编辑推荐
适读人群 :本书是塑料行业业内人员,特别是材料研究、配方设计、制造加工、管理、销售、教学人员的必备之书,也是广大塑料使用人员重要的参考书籍,还可作为自学教材。 1.本书已经连续出版了四版,是塑料行业从业人员重要的参考资料
2.本书由中塑料加工工业协会塑料助剂专业委员会组织编写,内容全面、实用
3.本次更新的内容贴合十三五塑料行业发展的指导要求,对读者有较好的参考意义
内容简介
本书重点介绍了塑料助剂与配方设计相关技术,具体内容包括塑料安全与环保法规,塑料改性技术,塑料增韧改性,增塑剂,阻燃剂,热稳定剂,抗冲改性剂和加工助剂,润滑剂,抗氧剂与光稳定剂,塑料着色剂与功能母料,抗静电剂,抗菌剂,稀土助剂,转矩流变仪,填充与复合,废旧塑料回收利用,应用技术。
本版更新的重点是塑料助剂的安全性和环保性法规;塑料助剂的“绿色、低碳、循环、生态”发展;塑料助剂的导电、导热、耐温、抗菌、防霉、高韧、超强、阻燃等多功能化。
本书是塑料行业业内人员,特别是材料研究、配方设计、制造加工、管理、销售、教学人员的必备之书,也是广大塑料使用人员重要的参考书籍,还可作为自学教材。
内页插图
目录
第1章塑料安全与环保法规1
1.1概述1
1.1.1“十三五”时期塑料行业的任务1
1.1.2塑料制品的安全和环保要求2
1.2我国与欧盟塑料助剂法规标准体系的比较2
1.2.1塑料助剂概况2
1.2.2欧盟塑料助剂中有毒有害物质的管控法规3
1.2.3我国发布的塑料助剂相关的法律法规5
1.2.4我国与欧盟塑料助剂法规体系的对比8
1.3欧洲食品包装材料法规目前的动态9
1.3.1引言9
1.3.2欧盟的相关法规结构9
1.3.3欧洲几个重要立法目前的动态10
1.4国内外管理化学品和阻燃剂的法律法规及阻燃剂的发展方向12
1.4.1阻燃剂简介12
1.4.2化学品风险13
1.4.3阻燃剂风险来源13
1.4.4世界主要国家或地区或行业管理化学品的法律法规14
1.4.5阻燃剂的发展趋势19
1.5阻燃剂的限制法规及发展趋势20
1.5.1限用或禁用阻燃剂的法律法规20
1.5.2绿色替代产品及阻燃剂的发展方向24
1.6塑料制品的安全和环保要求与抗氧剂的选择和应用26
1.6.1塑料制品的安全性和环保性法律、法规要求与塑料抗氧剂26
1.6.2《食品容器、包装材料用添加剂使用卫生标准》允许使用的抗氧剂28
1.7塑料着色安全性及国内外主要法规要求33
1.7.1颜料在塑料着色中的安全性33
1.7.2塑料着色国内外的法规以及相应的要求和标准39
1.7.3现状和风险分析及如何应对国际相关化学要求51
第2章塑料改性技术53
2.1改性塑料配方功效的技术优化53
2.1.1改性塑料配方研发的误区——服药模式53
2.1.2基础树脂的正确选择是改性塑料功效的保障54
2.1.3多功能改性塑料配方组分的简约化55
2.1.4小结58
2.2塑料加工助剂与功能塑料的环境友好化58
2.2.1概述58
2.2.2有毒、有害元素和化合物的替代技术是改性塑料的主题之一59
2.2.3塑料助剂绿色化是实现塑料材料环境友好化的前提60
2.2.4实现塑料功能化的核心是塑料加工助剂62
2.2.5几种典型的塑料加工助剂的技术发展方向63
2.2.6铝体系绿色化工助剂及其功能塑料产业链64
2.2.7制订相关行业标准的必要性和可行性65
2.3塑料助剂与塑料改性66
2.3.1概述66
2.3.2塑料填充改性67
2.3.3偶联剂70
2.3.4塑料增强改性71
2.3.5聚合物共混改性76
2.3.6不相容聚合物体系的增容77
2.3.7塑料功能助剂的应用现状和发展趋势78
2.4改性塑料绿色化发展的技术研究方向81
2.4.1改性塑料的发展状况81
2.4.2技术发展趋势81
2.5PC/ABS合金新型高效相容剂84
2.5.1概述84
2.5.2实验原料与设备85
2.5.3相容剂对PC/ABS合金力学性能影响85
2.5.4合金外观性能86
2.5.5结论87
2.6嵌段及接枝共聚物相容剂的研究与应用87
2.6.1相容剂作用原理87
2.6.2相容剂的研究进展87
2.6.3相容剂的应用研究88
第3章塑料增韧改性91
3.1塑料的增韧增强与增刚91
3.1.1概述91
3.1.2增韧机理及影响因素92
3.1.3增韧、增刚体系的研究93
3.1.4小结102
3.2塑料/橡胶共混物的相结构与增韧作用102
3.2.1橡胶的相结构与增韧作用的关系102
3.2.2界面结构与增韧作用的关系105
3.2.3塑料基体的性质与增韧机理之间的关系107
3.2.4粉末橡胶对塑料的增韧作用110
3.3PP/EPDM/滑石粉微孔发泡复合材料制备和性能114
3.3.1实验原料与设备114
3.3.2滑石粉含量对PP/EPDM/滑石粉微孔发泡制品微观形态的影响115
3.3.3滑石粉含量对PP/EPDM/滑石粉微孔发泡复合材料力学性能的影响115
3.3.4结论118
3.4EVA/LLDPE/纳米白炭黑的结构与性能研究118
3.4.1实验原料及试样制备118
3.4.2改性纳米白炭黑的红外表征119
3.4.3力学性能分析120
3.4.4热稳定性能分析121
3.4.5复合材料的热氧老化性分析122
3.4.6改性纳米白炭黑对EVA/LLDPE复合体系熔体流动速率的影响123
3.4.7结论123
3.5聚丙烯/硅灰石复合材料的改性124
3.5.1概述124
3.5.2硅灰石的表面处理及其在PP中的应用125
3.5.3工艺条件对PP/硅灰石性能的影响126
3.5.4硅灰石与其他聚合物复合改性PP126
3.6高熔体强度聚丙烯的制备及配方研究128
3.6.1实验原料与试样制备129
3.6.2结果与讨论130
3.6.3结论133
前言/序言
前言
目前,我国正处于扩展现有技术革命、迎接新技术革命的叠加期,我们要统筹处理好传统产业改造提升、信息技术深度应用和新兴产业培育三者的关系。“十三五”时期是我国全面建成小康社会最后冲刺的关键时期,是我国由中等收入国家迈向高收入国家最低门槛的重要的历史阶段,是深化改革开放、转方式、调结构的攻坚时期,也是塑料加工工业由大变强的重要时期。“十三五”规划要以加快塑料加工业转型升级为重点,以提高塑料加工自主创新能力为核心,以新材料、新技术、新装备和新产品为重点,大力实施赶超战略,努力缩小与发达国家差距,大力实施高端化战略,全面提高产业素质。
我们要认真研究塑料制品行业调结构、转方式的关键点,同时要加快信息化与工业化在技术、产品、业务、产业四个方面进行全方位深度融合的速度,即两化融合。
《塑料助剂与配方设计技术》第四版的出版正赶上“十三五”规划起始之年,正是中国经济进入增速换挡期的时代,也是塑料加工业实现进入世界先进国家行列实现强国梦的重要阶段。因此,本版的重点是塑料助剂的安全性和环保性法规;塑料助剂的“绿色、低碳、循环、生态”发展;塑料助剂的导电、导热、耐温、抗菌、防霉、高韧、超强、阻燃等多功能化。
由于塑料助剂专业委员会自2012年后没有举办“塑料助剂与配方设计技术”研讨会,因而第四版的主要、重点论文来自《塑料助剂》和塑料助剂近几年的论文,以及以北京化工大学段雪院士作为项目负责人、承担中国科学院学部咨询评议项目——“塑料制品中限制使用有毒有害物质的建议”咨询研究项目中的部分论文,它们分别刊登在《塑料》、《塑料助剂》2014年第4期中。此外,在《塑料工业》陈敏剑主编和宁军副编审、《中国塑料》张玉霞主编和《塑料》杨明锦主编们的大力支持下,他们提供了几十篇相关论文。在此基础上编纂成册。
第四版的格式、体例和章节基本上沿袭第三版,只是增加了“塑料安全与环保法规”,并列为第一章。此外,考虑到本书的主要读者是塑料加工业界的技术员、技术工人和企业管理人员,因而本书把参考文献省略了,但在书中仍保留了论文的出处,以便研发人员可以查找。
本书内容丰富、翔实,理论阐述简明易懂,深入浅出;实践经验真实可靠,密切结合生产实际。既有前沿性研究成果,又有大量的生产第一线经验总结。因而本书既可作为专业培训教材,也是专业人员扩展知识、增长才干的参考读物。
编者
2016.8
第三版前言
在过去几年中,全球包括中国的塑料行业经历了一段飞速发展的繁荣期,特别是中国这个“世界工厂”展示出的蓬勃生机吸引着全球包括从原料、机械供应商到塑料加工商们的眼球。对于处在全球经济一体化浪潮中的中国塑料行业来说,如何在与国外同行的竞争中保持高增长率的发展势头,如何面对世界能源危机带来的一系列压力,如何进一步发挥塑料对各行各业以及人们生活的积极作用,如何解决塑料带来的回收、污染等问题,任重而道远!
2008年我国塑料用合成树脂产量约1700万吨/年,进口约1600万吨/年,表观消耗量达5191万吨/年,已步入世界塑料消耗大国,消耗量仅次于美国。塑料助剂的表观需求量也将由1999年的157万吨/年增长到245万吨/年,发展空间很大。特别是一些毒、污染的塑料助剂以及功能性助剂的需求量将迅速增长。
近年来国家对基础设施的投入加大,很大程度上为塑料在建材领域的推广应用创造了条件,为塑料行业的不断提升提供了良好的政策基础。
由于对REACH法规等贸易法则缺乏足够认识而没有积极应对,因而将会显示出被动局面,并影响我们的对外贸易。为了应对国外的相关法令、法规,顺应人们对环境保护意识的要求,我国政府部门也制定了一系列相关法令、法规。这些法规、指令的出台给我国的助剂行业带来了极大的挑战,同时也使塑料助剂品种的升级换代成为必然趋势。
塑料助剂新品种的不断开发极大地促进了塑料在增强、增韧、阻燃、耐候、耐腐蚀、抗静电、抗菌和多功能化等方面的作用,提高了塑料的性能和应用范围,从而推动了塑料工业的进一步发展。随着人们对塑料产品质量、性能要求的提高,开发高效、多功能的塑料添加剂产品已经成为国内外企业及大公司的投资重点。近几年来,塑料助剂行业大部分企业根据市场需求,积极开发新产品,革新工艺,提高产品质量,适应经济形势的发展对企业提出的要求。高效、特效、毒、公害、复配多功能化是塑料添加剂总的发展趋势。
随着市场对塑料制品需求的扩大,特别是在建筑材料、汽车部件、电子电器等行业中,对塑料制品的要求也越来越高,新的塑料加工工艺不断出现。
为了应对新的国际形势,也为了提高塑料加工业与助剂行业的技术水平,2005~2009年间,以中国塑料加工工业协会塑料助剂专业委员会为主体举办了多次“塑料助剂与配方设计技术”研讨会,本书第三版的内容有70%是选用近五年特别是近两年研讨会的授课内容整理而成。
本书力求内容翔实,理论阐述深入浅出,密切结合生产实际。因而既可作为培训教材,也是专业人员扩展知识增长才干的参考读物。
在编辑过程中倘有遗漏和不足之处,还望读者不吝赐教。
编者
2010年4月
《精选塑料助剂与配方设计技术(第4版)》:深度解析助剂原理,引领高效配方创新 本书作为塑料助剂与配方设计领域的权威参考,旨在为广大塑料行业从业者、研发人员、技术工程师以及相关专业学生提供一套系统、深入且前沿的理论指导与实践经验。本书不仅是对前版内容的全面更新与升级,更是对塑料助剂作用机理、选择原则、复配技术以及配方优化策略的深度挖掘与创新阐释,旨在助力读者掌握塑料材料改性与性能提升的核心技术,应对日益复杂的市场需求和环保挑战。 核心内容深度解析: 第一部分:塑料助剂基础理论与分类 本部分将从宏观角度出发,系统阐述塑料助剂在聚合物材料中所扮演的关键角色。我们将深入剖析各类助剂的作用机理,例如: 热稳定剂: 详细解析PVC、聚烯烃等在加工和使用过程中易发生热氧降解的机理,并重点介绍铅盐、钙锌、有机锡、抗氧剂(如酚类、亚磷酸酯类)等不同类型热稳定剂的作用方式,包括捕捉自由基、分解过氧化物、屏蔽紫外线等,阐述其如何有效延缓塑料老化,保持材料性能。 抗氧剂: 深入探讨氧气对塑料的氧化降解过程,区分初级抗氧剂(如受阻酚类)清除自由基的机理,以及次级抗氧剂(如亚磷酸酯、硫代酯类)分解氢过氧化物的协同作用。 紫外线吸收剂与光稳定剂: 揭示紫外线辐射对塑料分子链的破坏机制,详细介绍紫外线吸收剂(如苯酮类、苯三唑类)如何吸收紫外线能量并转化为热能,以及受阻胺光稳定剂(HALS)捕获自由基、抑制光氧化链式反应的独特途径。 增塑剂: 聚焦聚氯乙烯(PVC)等硬质聚合物的增塑机理,阐述增塑剂如何插入聚合物链间,降低分子间作用力,提高链段的活动能力,从而赋予材料优异的柔韧性和加工性,并细致分析邻苯类、非邻苯类(如柠檬酸酯、己二酸酯、环氧大豆油等)增塑剂的结构特点与性能差异。 阻燃剂: 深入剖析塑料燃烧的物理化学过程,系统介绍卤系、磷系、氮系、无机阻燃剂(如氢氧化铝、氢氧化镁)等不同类型的阻燃机理,包括气相阻燃(如自由基淬灭)、凝聚相阻燃(如成炭、隔绝氧气)等,并探讨协同阻燃体系的构建。 润滑剂: 阐明内外润滑剂在塑料加工过程中的作用,内润滑剂如何降低聚合物分子链间的摩擦,外润滑剂如何在熔体与设备表面形成隔离层,从而提高加工效率,改善制品表面光泽。 填充剂与增强剂: 区分填充剂(如碳酸钙、滑石粉)和增强剂(如玻璃纤维、碳纤维)的功能,详细介绍它们如何通过物理或化学方式改善塑料的刚性、强度、尺寸稳定性、导热性、电绝缘性等,并探讨界面相容性处理的重要性。 着色剂: 介绍颜料和染料的种类、性能特点及其在塑料中的分散机制,以及如何选择合适的着色剂以达到理想的色彩效果和稳定性。 其他助剂: 涵盖抗静电剂、发泡剂、抗菌剂、偶联剂等,系统介绍其各自的作用原理与应用范围。 第二部分:塑料助剂的选择原则与评估方法 在充分理解各类助剂的作用后,本书将引导读者掌握科学的助剂选择策略。我们将系统阐述: 材料性能需求分析: 如何根据目标塑料制品的具体应用场景(如户外使用、高温环境、食品接触、医疗器械等)来精确界定所需的性能指标,例如力学性能、热性能、耐候性、阻燃等级、安全认证等。 助剂相容性评估: 深入分析助剂与主体树脂之间的相容性是影响助剂发挥作用的关键。我们将介绍多种评估方法,包括目测法、DSC(差示扫描量热法)、TGA(热重分析)、SEM(扫描电子显微镜)等,用于判断助剂在聚合物中的分散状态、结晶行为、热稳定性等。 毒性与环保考量: 重点关注当前日益严格的环保法规和消费者对健康安全的需求。我们将详细介绍REACH、RoHS等国际法规对特定助剂的限制,并提供多种环境友好型助剂的替代方案,如生物基增塑剂、无卤阻燃剂、低VOC助剂等,引导读者构建绿色塑料配方。 成本效益分析: 在满足性能要求的前提下,如何在众多助剂中选择性价比最高的组合,以实现经济效益的最大化。 第三部分:塑料配方设计与优化技术 这是本书的核心实践部分,旨在将理论知识转化为实际的配方开发能力。 基础配方设计流程: 详细介绍从原材料选择、助剂类型与用量确定、加工工艺参数设定到最终产品性能评估的完整流程。 协同增效配方设计: 深入探讨不同助剂之间的协同作用,例如抗氧剂与紫外线吸收剂的组合、增塑剂与热稳定剂的协同、阻燃剂之间的复配等,通过科学的配方设计,以更低的助剂添加量实现更高的性能提升。 疑难问题诊断与解决: 针对塑料加工过程中常见的问题,如加工流动性差、制品表面缺陷(如发白、发粘、划痕)、力学性能下降、老化加速等,提供系统性的分析思路和配方调整方案。 特殊功能配方开发: 引导读者开发具有特定功能的塑料配方,例如: 高透明度塑料配方: 针对聚碳酸酯、PMMA等透明树脂,探讨如何选择高透明性助剂,避免产生白雾或影响透光率。 高流动性工程塑料配方: 聚焦PA、PET、PBT等工程塑料,介绍如何通过调整分子量、加入润滑剂、低粘度增容剂等方法改善加工流动性。 耐磨与自润滑塑料配方: 介绍 PTFE、石墨、二硫化钼等固体润滑剂在聚合物中的应用,以及如何设计耐磨配方。 导电与抗静电塑料配方: 探讨导电炭黑、碳纳米管、金属粉末以及抗静电剂在聚合物中的分散与应用。 生物降解塑料与可再生塑料配方: 关注新兴的生物基和可降解塑料(如PLA、PBAT)的改性技术,以及如何通过助剂设计来改善其力学性能和加工性。 第四部分:案例分析与前沿展望 本书精选了多个不同应用领域的塑料配方实例,涵盖了汽车零部件、电子电器、包装材料、建筑型材、医疗器械等,通过具体案例的分析,直观地展示了配方设计的思路和方法,帮助读者巩固所学知识,并能举一反三。 最后,本书将对塑料助剂与配方设计的未来发展趋势进行展望,包括智能助剂、纳米助剂、功能性材料等前沿技术的应用前景,以及可持续发展背景下绿色配方开发的挑战与机遇。 本书的特点: 内容全面而深入: 涵盖了塑料助剂的基础理论、分类、作用机理、选择原则、配方设计、优化技术及案例分析,力求全面而深入。 理论与实践相结合: 既有扎实的理论基础,又注重实际应用,提供了丰富的案例和解决方案。 前沿性与时效性: 紧跟行业发展步伐,引入最新的助剂技术、环保法规和市场趋势。 条理清晰,逻辑性强: 各章节内容结构严谨,层层递进,便于读者理解和掌握。 语言精练,易于理解: 采用专业但易于理解的语言,辅以图表和数据,增强阅读体验。 通过阅读《精选塑料助剂与配方设计技术(第4版)》,您将不仅能够深入理解各种塑料助剂的奥秘,更能够掌握一套科学、高效的配方设计方法,从而在塑料材料的开发与应用中游刃有余,实现产品性能的突破与价值的提升。
这本书给我最大的感受是它的实践指导性非常强,特别是那些关于配方设计的部分。我之前做一些简单的配方调整时,常常会遇到一些瓶颈,不知道从何下手,或者调整后效果并不理想。这本书就提供了一个非常系统化的方法论。它从基础的塑料材料性能分析入手,然后详细介绍了各种助剂的功能和选择依据。最让我印象深刻的是,书中并没有简单地告诉你“这个助剂可以做什么”,而是会告诉你“在什么样的条件下,选择哪种助剂,以及如何通过调整配比来达到你想要的效果”。它提供了一些非常实用的表格和图示,比如不同助剂与不同聚合物的相容性、不同环境下的老化机理以及相应的防护措施等等,这些都是在实际工作中能够直接拿来参考的。而且,它还介绍了一些常用的检测手段,帮助我们评估配方效果。书中的一些实验设计建议,也为我们提供了一个循序渐进的实践路径。我尝试着按照书中的思路去优化我们现有的一些产品配方,发现效果确实比之前要好很多。例如,在改善某种塑料制品的耐候性方面,书中关于紫外线吸收剂和受阻胺光稳定剂的协同作用的讲解,让我茅塞顿开,找到了新的优化方向。它对于不同类型助剂的物理化学性质的介绍,也帮助我更好地理解它们在加工过程中可能遇到的问题,并提前做好规避。