塑膠密度、硬度等六大物性調整基本方法

一.如何降低塑膠的密度？

降低塑膠的密度是指透過適當的辦法，使塑膠原有的相對密度下降，以適應不同應用場合的需要。

降低塑膠的密度方法有發泡改性、新增輕質填料及共混輕質樹脂三種。

1.發泡改性

圖1：PE發泡泡沫板

塑膠製品的發泡成型是降低其密度的最有效方法。而新增輕質添料和共混輕質樹脂兩種改性方法，只能小幅度地降低密度，其降幅一般只有50%左右，最低相對密度只能達到0。5左右。塑膠發泡製品的密度變化範圍很廣範，相對密度最低可達到10-3。

2.新增輕質填料

圖2：微珠類填料微觀結構圖

這種方法使密度降低幅度比較小，一般最低可下降到相對密度0。4—0。5左右。填料的相對密度大都比塑膠大，比塑膠相對密度小的填料品種只有如下幾種。

1）微珠類

a。 玻璃中空微球（漂珠）相對密度為0。4—0。7，主要用於熱固性樹脂；

b。 酚醛微珠相對密度為0。1。

2）有機填料類

a。軟木粉相對密度0。5，表觀密度0。05—0。06；

b。纖維粉屑、棉屑相對密度0。2—0。3；

c。果殼農作物如稻草粉、花生粉及椰殼粉等。

3.共混輕質樹脂

還有一種輕質填料：木粉，也就是木材的細小纖維啦，很輕的。但也有一定的侷限性，可根據自己採用不同的方法。

二.如何提高塑膠的密度？

提高塑膠的密度是使原樹脂相對密度升高的一種方法，主要為新增重質填料和共混重質樹脂。

1.新增重質填料包括：

（1）金屬粉

（2）重質礦物填料

2.共混重質樹脂

此種方法提高幅度比較小，一般最高只能達到50%左右。主要適於一些輕質樹脂如PE、PP、PS、EVA、PA1010及PPO等。常加入的重質樹脂有：PTFE、FEP、PPS及POM等。

三.如何改變塑膠的硬度？

1.硬度的概念及表示方法

硬度是指材料抵抗其它較硬物體壓入其表面的能力。

硬度值的大小是表徵材料軟硬程度的有條件的定量反映，它不是一個單純而確定的物理量。硬度值的大小不僅取決於材料的本身，而且取決於測試條件和測定方法，即不同的硬度測量方法，對同一種材料測定的硬度值不盡相同。因此，要比較材料之間的硬度大小，必須用同一種測量方法測量的硬度值，才有可比性。

常用於表示硬度的方法有如下幾種：

a。邵氏硬度

b。洛氏硬度

c。莫氏硬度

2.共混改進塑膠的硬度

塑膠共混改進方法即在低硬度樹脂中共混高硬度樹脂，以提高其整體硬度。常見的共混樹脂有：PS、PMMA、ABS及MF等，需要改性的樹脂主要為PE類、PA、PTFE及PP等。

3.複合改進塑膠的硬度

塑膠複合改進硬度的方法即在低硬度塑膠製品表面上複合一層高硬度樹脂。此方法主要適合於擠出製品，如板、片、膜及管材等。常用的複合樹脂為PS、PMMA、ABS及MF等。

4.塑膠的表面硬度改進

該方法是指只改善塑膠製品外表的硬度，而製品內部的硬度不變。這是一種低成本的硬度改進方法。

這種改性方法主要用於殼體、裝飾材料、光學材料及日用品等。這種改性方法主要包括塗層、鍍層及表面處理三種方法。

四.如何改善塑膠的柔性？

圖3：PVC軟管

從直觀上講，塑膠的柔性是指塑膠製品的柔軟程度，即塑膠製品越軟，其柔性越好。在高分子物理學中，對柔性的定義為高分子鏈能夠改變其均象的性質。一種塑膠的柔性大小取決於其聚合物的分子鏈結構。

1.新增增塑劑

增塑劑是指可提高聚合物塑性的一類物質，它主要用於PVC樹脂，在PVC中的用量可佔整個增塑劑用量的98%以上。除PVC外，增塑劑還用於PVDC、CPE、SBS、聚乙酸乙烯酯、硝酸纖維素、PA、ABS及PVA等聚合物中。

2.增塑劑的主要作用如下：

a．降低聚合物熔融溫度及熔體粘度，從而降低其成型加工溫度。

b．使聚合物製品具有柔軟性、彈性及耐低溫效能。

3.增塑劑的具體作用機理如下：

a．體積效應

b．遮蔽效應

五.改進塑膠透明度

1.塑膠透明度的指標

衡量塑膠透明性的好壞，有許多標準，有透光率、霧度、折光指數、雙折射及色散等。

在上述指標中，透光率和霧度二個指標主要表徵材料的透光性，而折光指數、雙折射及色散三個指標主要用於表徵材料的透光質量。一種好的透明性材料，要求上述效能指標優異且均衡。

2.透明性的分類

按材料的透光率大小，可以將其分為：

透明材料：波長400NM－800NM可見光的透光率在80％以上；

半透明材料：400NM－800NM可見光的透光率在50％－80％之間；

不透明材料：400NM－800NM可見光的折射率在50％以下。

1）透明性樹脂：

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

2）半透明樹脂：

主要包括PE、PP、PA等；

3）不透明樹脂：ABS、POM、PTFE、PF等。

3.改進塑膠透明性的原理及方法

圖4：透明塑膠彈性膜盒

1）原理

降低結晶度，控制潔淨的質量，提高折射率，降低雙折射。

2）方法

①新增改進塑膠的透明性，可以新增成核劑，這是增大透明樹脂透光率最有效的方法，它可以促進結晶的小分子物質。它在樹脂中可以起到晶核的作用。使原油的均相變成異相成核，增加結晶體系內晶核的數量，使微晶的數量增多，球晶數目減少，從而使晶體尺寸變相，樹脂的透明性提高。

成核劑的種類很多，可以分為透明成核劑（山梨糖醇系、磷系）和標準型成核劑（羧酸類、羧酸鹽、無機物）兩種。作為透明改性的成核劑，一般要選擇透明成核劑；有時也可選用標準型成核劑，但要嚴格控制加入量。

②共混改進塑膠的透明性，就是在透明樹脂中加入其他樹脂，提高透明性。

③雙向拉伸改進塑膠的透明性，可以使製品中原有的結晶顆粒破碎使晶體尺寸變小，到達提高透光率的目的。

六.改進塑膠光澤度

圖5：高光塑膠

改進塑膠光澤的方法包括兩方面，一方面是提高塑膠製品的表面光澤度，稱為增亮改性；另一方面是降低塑膠製品的表面光澤度，稱為消光改性。以下主要介紹塑膠的增亮方法：

塑膠的增亮即提高塑膠製品的表面光澤度或光潔度，具體方法除原料的合理選取外，還有新增增亮法、共混增亮法、形態控制增亮法、成型裝置光潔度的控制、二次加工增亮法及表面塗層增亮法等。

1.塑膠原料的選取

塑膠原料的合理選取是提高塑膠製品表面光潔度最基本的因素原料選取得好，則光澤度提高則容易；反之，則比較困難。

塑膠原料可以分成樹脂和新增劑兩大類。

2.樹脂的選擇

樹脂本身的特徵對塑膠製品的表面光澤度影響較大，是控制塑膠製品表面光澤度的最有效方法。其對相應塑膠製品表面光澤的影響主要取決二於如下幾個方面：

1)樹脂的品種

不同的樹脂品種共相應制品的光澤性大不相同，一般認為下列樹脂對應制品的光澤性比較好：蜜胺樹脂、ABS、PP、HIPS、PA、POM、PMMA及PPO等，其中蜜胺樹脂和ABS兩種光澤性最突出。

對同一種樹脂而言，合成方法不同，其樹脂對應制品光澤度也不相同。例如：

a、對PP而言，不同聚合方法合成品種的光澤度大小如下：PP-R>均聚PP>嵌段共聚PP。

b、對PE而言，三種不同品種的光澤度大小如下：LDPE>LLDPE>HDPE

c、對PVC而言，乳液法PVC樹脂比懸浮法PVC樹脂的光澤度高。

d、對於PS樹脂而言，高抗衝聚笨乙烯（HIPS）的光澤度大於通用聚苯乙烯（GPPS）

2)樹脂的特性

對同一種樹脂而言。其具體特性不同，光澤度也不相同，在樹脂的特性中對光澤度有影響的特性主要有如下幾種。

a、熔體流動速率（MFR）一般越大，其相應制品的光澤度越大。

b、分子量的影響 分子量的影響主要體現在分子量分佈寬度上。分子量分佈越寬，其相應制品的光澤度下降。這主要是因為分子量分佈寬，材料的不規整性增大了。

c、吸水率的影響 吸水率高的樹脂，吸水率對其相應制品的光澤度影響較大。如分子中含有酯基（-COOR）及酞胺基（-CONH2）的PA、PI、PSF及PC等，如不進行乾燥或乾燥不徹底，會在製品表面產出水波紋、氣泡、銀絲、斑紋、毛疵等，從而使表面光澤度大大下降。

3.新增劑的選擇

在所有的塑膠用新增劑中，對光澤度影響最大的為填料；其次還有增塑劑、穩定劑及阻燃劑等，但影響較小。

填料的影響

填料對光澤度的影響可分為如下幾個方面：

a、填料的品種

不同填料品種對光澤度的影響不同。除玻璃微珠外幾乎所有的填料都會使填充製品的光澤度下降，只是下降幅度不同而已。

幾種填料對填充製品光澤度影響大小次序如下：

金屬鹽>玻璃纖維<滑石粉<雲母

b、填料的形狀

填料粒子的微觀形狀不同，對填充製品光澤度的影響也不同，其影響大小的次序為：

球狀<粒狀<針狀<片狀

c、填料的粒度

填料的粒度越小，填料製品的光澤度下降幅度小。另外，填料粒度的分佈寬度大小不同，對填充製品的光澤度影響也不同。其影響規律為：填料粒度分佈越寬，填充製品的表面光澤度越低。這主要是因為填料的粒度範圍相差越大，填充製品的表面越凸凹不平，入射光越易產生漫反射現象。

d、填料的填充量　

填料的填充增大，填充製品的表面光澤度降低。以CaCO3填充PP 體系為例，當CaCO3填充量為5%時，填充製品的表面光澤度為50%。當CaCO3填充量為15%時，填充品的光澤度則下降為32%。