塑料配方设计问答

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出版者:第1版 (2003年1月1日)
作者:王善勤
出品人:
页数:788
译者:
出版时间:2003-1-1
价格:48.0
装帧:平装(无盘)
isbn号码:9787501937752
丛书系列:
图书标签:
  • 塑料
  • 配方设计
  • 材料科学
  • 聚合物
  • 工程塑料
  • 改性塑料
  • 塑料加工
  • 配方优化
  • 技术问答
  • 塑料应用
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具体描述

塑料配方设计的艺术与科学:一本深入探索的实践指南 在当今高度依赖塑料的时代,理解并掌握塑料配方设计的重要性不言而喻。从日用品到尖端科技,塑料以其多样的性能和经济性,深刻地影响着我们的生活。而这一切的基石,便是精心设计的塑料配方。本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角,探索塑料配方设计的艺术与科学,揭示如何通过对原材料、助剂以及加工工艺的精妙组合,创造出满足特定应用需求的高性能塑料材料。 第一部分:塑料材料的基石——聚合物的深度剖析 任何配方设计的起点,都是对主体聚合物的深刻理解。本书将带领读者走进聚合物的世界,从基础的化学结构和分子链排列出发,深入剖析不同类型聚合物的特性。我们将详细介绍: 通用塑料: 如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)等,它们各自独特的分子结构如何赋予其优异的韧性、刚性、耐化学性或加工性。我们将探讨不同聚合方法(如自由基聚合、离子聚合、缩聚)对聚合物性能的影响,并分析不同分子量分布和支化度如何调控材料的力学性能和加工行为。 工程塑料: 如聚酰胺(PA,尼龙)、聚碳酸酯(PC)、聚酯(PET、PBT)、聚甲醛(POM)和聚醚醚酮(PEEK)等。这些材料以其卓越的机械强度、耐高温性、耐磨性和尺寸稳定性而闻名。本书将深入研究这些聚合物的玻璃化转变温度(Tg)、熔点(Tm)、结晶度等关键参数,以及它们如何影响材料在高温和高应力下的表现。我们将重点关注它们的耐候性、阻燃性、电绝缘性等特殊性能,以及如何通过改性进一步提升这些性能。 特种塑料: 包括氟塑料(PTFE)、有机硅塑料、聚氨酯(PU)等,它们在极端环境下展现出无与伦比的性能,如极高的耐化学腐蚀性、优异的密封性或独特的弹性。我们将探讨这些材料的独特化学键合和分子结构,分析其在航空航航天、医疗器械、电子电气等高端领域的应用潜力。 第二部分:性能的调控者——塑料助剂的奥秘 单纯的聚合物往往难以满足复杂多变的应用需求。塑料助剂,作为配方设计中的“魔法师”,能够赋予材料全新的性能或显著改善现有性能。本书将系统性地介绍各类关键助剂的功能、作用机理、选择原则以及在配方中的协同效应: 增强剂与填料: 如玻璃纤维、碳纤维、矿物填料(碳酸钙、滑石粉、高岭土)等。我们将详细阐述这些材料如何通过提高材料的刚度、强度、硬度、尺寸稳定性,并降低成本。我们将深入探讨纤维增强材料的取向效应、界面粘结以及填料的粒径、表面处理对最终性能的影响。 增塑剂: 如何通过降低聚合物链间的相互作用力,提高材料的柔韧性和加工性。我们将分析不同类型的增塑剂(如邻苯二甲酸酯类、脂肪族二元酸酯类)的增塑效率、迁移性、耐候性,以及如何选择合适的增塑剂以满足食品接触、医疗应用等特殊要求。 稳定剂: 抵御热、光、氧等环境因素引起的降解,延长材料使用寿命。我们将详细介绍抗氧化剂(酚类、胺类)、光稳定剂(紫外线吸收剂、受阻胺光稳定剂)的作用机理,以及它们在不同聚合物体系中的适用性。 阻燃剂: 提高材料的阻燃性能,降低火灾风险。本书将系统介绍卤系、磷系、氮系、无机阻燃剂等,并深入分析它们的阻燃机理,包括气相阻燃、凝聚相阻燃和发泡阻燃。我们将探讨阻燃剂的协同效应以及对材料其他性能的影响。 着色剂: 颜料、染料等,如何赋予塑料鲜艳的色彩,满足美学需求。我们将介绍不同着色剂的耐候性、耐热性、迁移性以及对材料性能的影响。 其他功能助剂: 如润滑剂、发泡剂、抗静电剂、抗菌剂、偶联剂等,它们在特定应用中扮演着至关重要的角色。我们将逐一分析这些助剂的功能,以及如何在配方中进行优化设计。 第三部分:配方设计的实践策略与优化 理论知识的掌握最终要落脚于实践。本书将提供一套系统性的配方设计方法论,指导读者如何将理论知识转化为可行的配方: 应用需求分析: 从最终产品的性能要求(机械强度、耐温性、耐化学性、外观、成本等)出发,反向推导所需的聚合物基体和助剂种类。 初步配方构建: 基于对聚合物和助剂的理解,进行初步的配方设计,确定主料、辅料的种类和比例。 实验设计与优化: 介绍正交实验、响应面法等实验设计方法,如何高效地筛选最佳配方组合,并对配方进行细致的优化。 性能测试与评价: 详细介绍各种塑料性能的测试方法,包括力学性能(拉伸、弯曲、冲击)、热性能(DSC、TGA)、老化性能(热空气老化、紫外老化)、阻燃性能等,以及如何解读测试结果。 加工工艺与配方的匹配: 强调配方设计与加工工艺(注塑、挤出、吹塑、压延等)之间的密切关系。我们将分析不同加工工艺对配方流动性、填充性、结晶行为的影响,以及如何通过调整配方以适应特定的加工设备和工艺参数。 成本控制与可持续性: 在满足性能要求的前提下,如何通过选择经济高效的原材料和助剂,优化配方以降低生产成本。同时,我们将探讨绿色环保助剂的应用和可回收塑料的配方设计,助力可持续发展。 第四部分:案例研究与前沿展望 理论结合实践,本书将通过一系列典型的塑料配方设计案例,直观地展示配方设计的全过程。从汽车零部件的轻量化改性,到电子产品的阻燃和绝缘设计,再到医疗器械的生物相容性材料开发,这些案例将涵盖不同行业和应用场景。 此外,本书还将展望塑料配方设计的未来发展趋势,包括纳米复合材料、生物基塑料、智能响应材料等前沿领域。我们将探讨如何利用先进的计算模拟技术辅助配方设计,以及如何应对日益严格的环保法规和消费者需求。 本书内容严谨,条理清晰,语言生动,既能为初学者提供坚实的基础知识,也能为经验丰富的工程师提供宝贵的参考和启发。通过学习本书,您将能够更自信、更有效地进行塑料配方设计,创造出具有卓越性能和市场竞争力的塑料产品。

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我最近在研究高性能复合材料的改性技术,手头已经积累了不少理论资料,但总感觉在实际操作层面缺乏一个有力的指导手册。这本书恰好弥补了我的这个缺口。我最欣赏的是它对“试错成本控制”的深刻见解。书中详细阐述了在配方调整过程中,如何通过系统化的实验设计(DOE)来最大化有效信息获取,同时将不必要的、昂贵的实验次数降到最低。它不是简单地罗列“这样做”或“那样做”,而是深入剖析了每一种添加剂或助剂加入后对材料宏观性能(比如冲击强度、耐候性)产生的量化影响机制,甚至还涉及了不同加工设备对最终成品形态的微妙影响。特别是关于不同填料在基体树脂中分散性的控制章节,那段关于表面活性剂选择和活化处理的论述,简直可以作为一份实战指南来用。这本书的实用性远远超出了我的预期,它更像是一位资深工程师的实战笔记,而不是一本冷冰冰的教科书。

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这本书的叙事风格非常接地气,作者的语言风格仿佛是在和老朋友聊天,轻松幽默,一点也不枯燥。我之前读过一些关于材料科学的书籍,常常被那些晦涩难懂的专业术语和冗长的历史回顾搞得昏昏欲睡,但这本书完全没有这个问题。它巧妙地将行业内的“黑话”用大白话进行了解释,让非专业背景的人也能很快进入状态。比如说,当它讨论到不同聚合反应的速率控制时,它没有直接给出复杂的动力学方程,而是用“抢占市场份额的竞争”来比喻单体分子的反应积极性,这种拟人化的描述方式让人印象深刻。更难得的是,作者在讲解核心技术时,还穿插了一些行业内的轶事和发展历程,比如某个关键助剂的意外发现过程,这不仅增加了阅读的趣味性,也让读者对材料科学的发展脉络有了更深的情感连接。读起来完全没有压力,是一种享受式的学习过程。

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这本书的装帧设计实在没的说,封面采用了哑光处理,拿在手里很有质感,那种低调的专业感扑面而来,让人立刻觉得这不是一本普通的科普读物。内页的纸张选择也很考究,字迹清晰,排版简洁大方,阅读体验非常舒适,长时间盯着看也不会觉得眼睛干涩疲劳。我尤其欣赏它在内容组织上的匠心独运,章节之间的逻辑衔接非常自然流畅,仿佛有一位经验丰富的大师在循循善诱,把我这个门外汉一步步引入这个看似深奥的领域。它并没有上来就堆砌复杂的化学公式,而是从基础的概念入手,用生动形象的比喻来解释那些抽象的原理,比如讲解高分子链的缠绕结构时,作者竟然联系到了我们日常生活中见到的毛线团,一下子就明白了那种相互交织的复杂性。而且,书里配有大量的插图和流程图,这些视觉辅助工具极大地降低了理解门槛,让人对材料的微观结构和加工过程有了更直观的认识。总的来说,这本书在视觉和阅读体验上做到了极高的水准,足以让人爱不释手。

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我被这本书在广度上的覆盖能力深深折服。它不仅仅局限于某一种特定的聚合物体系,而是像一张巨大的网,将塑料配方设计中的各个关键维度都囊括其中。从基础的树脂选择、增塑剂的选择与相容性分析,到功能性的填料(如增强纤维、导电填料)的引入,再到加工过程中的稳定剂和脱模剂的使用,几乎涵盖了一个配方设计师需要面对的所有常见挑战。尤其值得称赞的是,它对“环保与法规”这部分内容的关注。在当前全球对材料可持续性要求日益提高的背景下,书中关于可降解材料的改性思路和生物基塑料的应用前景的介绍,显得尤为及时和重要。这表明作者的视野非常开阔,不仅关注眼前的技术难题,更着眼于行业未来的发展方向,使得这本书在时效性上也保持了领先地位。

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这本书在理论深度和工程应用之间找到了一个近乎完美的平衡点。许多市面上的书籍要么过于偏重基础理论,理论推导复杂到让人望而却步,要么又过于偏向应用技巧,缺乏对“为什么”的解释。而这本著作的独特之处在于,它总是能在介绍完一个应用场景后,立即回溯到其背后的物理化学原理。例如,在讲解如何提高材料的阻燃性能时,它不仅给出了几种常用的阻燃剂体系,还非常细致地剖析了这些阻燃剂在受热分解过程中,是如何通过气相稀释作用或在固相形成炭层来隔绝氧气和热量的具体机制。这种“知其然,更知其所以然”的讲解方式,极大地培养了读者的批判性思维。这让我能够举一反三,而不是简单地模仿书中的配方,这对于从事研发工作的人来说是极其宝贵的财富。它教会的不是具体的配方,而是思考问题的框架。

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