1、塑料配方设计概论演示者姓名 wuping演示文稿日期 2012.3.201 配方设计的重要性 塑料因其质轻、易加工、美观实用、价塑料因其质轻、易加工、美观实用、价格低等特点广泛应用于日常生活、各行各业格低等特点广泛应用于日常生活、各行各业及高精尖技术领域。塑料的主要成分是树脂，及高精尖技术领域。塑料的主要成分是树脂，占总质量的占总质量的4040100100。绝大多数塑料制造。绝大多数塑料制造的第一步是合成树脂的生产，然后根据需要，的第一步是合成树脂的生产，然后根据需要，将树脂（有时加入一定量的助剂）进一步加将树脂（有时加入一定量的助剂）进一步加工成塑料制品。有少数品种（如浇注制品）工成塑料制品
2、。有少数品种（如浇注制品）其树脂的合成和塑料的成型是同时进行的。其树脂的合成和塑料的成型是同时进行的。当今，树脂和助剂的种类繁多，若按其功能、品种、等级、牌号等分类可达数万种，因此塑料配方也是千变万化。塑料配方设计通常是指根据试验数据等资料恰当地确定可满足产品使用性能、加工性能和成本要求的树脂、助剂的种类及其用量等的一项重要工作。2 配方设计原则 塑料配方设计有以下注意事项：塑料配方设计有以下注意事项：制品的使用功能；加工性能；加工及使用时的环保问题；成本等。总之，配方工作者一制品的使用功能；加工性能；加工及使用时的环保问题；成本等。总之，配方工作者一般是在考虑制品的物理机械性能、加工性能和成
3、本三者平衡的前提下进行配方设计的。设计的重般是在考虑制品的物理机械性能、加工性能和成本三者平衡的前提下进行配方设计的。设计的重点是如何保持制品的使用性能及加工性能的平衡，所以说塑料配方设计不仅是一门科学，而且也点是如何保持制品的使用性能及加工性能的平衡，所以说塑料配方设计不仅是一门科学，而且也包含运用成功经验的技巧。包含运用成功经验的技巧。塑料制品使用性能应包括其本身的力学性能和使用时的特殊性能要求。塑料制品的性能要求一般塑料制品使用性能应包括其本身的力学性能和使用时的特殊性能要求。塑料制品的性能要求一般包括拉伸强度、冲击强度、弯曲强度、压缩强度、耐热性、电绝缘性、耐化学性、透明性、气密包括拉
4、伸强度、冲击强度、弯曲强度、压缩强度、耐热性、电绝缘性、耐化学性、透明性、气密性等。各种制品的使用要求不同，需要的性能亦异。以性等。各种制品的使用要求不同，需要的性能亦异。以HDPE HDPE 瓶而言，装油需要耐油性；装碳酸饮瓶而言，装油需要耐油性；装碳酸饮料需要具有阻隔性；装光敏性药品时要有遮光性。以料需要具有阻隔性；装光敏性药品时要有遮光性。以PP PP 注射椅子为例，在北方需要低温抗冲击性注射椅子为例，在北方需要低温抗冲击性强；用于矿井下，需要防静电、阻燃性。以聚四氟乙烯为例，用作活塞环、轴承、轴瓦、滑块、强；用于矿井下，需要防静电、阻燃性。以聚四氟乙烯为例，用作活塞环、轴承、轴瓦、滑块
5、、密封环等机械零件时，需要低的摩擦具有系数和自润滑密封环等机械零件时，需要低的摩擦具有系数和自润滑性；用作绝缘材料时，需要其不受温度、性；用作绝缘材料时，需要其不受温度、湿度和频率的影响，具有优异的电绝缘性；用作防湿度和频率的影响，具有优异的电绝缘性；用作防腐材料时，需要有优异的化学稳定性。以聚苯硫醚腐材料时，需要有优异的化学稳定性。以聚苯硫醚为例，用作排气处理装置零件、不粘锅、散热器零为例，用作排气处理装置零件、不粘锅、散热器零件和配油器零件时，需要耐热耐油；用作汽车刹车件和配油器零件时，需要耐热耐油；用作汽车刹车零件、离合器和机械中的齿轮时，需要有较高的刚零件、离合器和机械中的齿轮时，需要
6、有较高的刚性和抗蠕变性。再以改性聚酰亚胺为例，用作交通性和抗蠕变性。再以改性聚酰亚胺为例，用作交通运输包装时，需要耐水性和阻燃性好；用作航空航运输包装时，需要耐水性和阻燃性好；用作航空航天工业的高温管和高温涂层时，需要有耐高温、耐天工业的高温管和高温涂层时，需要有耐高温、耐湿热和耐辐射性能。湿热和耐辐射性能。配方设计时需考虑加工性能。例如纯的配方设计时需考虑加工性能。例如纯的PVCPVC无法塑化加工，必须加入增塑剂、稳定剂等助剂。无法塑化加工，必须加入增塑剂、稳定剂等助剂。加入增塑剂，可以削弱分子间的作用力，增加分子间的移动性，从而降低玻璃化转变温度使熔加入增塑剂，可以削弱分子间的作用力，增加
7、分子间的移动性，从而降低玻璃化转变温度使熔融加工温度降低，低于融加工温度降低，低于PVC PVC 的分解温度。加入热稳定剂，可以抑制的分解温度。加入热稳定剂，可以抑制PVC PVC 脱脱HCl HCl 反应，提高反应，提高PVC PVC 热分解温度，使之高于热分解温度，使之高于PVC PVC 的熔融加工温度。又如的熔融加工温度。又如PVC PVC 薄膜的制造中，吹塑法常选用内润滑剂，薄膜的制造中，吹塑法常选用内润滑剂，压延法则选用外润滑剂。配方设计需适应环保要求。一般塑料制品着重评价其使用寿命。实际压延法则选用外润滑剂。配方设计需适应环保要求。一般塑料制品着重评价其使用寿命。实际上应从原材料的
8、生产、加工、物质流通、使用乃至废弃整个过程来全面考虑。延长制品使用寿上应从原材料的生产、加工、物质流通、使用乃至废弃整个过程来全面考虑。延长制品使用寿命对节省资源和节约能源有利，对废弃物的再利用和原材料的安全性也需重视。在配方设计时，命对节省资源和节约能源有利，对废弃物的再利用和原材料的安全性也需重视。在配方设计时，除了保证产品能够顺利加工和满足产品标准要求以外，还必须最大限度降低除了保证产品能够顺利加工和满足产品标准要求以外，还必须最大限度降低 产品的成本。因此，要充分了解原材料的性能价格比以及相互间的作用与禁忌事项，运用产品的成本。因此，要充分了解原材料的性能价格比以及相互间的作用与禁忌事
9、项，运用先进的科学实验方法选择最佳的性价比。当可以替代使用时，尽量使用来源广、采购方便、成先进的科学实验方法选择最佳的性价比。当可以替代使用时，尽量使用来源广、采购方便、成本低的助剂。降低生产成本要考虑包括原材料成本和加工成本在内的总成本。例如，添加能改本低的助剂。降低生产成本要考虑包括原材料成本和加工成本在内的总成本。例如，添加能改善加工性能的助剂虽然提高了原材料成本，但能大幅度降低加工成本，那么也就能降低总成本。善加工性能的助剂虽然提高了原材料成本，但能大幅度降低加工成本，那么也就能降低总成本。配方设计还包括产品设计、生产工艺设计等在内的产品开发。因此，在深入理解配方设计在整配方设计还包括
10、产品设计、生产工艺设计等在内的产品开发。因此，在深入理解配方设计在整个开发过程中的重要性的基础上，还必要考虑其他的相关因素。有了这些基本的原则作指导，个开发过程中的重要性的基础上，还必要考虑其他的相关因素。有了这些基本的原则作指导，我们在进行配方设计时就能做到全面考虑，综合运用。我们在进行配方设计时就能做到全面考虑，综合运用。3 配方设计要点配方设计要点 配方配方设计的关键为选材、搭配、用量、设计的关键为选材、搭配、用量、混合四混合四大要素，表面看起来很简单，但其大要素，表面看起来很简单，但其实包含了实包含了许多许多内在联系，要想设计出一个高性能、易加工内在联系，要想设计出一个高性能、易加工、
11、低价格的配方也并非易事，低价格的配方也并非易事，需要考虑的因素很多需要考虑的因素很多，现，现提出一些要点供读者提出一些要点供读者参考。参考。3.1 树脂的选择树脂的选择 树脂树脂的选择包括树脂品种、牌号以及其的选择包括树脂品种、牌号以及其流动性流动性的选择。树脂要选择与改性目的最的选择。树脂要选择与改性目的最接近的品种接近的品种，以，以节省助剂的使用量。如耐磨改性，首先考虑节省助剂的使用量。如耐磨改性，首先考虑选择选择三大耐磨树脂：聚酰三大耐磨树脂：聚酰胺，聚甲醛，超高分子胺，聚甲醛，超高分子量的量的聚乙烯；透明改性，树脂要首先考虑选择三大聚乙烯；透明改性，树脂要首先考虑选择三大透明树脂：聚苯
12、乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，透明树脂：聚苯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯聚碳酸酯；耐热改性，首先考虑选择聚苯；耐热改性，首先考虑选择聚苯硫醚、硫醚、聚酰亚胺聚酰亚胺、聚苯并咪唑和聚芳砜；耐低温改性，、聚苯并咪唑和聚芳砜；耐低温改性，首先考虑首先考虑选择低分子量聚乙烯、选择低分子量聚乙烯、聚碳酸酯和聚碳酸酯和热塑性弹热塑性弹性体类（聚酯类热塑性弹性体、聚烯类性体类（聚酯类热塑性弹性体、聚烯类热塑性弹性体热塑性弹性体、聚氨酯类、聚氨酯类弹性体）；隔热改性，首先考虑弹性体）；隔热改性，首先考虑选择选择聚氨酯硬质泡沫塑料、酚醛、脲醛泡沫塑料聚氨酯硬质泡沫塑料、酚醛、脲醛泡沫塑料和聚和聚苯乙烯苯乙烯泡沫塑
13、料。泡沫塑料。一般要求树脂成本低、性能高，同时还要考虑外观美及耐久性，所以很难选择一种一般要求树脂成本低、性能高，同时还要考虑外观美及耐久性，所以很难选择一种能满足所有性能要求的合适树脂。例如，用注射成型方法生产透明容器时，在一般情能满足所有性能要求的合适树脂。例如，用注射成型方法生产透明容器时，在一般情况下可选择聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯两种树脂，但如果要求廉价为首要条件，则况下可选择聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯两种树脂，但如果要求廉价为首要条件，则选用聚苯乙烯；反之，如果强调耐候性能好时，就要选用聚甲基丙烯酸甲酯；如果还选用聚苯乙烯；反之，如果强调耐候性能好时，就要选用聚甲基丙烯酸甲酯；如果
14、还要再加上耐冲击性能好，则就要排除上述两种树脂而选择聚碳酸酯，当然成本要提高。要再加上耐冲击性能好，则就要排除上述两种树脂而选择聚碳酸酯，当然成本要提高。在选择时还应考虑以下内容：所选择的树脂能否承受住使用环境中最高和最低的在选择时还应考虑以下内容：所选择的树脂能否承受住使用环境中最高和最低的温度，在这个温度范围内树脂是否变形、发生龟裂难易程度、耐冲击性能如何等。若温度，在这个温度范围内树脂是否变形、发生龟裂难易程度、耐冲击性能如何等。若不符合要求，就要改变现有的树脂品种，另选新的品种，或进行改性处理。另外，选不符合要求，就要改变现有的树脂品种，另选新的品种，或进行改性处理。另外，选择的树脂还
15、需要考虑在使用环境中的其他影响因素。如在要求制品尺寸稳定性能好时，择的树脂还需要考虑在使用环境中的其他影响因素。如在要求制品尺寸稳定性能好时，还要考虑到树脂的热膨胀系数、成型初期及成型后期的收缩率变化、吸湿性等因素。还要考虑到树脂的热膨胀系数、成型初期及成型后期的收缩率变化、吸湿性等因素。一般情况下，不可能满足所有的条件，但应尽可能的满足主要条件。只要满足主要条一般情况下，不可能满足所有的条件，但应尽可能的满足主要条件。只要满足主要条件就可以了。关于质量标准的掌握，一般按下述条件而定。件就可以了。关于质量标准的掌握，一般按下述条件而定。（1 1）能否承受使用环境温度的变化、阳光的影响及使用时负
16、荷的变化；）能否承受使用环境温度的变化、阳光的影响及使用时负荷的变化；（2 2）制品是否合乎卫生标准及安全性；）制品是否合乎卫生标准及安全性；（3 3）弯曲强度、拉伸强度、冲击强度、电绝缘性、阻燃性、耐水性、耐油性）弯曲强度、拉伸强度、冲击强度、电绝缘性、阻燃性、耐水性、耐油性能、电学性能是否符合产品标准；能、电学性能是否符合产品标准；（4 4）尺寸稳定性、光学性能、抗毒抗湿抗菌性能如何；）尺寸稳定性、光学性能、抗毒抗湿抗菌性能如何；（5 5）外观上及经济成本、特殊要求是否能达到要求。）外观上及经济成本、特殊要求是否能达到要求。对于长期使用的塑料树脂及制品，必须考虑维修及保养费用，若能大幅对于
17、长期使用的塑料树脂及制品，必须考虑维修及保养费用，若能大幅度削减维修费用时，即使初期投资较大，但从塑料整体使用寿命看，还是有度削减维修费用时，即使初期投资较大，但从塑料整体使用寿命看，还是有利的。另外还要考虑成型加工性能及二次加工性的难易程度，考虑树脂在模利的。另外还要考虑成型加工性能及二次加工性的难易程度，考虑树脂在模具中的变化情况。在设计制作轴承、齿轮等重要部件时，还应该进行物理机具中的变化情况。在设计制作轴承、齿轮等重要部件时，还应该进行物理机械性能检验分析；做透明树脂时，还应进行光学试验及修正。械性能检验分析；做透明树脂时，还应进行光学试验及修正。3.2 助剂的选择助剂的选择虽然塑料的
18、种类很多，有各种不同的性能，但要满足产品的具体要求，还要虽然塑料的种类很多，有各种不同的性能，但要满足产品的具体要求，还要对塑料进行改性，这就要在树脂中加入适合的助剂。以对塑料进行改性，这就要在树脂中加入适合的助剂。以PE PE 瓶为例：其中加入瓶为例：其中加入的色母就是助剂的一种，叫着色剂。又如的色母就是助剂的一种，叫着色剂。又如PVC PVC 配方中，助剂的选用一定要有配方中，助剂的选用一定要有针对性。针对耐低温冲击性能，需选用合适的抗冲改性剂；针对耐侯性要求，针对性。针对耐低温冲击性能，需选用合适的抗冲改性剂；针对耐侯性要求，要有适当份量的光屏蔽剂和紫外线吸收剂；针对硬度的要求，要有适当
19、的填要有适当份量的光屏蔽剂和紫外线吸收剂；针对硬度的要求，要有适当的填料。助剂的种类有很多，大致可分为：增塑剂、稳定剂、着色剂、阻燃剂、料。助剂的种类有很多，大致可分为：增塑剂、稳定剂、着色剂、阻燃剂、增韧剂、润滑剂、抗氧化剂、发泡剂、填充剂和抗老化体系等。配方设计的增韧剂、润滑剂、抗氧化剂、发泡剂、填充剂和抗老化体系等。配方设计的目的，就是要选择合适的助剂，改善树脂的内在性能、加工性能和降低成本。目的，就是要选择合适的助剂，改善树脂的内在性能、加工性能和降低成本。可用于配方设计的助剂有上百种，可共混的树脂也有上百种，必须依据一定可用于配方设计的助剂有上百种，可共混的树脂也有上百种，必须依据一
20、定的原则来进行适当的选择。的原则来进行适当的选择。3.2.1 3.2.1 助剂品种助剂品种 选用助剂要按达到的目的选择，所加入助剂应能充分发挥其预计功效，并达到规定指标。规选用助剂要按达到的目的选择，所加入助剂应能充分发挥其预计功效，并达到规定指标。规定指标一般为产品的国家标准、国际标准，或客户提出的性能要求。如为了提高定指标一般为产品的国家标准、国际标准，或客户提出的性能要求。如为了提高PS PS 的冲击强度，的冲击强度，常选用橡胶类对其进行抗冲击改性，如丁苯橡胶、乙丙橡胶、常选用橡胶类对其进行抗冲击改性，如丁苯橡胶、乙丙橡胶、SBS SBS 及及ABS ABS 等。助剂的具体选择范等。助剂
21、的具体选择范围如表围如表1 1 所示。所示。3.2.2 3.2.2 助剂形态助剂形态 同一种成分的助剂，其形态不同，改性作用差别很大。助剂形状可分为球状、粒状、片状、同一种成分的助剂，其形态不同，改性作用差别很大。助剂形状可分为球状、粒状、片状、纤维状、柱状、中空管状和中空微球状。除了球状和中空微球状两种助剂为各向同性外，其他形纤维状、柱状、中空管状和中空微球状。除了球状和中空微球状两种助剂为各向同性外，其他形状助剂都为各向异性。对于各向异性类助剂，其纵横比越大，补强作用越强，越有利于制品力学状助剂都为各向异性。对于各向异性类助剂，其纵横比越大，补强作用越强，越有利于制品力学性能的提高，但对成
22、型加工不利。而对于各向同性等纵横比接近性能的提高，但对成型加工不利。而对于各向同性等纵横比接近1 1 的助剂，对复合材料的成型加的助剂，对复合材料的成型加工有利，但对力学性能提高不利。工有利，但对力学性能提高不利。3.2.3 3.2.3 助剂粒度助剂粒度 助剂的粒度对塑料性能有很大的影响。粒度越小，对填充材料的拉伸强度和冲击强度越有益。助剂的粒度对塑料性能有很大的影响。粒度越小，对填充材料的拉伸强度和冲击强度越有益。阻燃剂的粒度越小，阻燃效果就越好。例如水合金属氧化物和三氧化二锑的粒度越小，达到同等阻燃剂的粒度越小，阻燃效果就越好。例如水合金属氧化物和三氧化二锑的粒度越小，达到同等阻燃效果的加
23、入量就越少。着色剂的粒度越小，着色力越高、遮盖力阻燃效果的加入量就越少。着色剂的粒度越小，着色力越高、遮盖力越强、色泽越均匀，但着色剂的粒度不是越小越好，存在一个极限值，越强、色泽越均匀，但着色剂的粒度不是越小越好，存在一个极限值，而且不同着色剂的极限值不同。助剂粒度对导电性能也有影响，以炭而且不同着色剂的极限值不同。助剂粒度对导电性能也有影响，以炭黑为例，其粒度越小，越易形成网状导电通路，达到同样的导电效果黑为例，其粒度越小，越易形成网状导电通路，达到同样的导电效果加入炭黑的量降低，但同着色剂一样，粒度也有一个极限值，粒度太加入炭黑的量降低，但同着色剂一样，粒度也有一个极限值，粒度太小易于聚
24、集而难于分散，效果反倒不好。小易于聚集而难于分散，效果反倒不好。3.2.4 3.2.4 助剂用量助剂用量有的助剂在允许的范围内加入量越多越好，如阻燃剂、增韧剂、磁粉、有的助剂在允许的范围内加入量越多越好，如阻燃剂、增韧剂、磁粉、阻隔剂等。有的助剂加入量有最佳值如导电助剂，形成导电通路后即阻隔剂等。有的助剂加入量有最佳值如导电助剂，形成导电通路后即可；又如偶联剂，表面包覆即可；再如抗静电剂，在制品表面形成泄可；又如偶联剂，表面包覆即可；再如抗静电剂，在制品表面形成泄电荷层即可。电荷层即可。3.2.5 3.2.5 助剂间的相互作用助剂间的相互作用 在一个配方中，为达到不同的目的可以加入多种在一个配
25、方中，为达到不同的目的可以加入多种助剂，这些助剂之间的相互关系很复杂，会有协同作助剂，这些助剂之间的相互关系很复杂，会有协同作用、对抗作用和加合作用。协同作用是指塑料配方中用、对抗作用和加合作用。协同作用是指塑料配方中两种或两种以上的添加剂一起加入时的效果高于其单两种或两种以上的添加剂一起加入时的效果高于其单独加入的平均值。对抗作用则指塑料配方中两种或两独加入的平均值。对抗作用则指塑料配方中两种或两种以上的添加剂一起加入时的效果低于其单独加入的种以上的添加剂一起加入时的效果低于其单独加入的平均值。加合作用指塑料配方中两种或两种以上不同平均值。加合作用指塑料配方中两种或两种以上不同添加剂一起加入
26、的效果等于其单独加入的效果，一般添加剂一起加入的效果等于其单独加入的效果，一般又称其为叠加作用和搭配作用。配方中所选用的助剂又称其为叠加作用和搭配作用。配方中所选用的助剂在发挥自身作用的同时，应不劣化或最小限定地影响在发挥自身作用的同时，应不劣化或最小限定地影响其他助剂功效的发挥，最好与其他助剂有协同作用其他助剂功效的发挥，最好与其他助剂有协同作用。助剂的具体选择范围助剂的具体选择范围目目 的的 助剂名称助剂名称增韧增韧 弹性体、热塑性弹性体和刚性增韧材料弹性体、热塑性弹性体和刚性增韧材料增强增强 玻璃纤维、碳纤维、晶须和有机纤维玻璃纤维、碳纤维、晶须和有机纤维阻燃阻燃 溴类（普通溴系和环保溴
27、系）、磷类、氮类、氮溴类（普通溴系和环保溴系）、磷类、氮类、氮/磷复合类膨胀型阻燃剂、三氧化二锑、水合金属氢氧化物磷复合类膨胀型阻燃剂、三氧化二锑、水合金属氢氧化物抗静电抗静电 抗静电剂抗静电剂导电导电 碳类（炭黑、石墨、碳纤维、碳纳米管）、金属纤维和粉，金属氧化物碳类（炭黑、石墨、碳纤维、碳纳米管）、金属纤维和粉，金属氧化物磁性磁性 铁氧体磁粉，稀土磁粉包括钐钴类、钕铁硼类、钐铁氮类、铝镍钴类磁粉铁氧体磁粉，稀土磁粉包括钐钴类、钕铁硼类、钐铁氮类、铝镍钴类磁粉导热导热 金属纤维和粉末，金属氧化物、氮化物和碳化物，碳类材料（如炭黑、碳纤维、石墨和碳纳米管），金属纤维和粉末，金属氧化物、氮化物和
28、碳化物，碳类材料（如炭黑、碳纤维、石墨和碳纳米管），半导体材料（如硅、硼）半导体材料（如硅、硼）耐热耐热 玻璃纤维、无机填料、耐热剂玻璃纤维、无机填料、耐热剂透明透明 成核剂成核剂耐磨耐磨 石墨、二硫化钼、铜粉石墨、二硫化钼、铜粉绝缘绝缘 煅烧高岭土煅烧高岭土阻隔阻隔 云母、蒙脱土、石英云母、蒙脱土、石英抗氧抗氧 受阻酚类，受阻胺类，亚磷酸酯，硫代酯光稳定受阻酚类，受阻胺类，亚磷酸酯，硫代酯光稳定 炭黑，氧化锌，水杨酸类，三嗪类，含镍的有机络合物炭黑，氧化锌，水杨酸类，三嗪类，含镍的有机络合物增塑增塑 苯二甲酸酯类，磷酸酯类，脂肪族二元酸酯类，环氧类苯二甲酸酯类，磷酸酯类，脂肪族二元酸酯类，环
29、氧类提高介电性提高介电性 滑石粉，二氧化钛，滑石粉，二氧化钛，Ta2O3Ta2O3，BaTiO3BaTiO3，SrTiO3SrTiO3抗菌抗菌 桧醇，银、铜、锌等金属离子及其氧化物，酚醚类，聚吡碇桧醇，银、铜、锌等金属离子及其氧化物，酚醚类，聚吡碇防辐射防辐射 酚酞聚芳醚酮，酚酞聚芳醚酮，PIPI，PPS PPS 等含芳环和杂环的聚合物等含芳环和杂环的聚合物防雾防雾 甘油脂肪酸酯类，山梨糖醇酐脂肪酸酯类，聚硅氧烷甘油脂肪酸酯类，山梨糖醇酐脂肪酸酯类，聚硅氧烷4 配方设计方法配方设计方法 塑料配方中不同品种助剂的最佳用量及配合决定着制品质量的好坏，在如何使实塑料配方中不同品种助剂的最佳用量及配合
30、决定着制品质量的好坏，在如何使实验次数最少、配方最优的问题上，配方设计方法起着很大的作用。对于单变量配方设验次数最少、配方最优的问题上，配方设计方法起着很大的作用。对于单变量配方设计多采用消去法来确定，其基本原理是在搜索区间内任取两点，比较其函数值，舍去计多采用消去法来确定，其基本原理是在搜索区间内任取两点，比较其函数值，舍去其中一个，这样搜索区间缩小再进行下一步，使区间缩小到允许误差之内。常用的搜其中一个，这样搜索区间缩小再进行下一步，使区间缩小到允许误差之内。常用的搜索方法主要有以下几种：索方法主要有以下几种：（1 1）逐步提高法：该法适合于工厂小幅度调整配方用，比较方便，生产损失也较小。
31、）逐步提高法：该法适合于工厂小幅度调整配方用，比较方便，生产损失也较小。其方法是：先找一个起点其方法是：先找一个起点A A。这个起点一般为原来生产配方，也可是一个估计配方。在。这个起点一般为原来生产配方，也可是一个估计配方。在A A 点向该原材料用量增点向该原材料用量增 加的方向加的方向B B 点做试验，同时向该原材料用量减少的方向点做试验，同时向该原材料用量减少的方向C C 点做点做试验。如果试验。如果B B 点好，原材料用量就增加；如果点好，原材料用量就增加；如果C C 点好，原材料用量就减少。这样一步点好，原材料用量就减少。这样一步步改变，如果到步改变，如果到y y 点，再增加或减少效果
32、反而不好，则点，再增加或减少效果反而不好，则y y 点就是该原材料用量最佳加点就是该原材料用量最佳加入值。入值。（2 2）黄金分割法（优选法、）黄金分割法（优选法、0.618 0.618 法）：该方法是根据数学上黄金分割定律演变而来法）：该方法是根据数学上黄金分割定律演变而来的。其具体做法是，先将配方试验范围（的。其具体做法是，先将配方试验范围（A-BA-B）的）的0.6180.618点作第一次点作第一次试验，再在其对称点试验，再在其对称点0.382 0.382 处作第二次试验，比较两点的结果，去处作第二次试验，比较两点的结果，去掉掉“坏点坏点”以外的部分。在余下的部分再进行黄金分割，再比较、
33、以外的部分。在余下的部分再进行黄金分割，再比较、取舍，最终得出最佳值。该法试验次数少，较方便，适于推广。取舍，最终得出最佳值。该法试验次数少，较方便，适于推广。（3 3）平分法：该法与黄金分割法相似，只是在试验范围内，每个）平分法：该法与黄金分割法相似，只是在试验范围内，每个试验点都取在范围的中点上，根据试验结果，去掉试验范围的某一试验点都取在范围的中点上，根据试验结果，去掉试验范围的某一半，再在另一半中取中点，做试验，又将范围缩小一半，这样逼近半，再在另一半中取中点，做试验，又将范围缩小一半，这样逼近最佳点范围的速度很快，而且取点也极为方便。采用平分法的前提最佳点范围的速度很快，而且取点也极
34、为方便。采用平分法的前提是，在试验范围内，目标函数是单调的，即该塑料制品应有一定的是，在试验范围内，目标函数是单调的，即该塑料制品应有一定的物理性能指标，以此标准作为对比条件。同时，还应预先知道该变物理性能指标，以此标准作为对比条件。同时，还应预先知道该变量对制品物理性能、加工性能影响的规律，这样才能知道其试验结量对制品物理性能、加工性能影响的规律，这样才能知道其试验结果所表明该原材料的添加量是多或少。果所表明该原材料的添加量是多或少。（4 4）均分分批试验法：该法是将每批试验配方均匀地同时安排在）均分分批试验法：该法是将每批试验配方均匀地同时安排在试验范围内，将其试验结果比较，留下效果较好的
35、范围，再均匀分试验范围内，将其试验结果比较，留下效果较好的范围，再均匀分成数份，再试验，又留下好的部分，最终找出最佳配方。当原材料成数份，再试验，又留下好的部分，最终找出最佳配方。当原材料添加量变化少，而制品物理性能却显著变化时，采用该法最好。对添加量变化少，而制品物理性能却显著变化时，采用该法最好。对于多变量的配方设计可采用正交法等。由于塑料应用指标考核项目于多变量的配方设计可采用正交法等。由于塑料应用指标考核项目较多，其助剂与性能间的关系不确定，同时各助剂间的协同作用较较多，其助剂与性能间的关系不确定，同时各助剂间的协同作用较多，因而塑料的配方设计是一个典型的多因素多水平多指标配方实多，因
36、而塑料的配方设计是一个典型的多因素多水平多指标配方实验。由于塑料配方设计的多样性和复杂性，致使配方设计仍主要凭验。由于塑料配方设计的多样性和复杂性，致使配方设计仍主要凭工作经验，再结合一些实验技巧工作经验，再结合一些实验技巧(如正交设计如正交设计)来确定来确定最佳配方，存在着工作量大、实验费用高、周期长、最佳配方，存在着工作量大、实验费用高、周期长、偶然性大等一系列问题。均匀设计法是数论与多元统偶然性大等一系列问题。均匀设计法是数论与多元统计相结合而创造的一种全新实验设计方法，适用于多计相结合而创造的一种全新实验设计方法，适用于多因素多水平多指标实验，可有效减少实验数量，同时因素多水平多指标实
37、验，可有效减少实验数量，同时又采用多元逐步回归法对实验结果进行数据分析，建又采用多元逐步回归法对实验结果进行数据分析，建立回归方程，利用有限的数据结果获得最多的实验信立回归方程，利用有限的数据结果获得最多的实验信息，因而其配方设计方法更加科学，能更准确地预测息，因而其配方设计方法更加科学，能更准确地预测产品的性能，简化实验程序，提高实验效率，具有一产品的性能，简化实验程序，提高实验效率，具有一定的工业应用前景。最终所设计的配方正确与否，要定的工业应用前景。最终所设计的配方正确与否，要经过实验来筛选。一般按配方制成母料，检测其加工经过实验来筛选。一般按配方制成母料，检测其加工性，然后制成试样，检测其使用性能。需要重复试验性，然后制成试样，检测其使用性能。需要重复试验才能得到最佳的实用配方。才能得到最佳的实用配方。
