配方設計的關鍵是四個要素:選料、搭配、用量、攪拌。表面看似簡單，其實包含了很多內在聯系。設計壹個高性能、易加工、低價格的配方並不容易，需要考慮的因素很多。筆者積累多年的配方設計經驗，提供以下因素供讀者參考。
1，樹脂的選擇
(1)樹脂品種的選擇
樹脂應選擇性能與改性目的最接近的品種，以節省添加劑的用量。耐磨改性，三種耐磨樹脂，PA，POM，UHMWPE；，應該首先考慮。再比如透明修改。首先要考慮的是PS，PMMA，PC這三種透明樹脂。
(2)樹脂品牌的選擇
同壹種樹脂不同品牌的性能差異很大，應選擇最接近改性目的的品牌。比如耐熱改性PP可以在100 ~ 140℃的熱變形溫度範圍內選擇，我們要選擇耐熱140℃的PP，比如韓國石化公司的PP-4012。
(3)樹脂流動性的選擇
配方中各種塑化材料的粘度要接近，以保證加工流動性。對於不同粘度的物料，應加入過渡材料以降低粘度梯度。如PA66增韌阻燃配方中常添加PA6作為過渡材料，PA6增韌阻燃配方中常添加HDPE作為過渡材料。
不同的加工方法需要不同的流動性。
不同種類的塑料有不同的流動性。因此，塑料分為高流動性塑料、低流動性塑料和非流動性塑料，如下所示:
高流動性塑料-PS，HIPS，ABS，PE，PP，PA等。
低流動性塑料-PC、MPPO、PPS等。
非流動塑料-聚四氟乙烯，UHMWPE，聚苯醚等。
同壹種塑料也有不同的流動性，主要是因為分子量和分子鏈分布的不同，所以同壹種原料分不同的品牌。不同的加工方式對流動性的要求不同，所以品牌分為註塑級、擠出級、吹塑級、壓延級等等。
不同的改性目的對流動性的要求不同，比如高填充要求流動性好，比如磁性塑料、填充料、無鹵阻燃電纜料等。
(4)樹脂對添加劑的選擇性
比如PPS不能加含鉛銅的添加劑，PC不能用三氧化二銻，會導致解聚。同時，添加劑的酸堿性要和樹脂的酸堿性壹致，否則會發生反應。
2、添加劑的選擇
(1)根據要達到的目的選擇添加劑。
根據要達到的目的，選擇合適的添加劑，添加的添加劑應能充分發揮其預期功效，達到規定的指標。規定的指標壹般是產品的國家標準和國際標準，或者是客戶提出的性能要求。助劑的具體選擇範圍如下:
增韌——選擇彈性體、熱塑性彈性體和剛性增韌材料。
強化——選擇玻璃纖維、碳纖維、晶須和有機纖維。
阻燃劑——溴(普通溴和環保溴)、磷、氮、氮/磷復合膨脹型阻燃劑、三氧化二銻、水合金屬氫氧化物。
抗靜電-各種抗靜電劑。
導電性-碳(碳黑、石墨、碳纖維、碳納米管)、金屬纖維和金屬粉末、金屬氧化物。
磁性-鐵氧體磁粉和稀土磁粉包括釤鈷(SmCo5或Sm2Co17)、釹鐵硼、釤鐵氮(SmFeN)和鋁鎳鈷磁粉。
熱傳導-金屬纖維和金屬粉末、金屬氧化物、氮化物和碳化物；碳材料，例如炭黑、碳纖維、石墨和碳納米管；諸如矽和硼的半導體材料。
耐熱玻璃纖維、無機填料、耐熱劑如取代馬來酰亞胺和β晶成核劑。
透明成核劑山梨醇系列Millad 3988，α成核劑，對PP的效果最好。
耐磨-石墨、二硫化鉬、銅粉等。
絕緣煆燒高嶺土。
屏障雲母、蒙脫石、應時等。
(2)添加劑對樹脂具有選擇性。
紅磷阻燃劑對PA、PBT和PET有效。氮阻燃劑對含氧化合物有效，如PA、PBT、PET等。成核劑對聚丙烯有很好的作用；玻璃纖維耐熱改性對結晶塑料效果好，對無定形塑料效果差；炭黑填充的導電塑料在結晶樹脂中有很好的效果。
3、添加劑的形式
相同組成的不同形式的添加劑對改性有很大影響。
(1)助劑的形狀
纖維添加劑具有良好的增強效果。添加劑的纖維化程度可以用長徑比來表示。L/D越大，增強效果越好，這也是我們通過排氣孔加入玻璃纖維的原因。與粉末相比，熔融狀態有利於保持長徑比，降低纖維斷裂的概率。
球形添加劑增韌效果好，亮度高。硫酸鋇是典型的球形添加劑，所以硫酸鋇用於填充高光PP，硫酸鋇也可用於小範圍剛性增韌。
(2)添加劑的粒度
A.添加劑粒度對力學性能的影響
粒徑越小，填料的拉伸強度和沖擊強度越好。例如，20%不同粒度的矽灰石對PA6機械性能的影響如表3所示。
再比如，就沖擊強度而言，三氧化二銻粒徑每減小1 μ m，沖擊強度就會增加1倍。
B.添加劑粒度對阻燃性的影響
阻燃劑的粒徑越小，阻燃效果越好。例如，水合金屬氧化物和三氧化二銻的粒徑越小，達到相同阻燃效果的添加量越少。
再比如，在ABS中加入4%粒徑為45μm的三氧化二銻，與加入1%粒徑為0.03 μ m的三氧化二銻，阻燃效果相當。
C.添加劑粒度對配色的影響
著色劑的粒徑越小，著色力越高，遮蓋力越強，顏色越均勻。但是著色劑的粒徑並不是越小越好，有壹個極限值，不同性質的極限值不同。對於著色力，偶氮著色劑的極限粒度為0.65438±0 μm，酞菁著色劑的極限粒度為0.05微米..對於遮蓋力，著色劑的極限粒度約為0.05 μ m
D.添加劑粒度對電導率的影響
以炭黑為例，粒徑越小，越容易形成網狀導電通路，達到相同導電效果的炭黑添加量減少。然而，像著色劑壹樣，粒度也有壹個極限值。如果粒徑太小，容易聚集，不易分散，但效果不好。
(3)添加劑的表面處理
添加劑與樹脂的相容性好，以保證添加劑與樹脂按照預期的結構分散，保證設計指標的完成，並保證其在使用壽命內的長效性、抗抽出性、抗遷移性和抗沈澱性。例如，大多數配方要求添加劑與樹脂均勻分散，而對於阻隔配方，希望添加劑分布在樹脂的層中。除了表面活性劑等少數添加劑外，與樹脂良好的相容性是發揮其功效和增加用量的關鍵。因此，必須設法改善其相容性，如用增容劑或偶聯劑進行表面活化處理。
所有無機添加劑表面處理後，改性效果會有所提高。尤其是填料最為明顯，其他還有玻璃纖維、無機阻燃劑等。
表面處理主要以偶聯劑和相容劑為主，偶聯劑為矽烷、鈦酸酯和鋁酸酯，相容劑為與樹脂相對應的馬來酸酐接枝聚合物。
4.添加劑的合理添加
(1)有些添加劑要盡量多加。
具體如阻燃劑、增韌劑、磁粉、阻隔劑等。，加的越多越好。
(2)有些添加劑有最佳用量。
如導電添加劑，可在電氣路徑中形成，然後添加它們也達不到任何效果；再比如偶聯劑，可以塗在表面，加了沒用；另壹個例子是抗靜電劑，它可以在產品表面形成電荷釋放層。
5、添加劑與其他組分的關系
配方中選用的添加劑在發揮自身功能的同時，不應劣化或最低限度地影響其他添加劑的功效，最好能與其他添加劑產生協同作用。在壹個特定的配方中，可能會添加多種不同用途的添加劑，這些添加劑之間的關系非常復雜。有些添加劑有協同作用，有些則有拮抗作用。
5.1協同作用
協同作用是指塑料配方中兩種或兩種以上添加劑壹起添加的效果高於其單獨添加的平均值。
(1)在抗衰老配方中，具體的協同作用如下:
羥基鄰位取代基空間位阻不同的兩種酚類抗氧劑組合具有協同作用；
兩種不同結構和活性的胺類抗氧化劑的組合具有協同作用；
抗氧化性能不同的胺類和酚類抗氧劑的復合使用具有協同效應；
完全受阻酚類和亞磷酸酯類抗氧劑有協同作用；
半受阻酚與硫酯抗氧劑有協同作用，主要用於室內產品；
受阻酚類抗氧化劑和受阻胺光穩定劑；
受阻胺光穩定劑和磷抗氧化劑；
受阻胺光穩定劑和紫外線吸收劑。
(2)在阻燃劑配方中，有許多協同效應的例子，主要包括:
在鹵素/銻復合阻燃體系中，鹵素阻燃劑可以與Sb2O3反應生成SbX3，可以隔絕氧氣，從而增加阻燃效果。
在鹵/磷復合阻燃體系中，兩種阻燃劑還能反應生成PX3、PX2、POX3等高密度氣體，隔絕氧氣。另外，兩種阻燃劑分別在氣相和液相中可以相互促進，從而提高阻燃效果。
5.2對抗
拮抗是指塑料配方中兩種或兩種以上添加劑壹起添加時的效果低於單獨添加時的平均值。
(1)在抗老化塑料的配方中，有很多拮抗的例子，主要有:
HALS光穩定劑不能與硫醚輔助抗氧化劑壹起使用，因為硫醚產生的酸性成分會抑制HALS的光穩定性。
芳香胺類和受阻酚類抗氧劑壹般不與炭黑紫外線屏蔽劑壹起使用，因為炭黑能催化胺類或酚類的直接氧化，抑制抗氧化效果。
普通抗氧化劑與某些硫化物，尤其是多硫化物之間存在拮抗作用。原因還在於多硫化物有助於氧化。
如果HALS不能與酸性添加劑壹起使用，酸性添加劑會與堿性HALS發生反應，導致HALS失效；在酸性添加劑的存在下，通常只能選擇紫外線吸收劑。
(2)在阻燃塑料的配方中，也有對抗性的例子，主要包括:
鹵素阻燃劑和有機矽阻燃劑的組合會降低阻燃效果；紅磷阻燃劑和有機矽阻燃劑的復配也有拮抗作用。
(3)對抗的其他例子有:
鉛鹽添加劑不能與含硫化合物壹起使用，否則會造成鉛汙染。因此，硬脂酸鉛潤滑劑和硫醇有機錫決不能壹起加入PVC加工配方中；銅電纜的絕緣層不能使用硫醇錫穩定劑，否則會造成銅汙染；再比如含有大量吸油填料的填充配方中，要相應增加DOP、潤滑劑等油品添加劑的用量，以彌補被吸收的部分。
6.配方的成分應該混合均勻。
(1)有些組件應該分階段添加。
對於填料太多的配方，最好分兩次添加填料。第壹次在料鬥中，第二次在中間側進料口。PE如果加入150份氫氧化鋁，必須分兩次加入，否則無法造粒。
填料的偶聯劑處理，壹般要噴三遍才能分散均勻，偶聯效果好。
(2)合理安排投料順序
在PVC或填充母料的配方中，各種物料的投料順序非常重要。在填充母料的配方中，應先加入填料，混合加熱後可除去其中的水分，有利於後續的偶聯處理。在PVC配方中，外部潤滑劑應在後面加入，以免影響其他材料的均勻混合。
7.配方對其他屬性的負面影響
設計的配方不能惡化或最低限度地影響樹脂的基本物理機械性能，至少要保持原有的性能，最好能順便提高原有樹脂的某些性能。但客觀事實是，任何事物都有兩面性，壹個性能提高了，就可能降低其他性能，可謂顧此失彼。所以在設計配方的時候，壹定要綜合考慮，盡量不影響其他性能。比如高填充配方對復合材料的力學性能和加工性能影響很大，沖擊強度和拉伸強度大大降低，加工流動性變差。如果產品對復合材料的力學性能有具體要求，應在配方中進行具體補償，如添加彈性體材料彌補沖擊性能，添加潤滑劑改善加工性能等。
以下是壹些經常受到影響的表現。
(1)影響
大多數無機材料和壹些有機材料會降低配方的沖擊性能。為了補償沖擊強度，設計配方時需要加入彈性體。如填充體系中的PP/滑石粉/POE配方，阻燃體系中的ABS/十溴三氧化二銻/增韌劑配方。
(2)透明度
大部分無機材料對透明性有影響，選擇折射率與樹脂相近的無機材料對透明性的影響會小壹些。最近流行透明填充母料，主要用於HDPE塑料袋。添加特殊種類的滑石粉對透明度影響不大，但也不是絕對沒有影響。
有機材料也會影響透明性，比如PVC增韌，只有MBS不影響透明性，而CPE、EVA、ACR都影響其透明性。
在無機阻燃材料中，膠體五氧化二銻不影響透明性。
(3)顏色
有些樹脂本身是深色的，比如酚醛樹脂本身就是棕色的，導電樹脂比如聚苯胺本身就是黑色的。有些添加劑本身是有顏色的，比如碳黑、碳納米管、石墨、二硫化鉬，紅磷是暗紅色，各種著色劑五顏六色。
在設計配方時，壹定要註意添加劑的顏色和變色。有些添加劑顏色很深，會影響產品的顏色，很難加工淺色的產品。如果炭黑是黑色的，只能加工深色產品；其他的，如石墨、紅磷、二硫化鉬、金屬粉、工業渣等，都有各自的顏色，選擇時要註意。還有壹些添加劑本身是白色的，但在加工過程中由於高溫反應而變色。比如矽灰石本身是白色的，但是填充到樹脂裏加工後就變成了淺灰色。
(4)其他屬性
塑料的導熱性能壹般通過添加金屬和碳導熱劑來改性，但這些導熱劑也是導電劑，會提高導熱性能和導電性能，從而影響絕緣。熱傳導廣泛應用於需要絕緣的材料，如電路板、連接器、包裝材料等。為此，絕緣導熱只能添加絕緣導熱劑，如陶瓷金屬氧化物，而不能添加導電導熱劑。
8.配方應該是可加工的。
配方應保證適當的加工性能，以保證產品成型，且對加工設備和使用環境無不利影響。復合材料中的添加劑耐熱性好，在加工溫度下不會蒸發分解(交聯劑、引發劑、發泡劑除外)；添加劑的加入對樹脂原有的加工性能影響不大；加入的添加劑對設備的磨損和腐蝕應盡可能小，加工過程中不能釋放有毒氣體，損害加工人員的健康。
(1)流動性
大部分無機填料影響加工性能，如添加量大，需要相應添加加工改性劑以彌補流動性損失，如添加潤滑劑。
有機添加劑壹般會促進加工性能，如十溴二苯醚和四溴雙酚a阻燃劑，可以促進加工流動性，尤其是四溴雙酚a。
壹般的修改配方需要添加適量的潤滑劑。
(2)耐熱性
保證添加劑在加工過程中不分解，發泡劑、引發劑、交聯劑除外，因功能要求必須分解。還要註意以下幾點:
氫氧化鋁分解溫度低，不適合用於PP，只能用於PE。
四溴雙酚a分解溫度低，不適合用作ABS的阻燃材料。
大多數有機染料分解溫度低，不適合高溫加工的工程塑料。
香辛料的分解溫度較低，壹般在150℃以下，只能使用EVA等加工溫度低的樹脂作為載體。
改性塑料配方由於加工中剪切作用強，需要添加抗氧化劑，防止原料因熱分解而變黃。
9.塑料配方組分的環境保護
具體要求是配方中的各類添加劑對操作人員、設備、使用者和接觸環境無害。以前環保要求的範圍很小，只是對食品、藥品等接觸人體的部分無毒。現在要求高了，即使是間接接觸人體，也要對環境無汙染，比如土壤、水、大氣。
(1)人類衛生
樹脂和選用的添加劑應絕對無毒，或其含量應控制在規定範圍內。
(2)環境汙染
所選部件不得汙染環境。比如鉛鹽不能用於水管和電纜護套，因為成分會通過雨水從埋地水管和架空電纜護套滲入土壤，被農作物吸收，被後代吃掉。
幾種增塑劑DOA和DOP不能用於玩具和食品包裝膜。
鉛、鎘、六價鉻、汞等重金屬不能用，汙染土壤。
不能使用多溴聯苯和多溴二苯醚，導致二惡英和空氣汙染。
10，添加劑的價格和來源
在滿足上述要求的基礎上，配方價格越低越好。在添加劑的具體選擇上，對於同類添加劑壹定要選擇價格低廉的類型。如PVC穩定配方中，不應選用鉛鹽穩定劑；在阻燃劑配方中，可以選擇硼酸鋅，但不選擇三氧化二銻或氧化鉬。具體而言，應遵循以下原則:
盡可能選擇價格低廉的原材料——降低產品成本
盡量選擇有庫存的原材料——不要買。
盡可能選擇當地的原材料——低運輸成本可以減少庫存，節省流動資金。
盡可能選擇國產原料——進口原料受外匯、貿易政策、運輸時間等因素影響較大。
盡量選擇常用原料——新原料在經銷單位少，難買，性能不穩定。