塑料密度、硬度等六大物性调整基本方法

2015-8-7 8:54:53 来源：中国塑料咨询网

    在实际应用中，很少有塑料能*具体的应用要求；这就要求我们对塑料的物性进行一些适当的调整。在改性厂内部，塑料的物性调整是工程师的*技能之一；本文从6方面罗列了塑料物性调整的技巧，希望对初学者和对改性塑料感兴趣的朋友有些帮助，并希望资深专家能在下面的评论处分享您宝贵的意见！

    一.如何降低塑料的密度？

    降低塑料的密度是指通过适当的办法，使塑料原有的相对密度下降，以适应不同应用场合的需要。

    降低塑料的密度方法有发泡改性、添加轻质填料及共混轻质树脂三种。

    1.发泡改性

    塑料制品的发泡成型是降低其密度的zui有效方法。而添加轻质添料和共混轻质树脂两种改性方法，只能小幅度地降低密度，其降幅一般只有50%左右，zui低相对密度只能达到0.5左右。塑料发泡制品的密度变化范围很广范，相对密度zui低可达到10-3。

    2.添加轻质填料

    这种方法使密度降低幅度比较小，一般zui低可下降到相对密度0.4—0.5左右。填料的相对密度大都比塑料大，比塑料相对密度小的填料品种只有如下几种。

    1）微珠类

    a.玻璃中空微球（漂珠）相对密度为0.4—0.7，主要用于热固性树脂；

    b.酚醛微珠相对密度为0.1。

    2）有机填料类

    a.软木粉相对密度0.5，表观密度0.05—0.06；

    b.纤维粉屑、棉屑相对密度0.2—0.3；

    c.果壳农作物如稻草粉、花生粉及椰壳粉等。

    3.共混轻质树脂

    还有一种轻质填料:木粉，也就是木材的细小纤维啦,很轻的.但也有一定的局限性,可根据自己采用不同的方法。

    这种方法使密度降低幅度比较小，一般zui低可下降到相对密度0.4—0.5左右。填料的相对密度大都比塑料大，比塑料相对密度小的填料品种只有如下几种。

    二.如何提高塑料的密度？

    提高塑料的密度是使原树脂相对密度升高的一种方法，主要为添加重质填料和共混重质树脂。

    1.添加重质填料包括：

    (1)金属粉

    (2)重质矿物填料

    2.共混重质树脂

    此种方法提高幅度比较小，一般zui高只能达到50%左右。主要适于一些轻质树脂如PE、PP、PS、EVA、PA1010及PPO等。常加入的重质树脂有：PTFE、FEP、PPS及POM等。

    三.如何改变塑料的硬度？

    1.硬度的概念及表示方法

    硬度是指材料抵抗其它较硬物体压入其表面的能力。

    硬度值的大小是表征材料软硬程度的有条件的定量反映，它不是一个单纯而确定的物理量。硬度值的大小不仅取决于材料的本身，而且取决于测试条件和测定方法，即不同的硬度测量方法，对同一种材料测定的硬度值不尽相同。因此，要比较材料之间的硬度大小，必须用同一种测量方法测量的硬度值，才有可比性。

    常用于表示硬度的方法有如下几种：

    a.邵氏硬度

    b.洛氏硬度

    c.莫氏硬度

    推荐阅读：塑料的洛氏硬度测量和表示

    2.共混改进塑料的硬度

    塑料共混改进方法即在低硬度树脂中共混高硬度树脂，以提高其整体硬度。常见的共混树脂有：PS、PMMA、ABS及MF等，需要改性的树脂主要为PE类、PA、PTFE及PP等。

    3.复合改进塑料的硬度

    塑料复合改进硬度的方法即在低硬度塑料制品表面上复合一层高硬度树脂。此方法主要适合于挤出制品，如板、片、膜及管材等。常用的复合树脂为PS、PMMA、ABS及MF等。

    4.塑料的表面硬度改进

    该方法是指只改善塑料制品外表的硬度，而制品内部的硬度不变。这是一种低成本的硬度改进方法。

    这种改性方法主要用于壳体、装饰材料、光学材料及日用品等。这种改性方法主要包括涂层、镀层及表面处理三种方法。

    四.如何改善塑料的柔性？

    从直观上讲，塑料的柔性是指塑料制品的柔软程度，即塑料制品越软，其柔性越好。在高分子物理学中，对柔性的定义为高分子链能够改变其均象的性质。一种塑料的柔性大小取决于其聚合物的分子链结构。

    1.添加增塑剂

    增塑剂是指可提高聚合物塑性的一类物质，它主要用于PVC树脂，在PVC中的用量可占整个增塑剂用量的98%以上。除PVC外，增塑剂还用于PVDC、CPE、SBS、聚乙酸乙烯酯、硝酸纤维素、PA、ABS及PVA等聚合物中。

    2.增塑剂的主要作用如下：

    a．降低聚合物熔融温度及熔体粘度，从而降低其成型加工温度。  

    b．使聚合物制品具有柔软性、弹性及耐低温性能。

    3.增塑剂的具体作用机理如下：

    a．体积效应

    b．屏蔽效应      

    五.改进塑料透明度

    1.塑料透明度的指标

    衡量塑料透明性的好坏，有许多标准，有透光率、雾度、折光指数、双折射及色散等。

    在上述指标中，透光率和雾度二个指标主要表征材料的透光性，而折光指数、双折射及色散三个指标主要用于表征材料的透光质量。一种好的透明性材料，要求上述性能指标优异且均衡。

    2.透明性的分类

    按材料的透光率大小，可以将其分为：

    透明材料：波长400NM－800NM可见光的透光率在80％以上；

    半透明材料：400NM－800NM可见光的透光率在50％－80％之间；

    不透明材料：400NM－800NM可见光的折射率在50％以下。

    1）透明性树脂：

    主要包括PMMA、PC、PS、PET、PES、J。D系列、CR－39、SAN（又称AS）、TPX、HEMA、BS（又称K树脂）等；

    2）半透明树脂：

    主要包括PE、PP、PA等；

    3）不透明树脂：ABS、POM、PTFE、PF等。

    3.改进塑料透明性的原理及方法

    1）原理

    降低结晶度，控制洁净的质量，提高折射率，降低双折射。

    2）方法

    ①添加改进塑料的透明性，可以添加成核剂，这是增大透明树脂透光率zui有效的方法，它可以促进结晶的小分子物质。它在树脂中可以起到晶核的作用。使原油的均相变成异相成核，增加结晶体系内晶核的数量，使微晶的数量增多，球晶数目减少，从而使晶体尺寸变相，树脂的透明性提高。

    成核剂的种类很多，可以分为透明成核剂（山梨糖醇系、磷系）和标准型成核剂（羧酸类、羧酸盐、无机物）两种。作为透明改性的成核剂，一般要选择透明成核剂；有时也可选用标准型成核剂，但要严格控制加入量。

    ②共混改进塑料的透明性，就是在透明树脂中加入其他树脂，提高透明性。

    ③双向拉伸改进塑料的透明性，可以使制品中原有的结晶颗粒破碎使晶体尺寸变小，到达提高透光率的目的。

    六.改进塑料光泽度

    改进塑料光泽的方法包括两方面，一方面是提高塑料制品的表面光泽度，称为增亮改性；另一方面是降低塑料制品的表面光泽度，称为消光改性。以下主要介绍塑料的增亮方法：

    塑料的增亮即提高塑料制品的表面光泽度或光洁度，具体方法除原料的合理选取外，还有添加增亮法、共混增亮法、形态控制增亮法、成型设备光洁度的控制、二次加工增亮法及表面涂层增亮法等。

    1.塑料原料的选取

    塑料原料的合理选取是提高塑料制品表面光洁度zui基本的因素原料选取得好，则光泽度提高则容易；反之，则比较困难。

    塑料原料可以分成树脂和添加剂两大类。

    2.树脂的选择

    树脂本身的特征对塑料制品的表面光泽度影响较大，是控制塑料制品表面光泽度的zui有效方法。其对相应塑料制品表面光泽的影响主要取决二于如下几个方面：

    1)树脂的品种

    不同的树脂品种共相应制品的光泽性大不相同，一般认为下列树脂对应制品的光泽性比较好：蜜胺树脂、ABS、PP、HIPS、PA、POM、PMMA及PPO等，其中蜜胺树脂和ABS两种光泽性zui突出。

    对同一种树脂而言，合成方法不同，其树脂对应制品光泽度也不相同。例如：

    a、对PP而言，不同聚合方法合成品种的光泽度大小如下：PP-R>均聚PP>嵌段共聚PP。

    b、对PE而言，三种不同品种的光泽度大小如下：LDPE>LLDPE>HDPE

    c、对PVC而言，乳液法PVC树脂比悬浮法PVC树脂的光泽度高。

    d、对于PS树脂而言，高抗冲聚笨乙烯（HIPS）的光泽度大于通用聚苯乙烯（GPPS）

    2)树脂的特性

    对同一种树脂而言。其具体特性不同，光泽度也不相同，在树脂的特性中对光泽度有影响的特性主要有如下几种。

    a、熔体流动速率(MFR)一般越大，其相应制品的光泽度越大。

    b、分子量的影响分子量的影响主要体现在分子量分布宽度上。分子量分布越宽，其相应制品的光泽度下降。这主要是因为分子量分布宽，材料的不规整性增大了。

    c、吸水率的影响吸水率高的树脂，吸水率对其相应制品的光泽度影响较大。如分子中含有酯基（-COOR）及酞胺基（-CONH2）的PA、PI、PSF及PC等，如不进行干燥或干燥不*，会在制品表面产出水波纹、气泡、银丝、斑纹、毛疵等，从而使表面光泽度大大下降。

    3.添加剂的选择

    在所有的塑料用添加剂中，对光泽度影响zui大的为填料；其次还有增塑剂、稳定剂及阻燃剂等，但影响较小。

    填料的影响

    填料对光泽度的影响可分为如下几个方面:

    a、填料的品种

    不同填料品种对光泽度的影响不同。除玻璃微珠外几乎所有的填料都会使填充制品的光泽度下降，只是下降幅度不同而已。

    几种填料对填充制品光泽度影响大小次序如下：

    金属盐>玻璃纤维<滑石粉<云母

    b、填料的形状

    填料粒子的微观形状不同，对填充制品光泽度的影响也不同，其影响大小的次序为：

    球状<粒状<针状<片状

    c、填料的粒度

    填料的粒度越小，填料制品的光泽度下降幅度小。另外，填料粒度的分布宽度大小不同，对填充制品的光泽度影响也不同。其影响规律为：填料粒度分布越宽，填充制品的表面光泽度越低。这主要是因为填料的粒度范围相差越大，填充制品的表面越凸凹不平，入射光越易产生漫反射现象。

    d、填料的填充量

    填料的填充增大，填充制品的表面光泽度降低。以CaCO3填充PP体系为例，当CaCO3填充量为5%时，填充制品的表面光泽度为50%。当CaCO3填充量为15%时，填充品的光泽度则下降为32%。