溫度差也應(yīng)盡可能小，因為熔料溫差太大，會導(dǎo)致成型后收縮不均勻而導(dǎo)致層間粘接力不強(qiáng)。（三）轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速控制熔體的出料能力，通過控制不同基材擠出機(jī)的轉(zhuǎn)速可控制幾種復(fù)合材料之間的熔料比例。一般應(yīng)防止不同復(fù)合層之間的速度梯度過大而產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，嚴(yán)重會導(dǎo)致分層等現(xiàn)象。第59頁/共137頁塑料復(fù)合改性改性方法七、塑料擠出涂覆復(fù)合改性1、概述

塑料擠出涂覆復(fù)合改性是一種廣泛采用的經(jīng)濟(jì)實用的復(fù)合方法。它將聚乙烯等熱塑性塑料基材在擠出機(jī)中熔融塑化，從T型機(jī)頭擠出，在復(fù)合輥和冷卻輥的擠壓下將其與另一基材復(fù)合在一起，經(jīng)冷卻而制成復(fù)合材料。

擠出涂覆與共擠復(fù)合的區(qū)別在于，它只有一種基材處于熔融狀態(tài)，而另外一種基材則處于非熔融狀態(tài)；而共擠復(fù)合幾種基材都處于熔融狀態(tài)。

擠出涂覆具有設(shè)備成本低、投資少、生產(chǎn)環(huán)境清潔、生產(chǎn)效率高、操作簡便、適用廣泛等優(yōu)點。第60頁/共137頁塑料復(fù)合改性改性方法七、塑料擠出涂覆復(fù)合改性2、塑料擠出涂覆復(fù)合改性用材料⑴基材

塑料擠出涂覆可用幾乎所有的基材，其中T型機(jī)頭擠出用熔融基材一般為聚烯烴類，而非熔融加工基材可為各種塑料薄膜、金屬箔及紙張等，可適合于各種印刷基材的復(fù)合。⑵粘合劑

對于性能相差大的塑/塑復(fù)合及鋁/塑、紙/塑復(fù)合一般需要加入粘合劑，以增加復(fù)合材料的復(fù)合強(qiáng)度。

擠出涂覆用的粘合劑為熱熔性粘合劑和擠出涂覆用粘合劑（AC劑）。其中AC劑包括鈦系、亞胺系及異氰酸酯系三類；而熱熔性粘合劑可以用EVA、Surlyn、EMAA、EAA及Primacor等。第61頁/共137頁塑料復(fù)合改性改性方法七、塑料擠出涂覆復(fù)合改性3、塑料擠出涂覆復(fù)合改性工藝塑料擠出涂覆復(fù)合的工藝流程如下：第62頁/共137頁塑料復(fù)合改性改性方法七、塑料擠出涂覆復(fù)合改性在具體復(fù)合操作中，應(yīng)注意如下幾點。（一）基材的處理一方面要對基材進(jìn)行電暈處理，以增加與另一種基材的相容性；另一方面，如基材上使用帶溶劑的粘合劑涂膠后要進(jìn)行充分干燥以除去溶劑，殘留溶劑越多，復(fù)合強(qiáng)度越低。（二）擠出溫度擠出溫度有兩方面含義：一方面溫度越高，從口模流出的聚乙烯熔料越易充分氧化，使其表面產(chǎn)生極性，從而增加復(fù)合的相容性，對復(fù)合有利；另一方面，溫度太高，聚乙烯表面過分氧化又增加熱封難度，復(fù)合操作時會產(chǎn)生大量煙霧，污染工作環(huán)境，所以擠出溫度要適當(dāng)，使復(fù)合強(qiáng)度及熱封強(qiáng)度均好。（三）冷卻溫度冷卻溫度太高，會使復(fù)合膜透明性下降，易產(chǎn)生粘輥及包輥現(xiàn)象；冷卻溫度太低，又會降低復(fù)合強(qiáng)度。第63頁/共137頁塑料復(fù)合改性改性方法七、塑料擠出涂覆復(fù)合改性（四）復(fù)合壓力復(fù)合壓力是通過橡膠壓力輥和冷卻輥相互擠壓而實現(xiàn)的，復(fù)合壓力的大小影響其復(fù)合強(qiáng)度。壓力要保持均勻性，既保證整個軸線上壓力一致，否則復(fù)合材料將出現(xiàn)皺折。另外壓力輥、冷卻輥及機(jī)頭口模三者之間的相對位置對復(fù)合強(qiáng)度也有很大影響，其具體位置如下所示：第64頁/共137頁塑料復(fù)合改性改性方法七、塑料擠出涂覆復(fù)合改性（五）牽引速度和擠出量牽引速度和擠出量都影響復(fù)合材料的復(fù)合強(qiáng)度。牽引速度越低，擠出量越大，則復(fù)合強(qiáng)度越高；但太低的復(fù)合速度會嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率。（六）氣隙氣隙為口模到冷卻輥、壓力輥接觸線之間的距離。氣隙大，則熔料熱量損失太大，在接觸點溫度低，復(fù)合強(qiáng)度差；氣隙小，聚乙烯熔料充分氧化時間短，也影響復(fù)合效果。但兩者綜合的結(jié)果，以氣隙小復(fù)合效果為好，一般氣隙控制在50~100mm之間。具體氣隙與復(fù)合強(qiáng)度（粘合力）之間的關(guān)系如下所示：第65頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法一、塑料形態(tài)控制改性概述

塑料的形態(tài)是指其制品內(nèi)大分子鏈之間的聚集狀態(tài)或排列方式。塑料制品內(nèi)的大分子鏈可以是無序亂麻狀排列，也可以是規(guī)則整齊的有序排列；大分子鏈即可以以平衡構(gòu)象排列，也可以以不平衡構(gòu)象排列。

塑料內(nèi)大分子鏈以三維有序排列的現(xiàn)象稱為結(jié)晶，塑料制品的結(jié)晶與否對其制品性能影響很大；塑料內(nèi)大分子鏈以一維或二維有序并沿某一特定方向排列的現(xiàn)象稱為取向，取向可以改善塑料制品的許多性能。如果塑料制品內(nèi)大分子鏈在成型時以不平衡構(gòu)象冷卻并固定下來，則會留有殘余內(nèi)應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力會導(dǎo)致塑料制品強(qiáng)度降低，且易翹曲變形。

塑料的形態(tài)控制改性即控制塑料制品上述三種不同的聚集形態(tài)，使之取得我們預(yù)期的性能。在非外力作用下通過加工成型工藝條件的調(diào)整，進(jìn)行形態(tài)控制一般稱之為自我改性，其中以自增強(qiáng)最為常用。第66頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法二、塑料的結(jié)晶控制改性1、塑料的結(jié)晶性（1）塑料晶體的概念塑料的結(jié)晶為塑料內(nèi)大分子鏈按一定規(guī)律形成三維有序排列的現(xiàn)象。這里指的大分子鏈排列規(guī)律可以是折疊鏈、螺旋鏈，也可以是伸直鏈。許多塑料都是可以結(jié)晶的，但由于塑料內(nèi)大分子鏈的長度與直徑相差懸殊，很容易相互纏結(jié)，因而要形成規(guī)整且完全的晶體十分困難。塑料的晶體具有二個特點：一是晶體結(jié)構(gòu)不完整，即塑料晶體內(nèi)含有比小分子晶體更多的晶格缺陷；二是塑料晶體結(jié)晶程度不完全，即總有一部分結(jié)晶而另一部分不結(jié)晶，因此存在一個結(jié)晶度的概念。結(jié)晶度的定義為結(jié)晶材料內(nèi)結(jié)晶部分體積或重量占整個材料體積或重量百分比。第67頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法二、塑料的結(jié)晶控制改性1、塑料的結(jié)晶性（2）塑料晶體的種類由于塑料中大分子鏈的自身特點，導(dǎo)致塑料的晶體種類很多，每種不同的晶種種類稱為晶型。常見的塑料晶型有：單晶、球晶、伸直鏈晶及串晶等。在每一種晶型中，又可以包含不同種晶系。塑料可以有六種晶系，具體品種有六方、四方、三方、正交、單斜和三斜等。不同塑料可以含有不同種類的晶系，如聚乙烯以正交晶系為主，聚丙烯以單斜晶系為主，結(jié)晶型聚對苯二甲酸乙二醇酯屬三斜晶系，聚甲醛屬三方晶系。第68頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法二、塑料的結(jié)晶控制改性1、塑料的結(jié)晶性（3）塑料的結(jié)晶能力決定塑料結(jié)晶能力的因素主要有以下幾種。①大分子鏈的對稱性：塑料內(nèi)大分子鏈的對稱性越高，越容易結(jié)晶。②大分子鏈柔順性：大分子鏈越柔順，鏈段越易向結(jié)晶表面擴(kuò)散和排列，因而越易結(jié)晶。如PE分子鏈的柔順性好，其結(jié)晶能力高；而主鏈上含有苯環(huán)的PET及PC，則柔順性差，因而其結(jié)晶能力十分弱。③大分子鏈的側(cè)基：大分子鏈含有側(cè)基的體積越大，結(jié)晶能力越低，如PS上含有苯基側(cè)基，它基本上無結(jié)晶能力。④大分子鏈間的作用力：大分子鏈間的作用力越大，越影響大分子鏈的結(jié)晶能力。但分子間可形成氫鍵時，反而有利于結(jié)晶結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。⑤大分子鏈的交聯(lián)：大分子鏈的交聯(lián)限制了鏈的活動性，因而影響其結(jié)晶能力。輕度交聯(lián)還能部分結(jié)晶；如高度交聯(lián)，則會喪失原有結(jié)晶能力。⑥分子量：對同一種塑料品種而言，分子量越低，越有利于晶體的形成。第69頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法二、塑料的結(jié)晶控制改性2、塑料的結(jié)晶原理

塑料的結(jié)晶包括兩個基本步驟，即晶核的形成和晶粒的生長。這就像排隊一樣，首先確定好排頭（晶核），然后其它人以排頭為基準(zhǔn)而形成一列（晶粒）。只有形成晶核，才可以有晶粒的生長；但有了晶核，晶粒也不一定生長，因而晶核是晶體形成的充要條件。

晶核的形成可分為均相成核和異相成核兩種。均相成核是由熔體中高分子鏈段靠熱運動形成有序排列的鏈?zhǔn)鵀榫Ш耍欢愊喑珊藙t以外來添加成核劑、雜質(zhì)及未完全熔融的殘余晶核或容器壁為中心，吸附熔體中高分子鏈做有序排列而形成晶核。成核過程對溫度的依賴性很大，溫度對不同成核方式的影響不同。異相成核可在較高溫度下發(fā)生；而均相成核只有在稍低溫度下才可發(fā)生，因為溫度太高，大分子鏈運動過于激烈，晶核不易形成或生成的晶核不穩(wěn)定。第70頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法二、塑料的結(jié)晶控制改性2、塑料的結(jié)晶原理

晶粒的增長為大分子鏈向已形成的晶核運動，而在晶核周圍形成有規(guī)律的有序排列。溫度越高，大分子鏈越易運動，越有利于晶粒的增長。

第71頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法二、塑料的結(jié)晶控制改性3、結(jié)晶對塑料性能的影響⑴力學(xué)性能塑料的模量、剛性及硬度都隨結(jié)晶度升高而增大，耐蠕變及應(yīng)力松弛也會隨結(jié)晶度升高有所改善。如果塑料能形成伸直鏈晶或串晶，其拉伸強(qiáng)度增大量將十分可觀；用結(jié)晶的方法提高拉伸強(qiáng)度一般稱為塑料的自增強(qiáng)。隨結(jié)晶度升高，塑料的沖擊強(qiáng)度及斷裂伸長率等有所下降。但當(dāng)球晶尺寸減小，即結(jié)晶尺寸變細(xì)或以β晶型為主時，對塑料制品的沖擊性能影響小或反而稍有提高。⑵光學(xué)性能塑料的結(jié)晶對其光學(xué)性能影響很大，主要的影響是塑料的透明性。結(jié)晶使晶區(qū)與非晶區(qū)之間折光指數(shù)差異增大，容易在界面上發(fā)生折射和反射，從而使透光率下降；所以非晶聚合物大都透明。，如果采取減小晶區(qū)與非晶區(qū)之間的密度差和減小結(jié)晶尺寸等辦法，可以降低結(jié)晶對塑料透明性的影響。第72頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法二、塑料的結(jié)晶控制改性3、結(jié)晶對塑料性能的影響⑶熱學(xué)性能塑料的結(jié)晶可提高其熱變形溫度，從而提高塑料的使用溫度。在塑料不結(jié)晶或低結(jié)晶度時，塑料的使用溫度為玻璃化溫度；當(dāng)塑料的結(jié)晶度達(dá)到40%以上后，最高使用溫度可達(dá)到塑料的結(jié)晶熔點附近。⑷相對密度結(jié)晶可以使塑料制品的內(nèi)部排列更加密實，從而使相對密度獲得不同程度的提高。⑸阻隔能力由于晶區(qū)中分子堆積緊密有序而使密實度增加，從而可有效阻隔小分子氣體、液體的透過，提高塑料制品的阻隔能力。第73頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法二、塑料的結(jié)晶控制改性4、控制塑料結(jié)晶的方法控制塑料結(jié)晶有兩方面含義：一方面是控制結(jié)晶度的大小，另一方面為控制結(jié)晶質(zhì)量，這兩方面都會對塑料性能產(chǎn)生很大影響。常用幾種可控制結(jié)晶的方法有以下幾種：⑴溫度控制法①熔融溫度：熔融溫度越低，越有利于均相成核的晶核形成，增加晶體生長點，即可以提高結(jié)晶度，又可以使晶體尺寸減小。②冷卻溫度：緩慢冷卻，可使塑料在結(jié)晶區(qū)內(nèi)停留時間加長，從而使結(jié)晶度升高，但緩慢冷卻卻容易產(chǎn)生粗大的球晶，對韌性不利而對剛性及硬度有利?？焖倮鋮s，一方面使塑料迅速經(jīng)過結(jié)晶區(qū)域，從而降低結(jié)晶度；另一方面由于晶體生長時間短，也使結(jié)晶尺寸變細(xì)，有利于透明性及韌性的改善。第74頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法二、塑料的結(jié)晶控制改性4、控制塑料結(jié)晶的方法⑵成核劑控制法成核劑的加入主要是促進(jìn)異相成核，增加晶體生長點，使結(jié)晶度提高，并使晶體顆粒變細(xì)，從而改善沖擊強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度及光澤等。成核劑有無機(jī)類、有機(jī)類及高分子三類。成核劑不僅可以使晶體尺寸變細(xì)，還可以決定具體的晶型種類。⑶拉伸控制法對已經(jīng)結(jié)晶的塑料薄膜及片材類制品進(jìn)行拉伸，可以使晶體破碎而形成尺寸細(xì)小的晶體，并沿拉伸方向形成串晶，從而可以改善其制品韌性，并大幅度提高拉伸強(qiáng)度、光澤度、硬度、陽隔能力等性能。拉伸方法即可以改變塑料的結(jié)晶質(zhì)量，也可以提高其結(jié)晶度。第75頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法二、塑料的結(jié)晶控制改性4、控制塑料結(jié)晶的方法（4）熱處理控制法熱處理—方面可進(jìn)一步促進(jìn)結(jié)晶而增大結(jié)晶度；另一方面可完善結(jié)晶質(zhì)量，使匆忙結(jié)晶而留下的結(jié)晶缺陷得到充分的修補。熱處理還可使晶體內(nèi)的不同晶型發(fā)生互相轉(zhuǎn)化。5、液晶聚合物⑴概述液晶聚合物是塑料晶體中的一個特殊種類，其晶體以大分子伸直鏈作三維有序排列，屬于伸直鏈晶體的一個特殊種類，但又不同于伸直鏈晶體，因為其性質(zhì)比較特殊，所以將其提出單列。液晶的定義為某些塑料晶體在受熱熔融或溶解之后，仍然部分地保存晶體的有序排列現(xiàn)象，呈現(xiàn)各向異性，形成一種兼有晶體和液體部分性能的過渡狀態(tài)，稱為液晶形態(tài)。第76頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法二、塑料的結(jié)晶控制改性5、液晶聚合物⑴概述液晶狀態(tài)是人們夢想實現(xiàn)聚合物高強(qiáng)度的一種理想狀態(tài)。并不是所有聚合物都能夠形成液晶狀態(tài)，能夠形成液晶狀態(tài)聚合物的大分子鏈具有強(qiáng)烈不對稱性，且為具有相當(dāng)剛性的棒狀、薄圓盤狀的構(gòu)象，這種特殊的幾何形狀及所表現(xiàn)的強(qiáng)極性、高度可極化墓團(tuán)或氫鍵決定了它們具有形成液晶的能力。液晶態(tài)是物質(zhì)的一種狀態(tài)，也有稱之為物質(zhì)的第四態(tài)，與物質(zhì)的固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)及等離子態(tài)一起成為物質(zhì)的五大狀態(tài)，它們分子排列的序列程度介于結(jié)晶固體和各向同性流體之間，即具有流體的流動性，又具有固體分子排列的方向性。第77頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法二、塑料的結(jié)晶控制改性5、液晶聚合物⑵液晶聚合物的分類液晶聚合物可以分熱致型液晶聚合物（TLCP）和溶致型液晶聚合物（SLCP）兩大類，其區(qū)分標(biāo)準(zhǔn)為組織結(jié)構(gòu)的變化是根據(jù)溫度改變或者與溶劑存在有關(guān)。熱致型液晶聚合物是在達(dá)到確定的熔融溫度后，聚合物從結(jié)晶態(tài)經(jīng)過一個或多個中間相態(tài)才能變成各向同性液體的聚合物。溶致型液晶聚合物是當(dāng)其溶解在溶劑中時會呈現(xiàn)中介相態(tài)，而且還具有一定的濃度區(qū)間和溫度范圍，濃度降低或溫度升高都有可能轉(zhuǎn)變成各向同性溶液的聚合物。第78頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法二、塑料的結(jié)晶控制改性5、液晶聚合物⑶液晶聚合物的性能液晶聚合物具有優(yōu)異的力學(xué)、熱學(xué)、化學(xué)及電學(xué)性能，某些液晶聚合物還可顯示電光、電光記憶、熱光記憶等優(yōu)異性能。①拉伸強(qiáng)度：液晶聚合物基本上實現(xiàn)了大分子鏈全部為伸直擴(kuò)展鏈而沒有鏈的卷曲和纏結(jié)，因而其拉伸強(qiáng)度取決于主價鍵的斷裂應(yīng)力。②熱學(xué)性能：液晶聚合物的熱變形溫度很高。③沖擊強(qiáng)度：液晶聚合物的沖擊強(qiáng)度都很好。液晶聚合物除具有上述優(yōu)異性能外，還具有高阻隔性、阻燃性及良好加工性能等。第79頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法三、塑料的取向控制改性1、概述

塑料的取向是指塑料制品內(nèi)聚合物大分子鏈的整體或局部沿某一特定方向作占優(yōu)勢平行排列的現(xiàn)象，這種排列包括整個大分子鏈、鏈段、晶片及晶帶等。

通過取向改性，可使塑料的力學(xué)性能、熱學(xué)性能、光學(xué)性能、電學(xué)性能及阻隔性能等都得到明顯改善。

取向可分為兩大類：一類為外加拉伸力作用取向，取向沿作用力方向發(fā)生，又可分為單軸取向和雙軸取向兩種，主要適于薄壁塑料制品的擠出及壓延成型；另一類為加工作用力取向，即剪切力或注射壓力作用取向，取向沿熔體流動方向發(fā)生，主要適于注射成型及壓延成型，其中注射成型取向作用力為注射壓力，而壓延成型的取向作用力為剪切力。第80頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法三、塑料的取向控制改性2、塑料取向產(chǎn)生的機(jī)理⑴塑料不同狀態(tài)下的取向在粘流狀態(tài)下，整個大分子鏈可以自由運動，因而可以發(fā)生大分子鏈取向和鏈段取向兩種。粘流狀態(tài)的大分子取向要靠力的作用才可發(fā)生，其中注射成型靠注射壓力作用，壓延成型靠剪切力作用，而擠出成型則靠拉伸力作用。在高彈態(tài)狀態(tài)下，整個大分子鏈不能運動，只有鏈段可發(fā)生運動。此時有的塑料制品已發(fā)生不同程度的結(jié)晶，因而在外力作用下，可以發(fā)生鏈段取向，如果為結(jié)晶聚合物，還可發(fā)生結(jié)晶取向。其中結(jié)晶取向為將原來的球晶結(jié)構(gòu)破壞變成細(xì)小的晶粒、片晶或晶帶，沿外力作用方向作優(yōu)異排列，形成串晶結(jié)構(gòu)。在玻璃態(tài)狀態(tài)下，雖然鏈段運動比較困難，但在強(qiáng)大外力作用下，也可以發(fā)生不同程度的取向，但是此狀態(tài)下取向困難比較大，產(chǎn)生取向的幾率也比較小，因而建議盡可能不在此狀態(tài)下進(jìn)行取向改性。第81頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法三、塑料的取向控制改性2、塑料取向產(chǎn)生的機(jī)理⑵塑料的取向過程塑料的取向過程為分子鏈相對位移和晶體結(jié)構(gòu)改變的過程，這一過程必須克服塑料制品內(nèi)部分子間的阻力，因而取向過程不能在一瞬間完成，而需要一個過程。在粘流狀態(tài)下，取向一般首先發(fā)生鏈段取向，然后受鏈段取向的協(xié)同作用而引發(fā)整個大分子鏈取向。在高彈態(tài)及玻璃態(tài)下，整個大分子鏈難以運動，一般不發(fā)生大分子鏈取向，只能發(fā)生鏈段取向和晶體取向。取向是一種大分子有序化的過程，在熱力學(xué)上取向狀態(tài)為熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，因而取向并非一個自發(fā)過程，必須靠外力作用才可實現(xiàn)。取向發(fā)生后，如不將其固化為玻璃態(tài)，外力一旦撤去，將會發(fā)生解取向，即從有序狀態(tài)自發(fā)恢復(fù)到無序狀態(tài)。第82頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法三、塑料的取向控制改性3、控制塑料取向的方法⑴工藝控制取向技術(shù)在不同的加工方法中，采用不同的控制方法進(jìn)行取向控制。在注射成型中，控制取向的方法為提高注射壓力，隨注射壓力的提高，取向程度幾乎成線性增加。在壓延成型中，可通過兩種方法控制取向。一是增大剪切力，具體方法為增加剪切輥的速比；二是提高牽引速率，施加牽引外力作用。在擠出成型中，控制取向的最好辦法為提高牽引速率，以提高擠出方向的取向度。第83頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法三、塑料的取向控制改性3、控制塑料取向的方法⑵拉伸取向技術(shù)這種方法是在熔點以下，玻璃化溫度以上的高彈態(tài)狀態(tài)下，對塑料薄制品施加外力進(jìn)行拉伸，從而使其沿外力作用方向發(fā)生取向的一種方法。拉伸取向可以分為單軸拉伸取向和雙軸拉伸取向兩種，雙軸拉伸取向又可分為同時雙軸拉伸取向和逐次雙軸拉伸取向兩類。具體用于拉伸取向的方法有如下三種：A、同時雙向拉伸管膜法：將已成型的管膜加熱后再次吹脹進(jìn)行橫向拉伸，而在牽引方向施加外力進(jìn)行縱向拉伸。B、同時雙向拉伸平膜法：將已冷卻成型的片膜進(jìn)行加熱后進(jìn)行縱橫向同時拉伸；C、逐次雙向拉伸平膜法：從擠出機(jī)擠出的膜片經(jīng)冷卻成型后，重新加熱處理，首先進(jìn)行縱向拉伸，接著再進(jìn)行橫向拉伸第84頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法三、塑料的取向控制改性4、塑料取向的改性效果⑴力學(xué)性能拉伸強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度在取向方向上性能改善，而在非取向方向上性能不變或下降；而斷裂伸長率反而在取向方向下降。只有沖擊強(qiáng)度不具有方向選擇性。⑵熱學(xué)性能取向在耐熱及耐低溫方面改性無方向性，但在熱膨脹及熱收縮改性方面則具有方向性。取向可以降低取向方向的熱膨脹系數(shù)；但取向增加了取向方向的熱收縮率。⑶光學(xué)性能取向是改善塑料光學(xué)性能的一種最有效辦法，它可以提高透光率及塑料制品的表面光澤度。但過度的取向會增加雙折射現(xiàn)象，不利于塑料用做光學(xué)材料。取向可改變球晶尺寸。大球晶對光可產(chǎn)生散射作用，從而影響塑料制品的透明性；小球晶則反而可提高其透明性。第85頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法三、塑料的取向控制改性4、塑料取向的改性效果⑷阻隔性能取向可大幅度提高塑料制品的氣體、液體阻隔能力。⑸電學(xué)性能取向改性對塑料的導(dǎo)電及絕緣性影響不大。取向改性可以提高塑料的介電強(qiáng)度，并適當(dāng)降低介電常數(shù)。⑹相對密度取向會使分子間距離縮小，使塑料制品更加密實，因而提高了塑料制品的相對密度。⑺結(jié)晶度對于結(jié)晶塑料制品而言，取向改性可以適當(dāng)提高結(jié)晶度。這主要是因為取向使分子鏈排列更加有序，為結(jié)晶提供了有利條件。第86頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法四、塑料的內(nèi)應(yīng)力控制改性1、概述

塑料內(nèi)應(yīng)力是指在塑料熔融加工過程中由于受到大分子鏈的取向和冷卻收縮等因素影響而產(chǎn)生的一種內(nèi)在應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力的實質(zhì)為大分子鏈在熔融加工過程中形成的不平衡構(gòu)象，這種不平衡構(gòu)象在冷卻固化時不能立即恢復(fù)到與環(huán)境條件相適應(yīng)的平衡構(gòu)象。這種不平衡構(gòu)象的實質(zhì)為一種可逆的高彈形變，而凍結(jié)的高彈形變平時以位能形式貯存在塑料制品中，在適宜的條件下，這種被迫的不穩(wěn)定的構(gòu)象將向自由的穩(wěn)定的構(gòu)象轉(zhuǎn)化，位能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽芏尫?。?dāng)大分子鏈間的作用力和相互纏結(jié)力承受不住這種動能時，內(nèi)應(yīng)力平衡即遭到破壞，塑料制品就會產(chǎn)生應(yīng)力開裂及翹曲變形等現(xiàn)象。第87頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法四、塑料的內(nèi)應(yīng)力控制改性2、塑料內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的原因

產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的原因有很多，如塑料熔體在加工過程中受到較強(qiáng)的剪切作用，加工中存在的取向與結(jié)晶作用，熔體各部位冷卻速度極難做到均勻一致，熔體塑化不均勻，制品脫模困難等，都會引發(fā)內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生。依引起內(nèi)應(yīng)力的原因不同，可將內(nèi)應(yīng)力分成如下幾類。⑴取向內(nèi)應(yīng)力

取向內(nèi)應(yīng)力是塑料熔體在流動充模和保壓補料過程中，大分子鏈沿流動方向排列定向構(gòu)象被凍結(jié)而產(chǎn)生的一種內(nèi)應(yīng)力。⑵冷卻內(nèi)應(yīng)力

冷卻內(nèi)應(yīng)力是塑料制品在熔融加工過程中因冷卻定型時收縮不均勻而產(chǎn)生的一種內(nèi)應(yīng)力。第88頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法四、塑料的內(nèi)應(yīng)力控制改性2、塑料內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的原因

取向應(yīng)力產(chǎn)生的具體過程為：靠近流道壁的熔體因冷卻速度快而造成外層熔體粘度增高，從而使熔體在型腔中心層流速遠(yuǎn)高于表層流速，導(dǎo)致熔體內(nèi)部層與層之間受到剪切應(yīng)力作用，產(chǎn)生沿流動方向的取向。取向的大分子鏈凍結(jié)在塑料制品內(nèi)也就意味著其中存在未松弛的可逆高彈形變，所以說取向應(yīng)力就是大分子鏈從取向構(gòu)象力圖過渡到無取向構(gòu)象的內(nèi)力。用熱處理的方法，可降低或消除塑料制品內(nèi)的取向應(yīng)力。

塑料制品的取向內(nèi)應(yīng)力分布為從制品的表層到內(nèi)層越來越小，并呈拋物線變化。第89頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法四、塑料的內(nèi)應(yīng)力控制改性2、塑料內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的原因

對厚壁塑料制品，塑料制品的外層首先冷卻凝固收縮，其內(nèi)層可能還是熱熔體，這樣芯層就會限制表層的收縮，導(dǎo)致芯層處于壓應(yīng)力狀態(tài)，而表層處于拉應(yīng)力狀態(tài)。塑料制品冷卻內(nèi)應(yīng)力的分布為從制品的表層到內(nèi)層越來越大，并也呈拋物線變化。

對于結(jié)晶塑料制品而言，其制品內(nèi)部各部位的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和結(jié)晶度不同也會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。另外還有構(gòu)型內(nèi)應(yīng)力及脫模內(nèi)應(yīng)力等，只是其內(nèi)應(yīng)力所占比重都很小。第90頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法四、塑料的內(nèi)應(yīng)力控制改性3、影響塑料內(nèi)應(yīng)力產(chǎn)生的因素⑴分子鏈的剛性分子鏈剛性越大，熔體粘度越高，聚合物分子鏈活動性差，因而對于發(fā)生的可逆高彈形變恢復(fù)性差，易產(chǎn)生殘余內(nèi)應(yīng)力。⑵分子鏈的極性分子鏈的極性越大，分子間相互吸引的作用力越大，從而使分子間相互移動困難增大，恢復(fù)可逆彈性形變的程度減小，導(dǎo)致殘余內(nèi)應(yīng)力大。⑶取代基團(tuán)的位阻效應(yīng)大分子側(cè)基取代基團(tuán)的體積越大，則妨礙大分子鏈自由運動，導(dǎo)致殘余內(nèi)應(yīng)力加大。第91頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法四、塑料的內(nèi)應(yīng)力控制改性4、塑料內(nèi)應(yīng)力的降低與分散⑴原料配方設(shè)計A、選取分子量大、分子量分布窄的樹脂：聚合物分子量越大，大分子鏈間作用力和纏結(jié)程度增加，其制品抗應(yīng)力開裂能力較強(qiáng)；聚合物分子量分布越寬，其中低分子量成分越大，容易首先形成微觀撕裂，造成應(yīng)力集中，使制品開裂。B、選取雜質(zhì)含量低的樹脂：聚合物內(nèi)的雜質(zhì)即是應(yīng)力的集中體，又會降低塑料的原有強(qiáng)度，應(yīng)將雜質(zhì)含量減少到最低程度。C、共混改性：易出現(xiàn)應(yīng)力開裂的樹脂與適宜的其它樹脂共混，可降低內(nèi)應(yīng)力的存在程度。D、增強(qiáng)改性：用增強(qiáng)纖維進(jìn)行增強(qiáng)改性，可以降低制品的內(nèi)應(yīng)力，這是因為纖維纏結(jié)了很多大分子鏈，從而提高應(yīng)力開裂能力。E、成核改性：在結(jié)晶性塑料中加入適宜的成核劑，可以在其制品中形成許多小的球晶，使內(nèi)應(yīng)力降低并得到分散。第92頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法四、塑料的內(nèi)應(yīng)力控制改性4、塑料內(nèi)應(yīng)力的降低與分散⑵成型加工條件的控制在塑料制品的成型過程中，凡是能減小制品中聚合物分子取向的成型因素都能夠降低取向應(yīng)力；凡是能使制品中聚合物均勻冷卻的工藝條件都能降低冷卻內(nèi)應(yīng)力；凡有助于塑料制品脫模的加工方法都有利于降低脫模內(nèi)應(yīng)力。對內(nèi)應(yīng)力影響較大的加工條件主要有如下幾種。①料筒溫度較高的料筒溫度有利于取向應(yīng)力的降低，這是因為在較高的料筒溫度，熔體塑化均勻，粘度下降，流動性增加，在熔體充滿型腔過程中，分子取向作用小，因而取向應(yīng)力較小。而在較低料筒溫度下，熔體粘度較高，充模過程中分子取向較多，冷卻定型后殘余內(nèi)應(yīng)力則較大。但是，料筒溫度太高也不好，太高容易造成冷卻不充分，脫模時易造成變形，雖然取向應(yīng)力減小，但冷卻應(yīng)力和脫模應(yīng)力反而增大。第93頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法四、塑料的內(nèi)應(yīng)力控制改性4、塑料內(nèi)應(yīng)力的降低與分散⑵成型加工條件的控制②模具溫度模具溫度的高低對取向內(nèi)應(yīng)力和冷卻內(nèi)應(yīng)力的影響都很大。一方面，模具溫度過低，會造成冷卻加快，易使冷卻不均勻而引起收縮上的較大差異，從而增大冷卻內(nèi)應(yīng)力；另一方面，模具溫度過低，熔體進(jìn)入模具后，溫度下降加快，熔體粘度增加迅速，造成在高粘度下充模，形成取向應(yīng)力的程度明顯加大。模溫對塑料結(jié)晶影響很大，模溫越高，越有利于晶粒堆砌緊密，晶體內(nèi)部的缺陷減小或消除，從而減少內(nèi)應(yīng)力。③注射壓力注射壓力高，熔體充模過程中所受剪切作用力大，產(chǎn)生取向應(yīng)力的機(jī)會也較大。因此，為了降低取向應(yīng)力和消除脫模應(yīng)力，應(yīng)適當(dāng)降低注射壓力。第94頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法四、塑料的內(nèi)應(yīng)力控制改性4、塑料內(nèi)應(yīng)力的降低與分散⑵成型加工條件的控制④保壓壓力：保壓壓力對塑料制品內(nèi)應(yīng)力的影響大于注射壓力的影響。在保壓階段，隨著熔體溫度的降低，熔體粘度迅速增加，此時若施以高壓，必然導(dǎo)致分子鏈的強(qiáng)迫取向，從而形成更大的取向應(yīng)力。⑤注射速度：注射速度越快，越容易造成分子鏈的取向程度增加，從而引起更大的取向應(yīng)力。但注射速度過低，塑料熔體進(jìn)入模腔后，可能先后分層而形成熔化痕，產(chǎn)生應(yīng)力集中線，易產(chǎn)生應(yīng)力開裂。所以注射速度以適中為宜，最好采用變速注射，在速度逐漸減小下結(jié)束充模。⑥保壓時間：保壓時間越長，會增大塑料熔體的剪切作用，從而產(chǎn)生更大的彈性形變，凍結(jié)更多的取向應(yīng)力。所以，取向應(yīng)力隨保壓時間延長和補料量增加而顯著增大。

⑦開模殘余壓力：應(yīng)適當(dāng)調(diào)整注射壓力和保壓時間，使開模時模內(nèi)的殘余壓力接近于大氣壓力，從而避免產(chǎn)生更大的脫模內(nèi)應(yīng)力。第95頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法四、塑料的內(nèi)應(yīng)力控制改性4、塑料內(nèi)應(yīng)力的降低與分散⑶塑料制品的熱處理塑料制品的熱處理是指將成型制品在一定溫度下停留一段時間而消除內(nèi)應(yīng)力的方法。熱處理是消除塑料制品內(nèi)取向應(yīng)力的最好方法。⑷塑料制品的設(shè)計①塑料制品的形狀和尺寸；在具體設(shè)計塑料制品時，為了有效地分散內(nèi)應(yīng)力，應(yīng)遵循這樣的原則：制品外形應(yīng)盡可能保持連續(xù)性，避免銳角、直角、缺口及突然擴(kuò)大或縮小。②合理設(shè)計金屬嵌件：塑料與金屬的熱膨脹系數(shù)相差5~10倍，因而帶金屬嵌件的塑料制品在冷卻時，兩者形成的收縮程度不同，因塑料的收縮比較大而緊緊抱住金屬嵌件，在嵌件周圍的塑料內(nèi)層受壓應(yīng)力，而外層受拉應(yīng)力作用，產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。③塑料制品上孔的設(shè)計：塑料制品上孔的形狀、孔數(shù)及孔的位置都會對內(nèi)應(yīng)力集中程度產(chǎn)生很大的影響；應(yīng)盡可能開設(shè)圓形孔，其中橢圓形孔的效果最好。第96頁/共137頁塑料形態(tài)控制改性方法四、塑料的內(nèi)應(yīng)力控制改性4、塑料內(nèi)應(yīng)力的降低與分散⑸塑料模具的設(shè)計在設(shè)計塑料模具時，澆注系統(tǒng)和冷卻系統(tǒng)對塑料制品的內(nèi)應(yīng)力影響較大，在具體設(shè)計時應(yīng)注意如下幾點。①澆口尺寸：過大的澆口將需要較長的保壓補料時間，在降溫過程中的補料流動必定會凍結(jié)更多的取向應(yīng)力，尤其是在補填冷料時，將給澆口附近造成很大的內(nèi)應(yīng)力。適當(dāng)縮小澆口尺寸，可縮短保壓補料時間，降低澆口凝封時模內(nèi)壓力，從而降低取向應(yīng)力。但過小的澆口將導(dǎo)致充模時間延長，造成制品缺料。②澆口的位置：澆口的位置決定了塑料熔體在模腔內(nèi)的流動情況、流動距離和流動方向。當(dāng)澆