功能母料

该书从功能母料的基本概念入手，重点介绍制备功能母料的原理、功能母料的配合设备、配合加工工艺以及重要的功能母料等。该书内容由浅入深，文字简洁易懂，技术实用可行 。

全书共分八章，第一章由陈志军教授编著，第四章由陈志军教授和方少明教授编著，第二章由刘东亮高级工程师编著，第六章由刘东亮高级工程师和方少明教授编著，第三章由高丽君老师和方少明教授编著，第五章和第七章由张治红博士编著，第八章由周立明博士编著 。

第一章功能母料的基本概念1

第一节概述1

第二节功能母料配方设计3

一、功能母料配方设计的特点4

二、功能母料配方设计的基本原则4

三、功能母料配方的基本组分6

第三节载体聚合物6

一、聚合物的分类6

二、影响聚合物性能的因素6

三、聚合物熔体的流变性9

第四节聚合物与助剂配合体系21

一、聚合物加工性能改性体系21

二、聚合物的无机填充体系27

三、衡量聚合物配合体系性能的主要指标29

第二章功能母料配合设备34

第一节分级设备34

第二节三辊研磨机38

第三节低速塑料混合设备40

一、转鼓式混合机40

二、V形混合机42

三、双锥混合机43

四、螺带混合机44

五、犁状转子混合机48

第四节塑料高速混合机49

第五节混炼设备52

一、开放式炼塑机52

二、密闭炼塑机55

第六节单螺杆挤出设备58

一、普通单螺杆挤出机的总体结构59

二、单螺杆挤出机的螺杆结构59

第七节双螺杆挤出设备67

一、双螺杆挤出机的总体结构67

二、双螺杆配混料挤出机的螺杆元件69

三、双螺杆配混料挤出机的混合过程71

四、双螺杆配混料挤出机的螺杆元件组合72

五、双螺杆配混料挤出机的料筒结构73

六、螺杆料筒的材料74

七、双螺杆挤出造粒机机头74

八、混配料双螺杆结构组合和机筒配置75

九、混配料双螺杆挤出用于填充、增强的生产流程77

十、混配料双螺杆挤出机在加工母料时应注意的问题79

第八节其他类型的混炼型挤出机85

一、双阶挤出机85

二、磨盘挤出机90

三、三螺杆挤出机94

四、端面混炼挤出机96

五、往复式单螺杆混炼挤出机97

六、连续混炼机101

第三章色母料106

第一节配色原理106

一、颜色的基本概念106

二、颜色的测定与仪器106

三、配色的方法107

第二节着色剂的主要性能109

一、着色力109

二、耐热性能109

三、耐迁移性能109

四、耐老化性能110

五、耐化学试剂性能110

六、相容性110

第三节主要着色剂111

一、无机颜料111

二、有机颜料123

三、塑料着色134

第四节色母料生产工艺141

一、颜料在聚合物中的分散141

二、色母料的配方及工艺流程143

第五节色母料的应用151

一、薄膜材料用色母料151

二、吸塑片材152

三、泡沫塑料成型工艺中的应用154

四、注塑工艺中的应用155

第四章抗静电母料156

第一节静电现象156

一、材料的主要电学性能指标156

二、静电的产生159

三、静电现象161

四、静电的危害163

五、抗静电的方法163

第二节聚合物结构与静电性能165

一、聚合物的导电机理165

二、影响聚合物导电性能的因素166

三、聚合物结构与静电性能168

第三节抗静电母料助剂171

一、高分子抗静电方法概述171

二、抗静电剂的分类171

三、导电性填料179

第四节抗静电母料生产工艺191

一、抗静电母料的配方191

二、抗静电母料性能指标197

第五章高效阻燃母料202

第一节聚合物的燃烧和阻燃剂的作用机理204

一、聚合物的燃烧204

二、阻燃剂的作用机理208

第二节主要阻燃剂215

一、水合金属氧化物216

二、磷系阻燃剂221

三、氮系阻燃剂226

四、氮磷复合型阻燃剂228

五、卤素化合物229

六、膨胀型阻燃剂233

七、常用聚合物的阻燃238

第三节阻燃母料生产工艺244

第四节阻燃母料及其发展方向245

一、微胶囊化技术246

二、超细化技术248

三、表面改性技术249

四、复配协同技术249

五、消烟技术250

六、交联技术250

七、大分子技术250

第六章珠光色母料251

第一节概述251

第二节云母钛珠光颜料的形成机理252

一、静电吸附多核钛离子生长机理252

二、云母水合二氧化钛的互凝机理254

第三节珠光颜料在塑料母料中的主要应用品种257

一、银白色型珠光颜料257

二、虹彩型珠光颜料258

三、过渡金属元素着色型彩色珠光颜料259

四、稀土金属元素着色型彩色珠光颜料259

第四节珠光母料的加工及在塑料中的应用260

一、珠光母料的着色261

二、珠光母料的配料及加工261

三、珠光母料在塑料加工中的用量及用途262

四、珠光母料参考配方262

第五节云母珠光颜料性能测定263

一、目测法263

二、制板法263

三、油浸法264

四、光反射法264

五、X射线粉末衍射法264

六、探针能谱测定264

第七章抗菌功能母料266

第一节聚合物材料霉变原理267

一、聚合物的微生物敏感性267

二、抗菌的原理269

第二节抗菌剂270

一、抗菌剂的性能要求270

二、抗菌剂的种类、应用及抗菌机理271

第三节抗菌母料的生产及评价278

一、抗菌剂的制备278

二、抗菌母料的制备280

三、抗菌母料性能指标281

第四节抗菌母料的应用283

一、抗菌纤维283

二、抗菌塑料286

第五节抗菌剂的发展趋势及建议287

一、抗菌剂的发展趋势287

二、存在问题及发展建议289

第八章其他功能母料291

第一节保鲜母料291

一、保鲜母料配方设计原则292

二、保鲜母料配方中常用助剂293

三、参考配方295

四、常见母料生产工艺296

第二节开口母料296

一、常用的开口剂296

二、参考配方298

三、常见母料生产工艺299

第三节荧光增白母料299

一、增白剂300

二、荧光增白母料参考配方301

第四节转光母料302

一、转光剂302

二、转光母料参考配方304

第五节硅芯母料305

一、硅芯层306

二、硅芯母料参考配方307

第六节其他功能母料307

一、消光母料307

二、抗铜母料308

三、除草母料310

参考文献311

经过一个世纪的发展，高分子科学已经成为一门多学科渗透、多学科交叉的科学，高分子材料已经成为性能多样品种繁多的重要材料之一 。

伴随着高分子材料工业的发展，作为高分子材料加工的主要原料之一的助剂也得到了迅速的发展，已经形成品种繁多的规模庞大的产业。高分子材料生产已经形成了包括高分子化学合成、高分子化学改性、高分子助剂及高分子加工等多元化产业结构。同时，社会文明的发展与进步，社会分工更趋细致，在高分子加工产业也更趋专业和细致，一个新的高分子加工产业——功能母料加工与生产便应运而生。

功能母料是指在聚合物树脂中混入超常量的能赋予其某种特殊性能的助剂，经过配合设备加工所得到的具有特殊功能的聚合物助剂浓缩体，它是高分子被最终加工成型为高分子制品的中间体或是高分子成型加工的原料。功能母料包括耐老化母料、防雾滴母料、色母料、耐高温母料、抗静电母料等 。

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塑料母料 (Plastic Master batch)是把塑料助剂超常量地载附于树脂中而制成的浓缩体；在制造塑料制品时，不必再加入该种塑料助剂，只需按比例加入这种带有超常量的母料即可。因此塑料母料是一种新型高分子材料加工专用料。品种多种多样，例如填充母料、色母料、阻燃母料、抗静电母料、耐磨母料、多功能母料等。

过去只是为了有利于生产中使用的小剂量物料能均匀分散，事先在搅拌机、三棍研磨机上把某些稳定剂、填充剂，以及像易发生凝聚的太细(0. 5μm左右)固体色料粒子一类的小剂量物料，常将它们混合在一起制成黏稠状的浆料或粉状的母料后再投人到塑料混合体中去。因此塑料母料系指事先配制成的含有高百分比的各种小剂量助剂和色料的塑科混合物。在塑炼配制时，用适当的母料与聚合物(或聚合物与其他助剂的混合物)接合，以便能达到准确的最终各种助剂浓度和均匀分数的塑料加工原料。

随着塑料工业的发展和技术的进步，塑料加工中对母料的定义和内涵已经扩大和深化，不局限于像色料一类小剂量的原料使用母料，就是添加量极大的填料，如钙塑制品也使用填充母料技术。母料的品种愈来愈多，应用愈来愈广泛。这是因为使用母料简化了配料复杂的程序；颗粒化的母料计量方便;减少扮尘飞扬；母料结构理想，既提商制品加工性，又有利于各组分充分分散均匀，防止原料凝聚因而提高制品质量，改善劳动条件；降低了成本，因而深得塑料加工厂欢迎，推广应用顺利。塑料母料已成为当今世界塑料助剂应用的最主要形式之一。

1 塑料母料品种繁多，配料各异，已成为专利技术和品种：综上所述，母料已成为一类专用料，亦称专用制备物，通常由一种特定材料、载体树脂和各种添加剂等基本要素组成，是把超常量的特定原料均匀地载附于树脂之中而得到的聚集休，是一种高浓度的特定原料浓缩物，呈颗粒状使用方便。因此使用助剂的品种、配比、混合加工方式，以及与使用方式、与聚合物的配比、加工方式等成为直接影响塑料加工方式、产品性能、应用的最主要因素，而塑料母料的、组分、配比、制造等技术成为研究的课题，各中产品也成为大公司的专利产品；

2 塑料母料品种包括：（1）.填充母料；（2）.色母料；（3）.阻燃母料；（4）.聚烯烃稳定化母料；（5）.农膜用功能性母料；（6）.其他专用母料。细分已有几十种塑料母料。而且随着塑料品种和应用的扩大，对塑料加工产品性能要求的细化，塑料母料的品种和数量还会上升；

3我国是当今世界上的塑料生产量大国，各种塑料制品年产量已超过2100万吨以上。超微粉体矿物填料每年至少有210万吨以上用于各种塑料制品中。我国还是个农业大国，塑料棚膜的年使用量也在140多万吨以上（，地膜的年需求量60多万吨，农用塑料制品年使用量300多万吨。

我国塑料包装材料年产量360万吨以上，日用塑料制品的年产量约320万吨以上，其他制品有一次性医疗用品，人工脏器应用塑料，修复、埋入用高分子材料，文化用塑料制品，娱乐用塑料制品。我国建筑用塑料制品、工业配套（汽车、通讯、计算机、家电、电线电缆）年使用塑料量更是惊人。

这些塑料制品的加工制造离不开塑料母料的生产，因此塑料母料的研制和生产在我国及世界的范围内是一种规模大、品种多有发展前景产业。

塑料改性塑料改性方法

1.填充改性：通过在塑料中添加一定量的填料可有效降低塑料生产成本，另外加入有特殊功能的纳米粉体可以制成相应功能母料。

2.共混改性：性质相近的两种或两种以上的高分子化合物按一定比例混合制成高分子共混物。

3.共聚改性：两种或两种以上的单体发生聚合反应得到一种共聚物，如乙烯 丙烯=乙丙橡胶；丙烯腈 丁二烯 苯乙烯=ABS树脂。

塑料改性降低密度

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、发泡降低塑料的密度。塑料制品的发泡成型是降低其密度的最有效方法。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，最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，相对密度最低可达到10-3。

2、添加轻质填料降低塑料的密度。这种方法使密度降低幅度比较小，一般最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。轻质填料的加入量一般在50%以下，以不严重影响其原有性能为原则。

3、共混轻质树脂降低塑料的密度。这种方法的降低幅度更小，一般只适合于相对密度较大的塑料选用，如氟塑料、POM、PPS、HPVC、PA66、PI及热固性塑料等。可选用的轻质塑料指相对密度为1以下的几种树脂，如聚4-甲基戊烯-1、EPR（乙丙共聚物）、 PE类、PP类、EVA等。加入量以不影响塑料的其它性能为主中，一般为20%—40%左右。

塑料改性提高密度

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、添加重质填料提高塑料的密度

(1) 金属粉

(2) 重质矿物填料

2、共混重质树脂提高塑料的密度 。此种方法提高幅度比较小，一般最高只能达到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。

塑料改性改进透明性

塑料的透明性是衡量一种材料的透明性好坏，有许多性能指标都需要考虑。常用的指标有：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。 透明性的分类 ：按材料的透光率大小，可将其分为如下三类：

透明材料——波长400nm—800nm可见光的透光率在80%以上；

半透明材料——波长400nm—800nm可见光的透光率在50%—80%之间；

不透明材料——波长400nm—800nm可见光的透光率在50%以下。

按上述的分类方法，可将树脂分成如下几类：

（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及BS（又称K树脂）等。 　其中PES为聚醚砜，J.D系列光学树脂为PES的共聚衍生物，SAN为苯乙烯/丙烯腈共聚物，TPX为聚甲基戊烯-1，BS为25%丁二烯/75%苯乙烯共聚物，CR-39为双烯丙基二甘醇碳酸酯聚合物，HEMA为聚甲基丙烯酸羟乙酯。

（2）半透明树脂 　主要包括PP和PA两种。

（3）不透明树脂 　主要包括ABS、POM、PTFE及PF等。

结晶性树脂的成型品内部混杂有结晶部分和非晶部分，由于结晶时随机性分子链会有规则地排列，因此树脂体积会缩小。这种现象称为“收缩”。

树脂一旦固化，其分子链就会固定下来，且固体成型品中的结晶部分/非晶部分的比例也似乎不再变化。然而实际情况则是，成型品遇到某种程度的高温时，非晶部分的分子链有时会重新排列，从而出现结晶现象。其结果，成型品体积缩小。这种现象称为“后收缩”。后收缩容易导致尺寸变化、凹痕、翘曲等故障。

成型品的使用环境温度偏高时容易导致后收缩。成型时的急冷固化有时会导致结晶不充分，从而容易引起后收缩。

要防止后收缩，应在实际使用成型品前使之充分结晶。具体来说，要在比使用成型品时的环境温度高20℃左右的温度环境下静置2～3小时。这称为“退火处理”。如果在退火处理后已处于尺寸公差内，则通常不大会发生问题。

2、结晶性树脂

树脂材料多种多样，“结晶性树脂”便是其中之一。下面介绍其基本情况：

树脂大致分为热塑性树脂和热固性树脂。热塑性树脂是一种热熔冷固性树脂。热固性树脂则是一种树脂其原材料在被加热后会发生化学反应，并在固化后不再熔化的树脂。热塑性树脂可进一步分为结晶性树脂和非结晶性树脂。

熔融时，树脂的分子链随机混杂并运动。树脂冷却后，分子链开始整齐排列，最终结晶部分与非结晶部分混杂在一起并固化。即便是结晶性树脂有时也不会100%结晶，其中必然混杂有非结晶部分。另一方面，非结晶性树脂则在(A)图那样的随机状态下固化。

根据其物理结构上的差异，结晶性树脂和非结晶性树脂的特点如下：

3、ISO和ASTM物理性质的测定方法

随着国际标准化的推进，国内也大多用ISO规定的测量方法来作为标准。这和以前的ASTM的标准方法有多大区别呢？

ASTM和ISO的区别：以拉伸实验为例来说明ASTM和ISO的区别

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