高分子材料的配方设计第三章 高分子材料的配方设计.ppt

第三章 高分子材料的配方设计 高分子材料制品性能的影响因素 制样条件 ——成型方法 注射成型时，料筒和模具温度越高，试样分子取向程度越低 ——试样形状 薄的试样，由于表面层所占比例较大，其对拉伸强度的影响也比厚试样大 高分子材料制品性能的影响因素 外界因素 ——温度 ——湿度 ——使用环境 高分子材料制品设计的一般原则和程序 根据制品的使用目的和用途，确定应具备的性能特点、成本限制和适用标准等 形状和造型设计：主要考虑制品的功能、刚度、强度和成型工艺 高分子材料制品设计的一般原则和程序 在分析制品用途、对材料性能要求和成型加工特点的基础上合理选材 样品的配方、工艺、结构和模具的初步设计 在初步设计的基础上试制样品 性能测试、定额核算和成本核算 编制设计说明书和有关技术文件 高分子材料制品的主要性能 外观 ——表面光洁度，色泽的一致性和持久性，透明性和添加剂的析出 物理性能 ——吸水性、透气性等 高分子材料制品的主要性能 机械性能 ——拉伸强度、冲击强度等 热性能 ——热变形温度、耐热老化性等 电性能 ——体积电阻、介电常数等 高分子材料制品的主要性能 耐化学药品性能 ——耐酸性、耐碱性、耐溶剂性能等 燃烧性能 ——自燃点、氧指数、发烟性等 成型性能 ——成型收缩率、熔体流动性等 高分子材料配方设计原则 制品的性能要求 成型加工性能要求 选用的原材料来源容易，产地较近，质量稳定可靠，价格合理 必要时候采取不同品种和价格的原材料复配，适当加入填充剂，降低成本 高分子材料配方设计步骤 在确定制品性能和用途的基础上，初定产品形状、尺寸和成型加工方法 初选材料，进行配方设计和试验 依据材料性能数据，进行结构设计 制成实物模型，进行实样试验或模拟试验 再设计与再试验 最终确定选材和配方 材料规范化 材料配方的表示方法 以高分子为100份的表示方法 ——以高分子质量为100份，其他组分相对于高分子化合物的质量份数 以混合料为100份的表示方法 ——以高分子及各种添加剂的总量为100份，各组分以质量分数表示 配方的两种表示方法对比 配方设计时的考虑因素 配方是多因素多变量问题 各原料之间往往存在显著的交互作用 配方、工艺条件、原料、设备、产品结构之间相互依存、相互制约 对每一步骤严格控制，尽量排除试验误差 配方经验与统计数学相结合 单因素变量配方设计方法 爬山法 ——在起点分别向原材料增加和减少的方向做两个试验 ——哪一点好就向哪一方向一步步改变做实验，爬至某点在增加或减少效果都不好 ——这一点即为寻找的最佳点 ——关键是起点位置、试验范围和步长 单因素变量配方设计方法 黄金分割法 ——分已知线段为两部分，使其中一部分是全线段与另一部分的比例中项，若用G来表示它，G 被称为黄金比或黄金分割数 ——在试验范围内的0.618处及对应点0.382分别做实验 ——比较结果，舍去坏点以外的部分 ——每次可去掉试验范围的0.382，用较少的试验迅速找出最佳变量范围 单因素变量配方设计方法 平分法 ——适用于在实验范围内制品有一定物理性能指标，以此标准作为对比条件，并且预先知道该因素对物理性能的影响规律 ——每次试验都是取在试验范围的中点，然后根据试验结果去掉试验范围的一半直到逼近最佳点 单因素变量配方设计方法 分批试验法 ——均分分批试验 ---在试验范围内均匀安排每批试验，比较结果，留下好的试验范围，再做下一批试验，找到理想试验范围 ---试验总时间短且快，但试验次数多 ——比例分割试验 ---试验点按照一定比例安排 单因素变量配方设计方法 抛物线法 ——在其他方法将试验区间缩小后，希望更加精确时候采用 ——利用做过三点试验后的数据，做抛物线 ——取抛物线顶点横坐标做下次试验数据依据 单因素变量配方设计方法 分数法 ——适用于单峰函数 ——在适用区间内选取特定点进行试验 聚丙烯管材配方实例 高分子制品设计 婴儿奶瓶 ——无毒，耐热，热传导性低，透明 塑料拖鞋 ——轻便，耐磨，柔软，便宜 药用胶囊 ——软胶囊 ——硬胶囊 高分子制品设计 婴儿勺 ——无毒，耐热，热传导性低 饮料瓶 ——无毒，轻便，不易渗漏，便宜 塑料花盆 ——耐老化，强度较高，耐湿 * * 10/143＝6.99 10 硼酸锌 8/143＝5.59 8 三氧化二锑 25/143＝17.48 25 氢氧化铝 100/143＝69.54 100 PVC 以混合料质量为100 以高分子质量为100 组分 0.5 抗氧剂1010 30 碳酸钙 10 丁二烯橡胶 100 PP 10 LDPE 作为包装袋薄膜原料配方应该如何变化？ 作为透明的微波炉饭盒配方应该如何变化？ 作为阻燃的装饰材料配方应该如何变化？ *