技術(shù)支持
Technical Support
改性塑料
簡(jiǎn)介
一、塑料的添加劑 二、改性塑料中填充材料的分散狀態(tài)及其形成 填充改性塑料的性能除了與主要組分基體樹脂的性質(zhì)以及填充材料的性質(zhì)、形態(tài)、尺寸、濃度密切相關(guān)外，填充材料的分散狀態(tài)：基體樹脂的高分子聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、織態(tài)結(jié)構(gòu)：填充材料與樹脂界面結(jié)構(gòu)也有很大的影響。下面主要討論填充材料的分散狀態(tài)。
分散狀態(tài)
1. 無機(jī)粒子添加到聚合物熔體中經(jīng)過螺桿或其他機(jī)械剪切作用，可能形成三種無機(jī)粒子分散的微觀結(jié)構(gòu)狀態(tài)。1無機(jī)粒子在聚合物中形成第二聚集態(tài)結(jié)構(gòu)。在這種情況下，如果無機(jī)粒子的粒徑足夠小粒子間界面結(jié)合良好，無機(jī)粒子如同剛性鏈條一樣對(duì)聚合物起著增強(qiáng)作用，這種分散狀態(tài)具有很好的增強(qiáng)效果。如膠體二氧化硅和炭黑之所以對(duì)橡膠有增強(qiáng)作用，其中一個(gè)重要作用是他們?cè)谙鹉z中形成了這種第二聚集態(tài)結(jié)構(gòu)。2無機(jī)粒子以無規(guī)的分散狀態(tài)存在，有的聚集成團(tuán)，有的以個(gè)別分散形式存在。這種分散狀態(tài)既不能增強(qiáng)也不能增韌。由于粉團(tuán)中粒子間的相互作用很弱，將成為填充材料中最為薄弱的環(huán)節(jié)。3無機(jī)粒子均勻而個(gè)別地分散在基體樹脂中。在這種情況下，無論粒子與基體樹脂間有無良好的界面結(jié)合，都會(huì)產(chǎn)生一定的增強(qiáng)增韌效果。為了獲得增強(qiáng)增韌的填充改性塑料，希望是第三種分散狀態(tài)。2. 無機(jī)粉粒狀填充材料能否個(gè)別地均勻分散于基體樹脂中與多種因素有關(guān)。在加工條件固定的情況下?與無機(jī)粒子的比表面積、表面自由能、表面極性樹脂的表面極性樹脂熔體的黏度?無機(jī)粒子與基體樹脂間的相互化學(xué)作用等有關(guān)。從填充改性預(yù)期的效果來看無機(jī)粒子尺寸越小越好。但尺寸越小表面能越高，自凝聚能力越強(qiáng)，越難均勻分散。因表面能及高速運(yùn)動(dòng)碰撞摩擦下產(chǎn)生靜電而凝聚成一個(gè)個(gè)粉團(tuán)。這種凝聚體在后序的混煉加工及成型加工中靠機(jī)械剪切力是再也打不開的，就呈現(xiàn)上述第二種分散狀態(tài)成為改性塑料中最不愿意看到的“白點(diǎn)”。
填充物態(tài)
粉粒狀是屬于長/徑比近似為1的填充材料的分散狀態(tài)，長/徑比較大的填充材料是指短纖維狀、針狀、薄片狀的填充材料。這類材料分散問題，有兩個(gè)層次，其一、分散的均勻性;其二、取向。 由于這類填充材料長、徑明顯的不對(duì)稱性，其填充改性塑料成型加工制品時(shí)，物料的流動(dòng)總會(huì)產(chǎn)生填充劑不同程度的取向分布。其取向有兩種情況也伴隨有兩種取向狀態(tài)。加壓下，物料不發(fā)生大流動(dòng)狀態(tài)下的填充材料取向。加壓下各個(gè)填料個(gè)體順著把各個(gè)部位所受的壓力差盡可能平均化的方向運(yùn)動(dòng)使得最大面積上接受壓力導(dǎo)致填充材料方向與壓力方向成直角的方向取向。在制品同一層上填充材料的取向是隨機(jī)的基本上是屬于二維取向狀態(tài)。
改進(jìn)技術(shù)
一、增強(qiáng)技術(shù)
纖維增強(qiáng)是塑料改性的重要方法這一，鎂鹽晶須和玻璃纖維均能有效地提高聚丙烯的綜合性能。以玻璃纖維增強(qiáng)的聚丙烯具有較低的密度，低廉的價(jià)格以及可以循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)，正逐步取代工程塑料與金屬在汽車儀表板，汽車車身和底盤零件中的應(yīng)用：與玻璃纖維相比，鎂鹽晶須的模塑制品具有更高的精度，尺寸穩(wěn)定性和表面光潔度，適用于制備各種形狀復(fù)雜的部件，輕質(zhì)高強(qiáng)度阻燃部件和電子電器部件。作為一種改性劑，鎂鹽晶須能大幅度提高聚丙烯的強(qiáng)度，剛度，抗沖擊和阻燃性能。因此，鎂鹽晶須和玻璃纖維在聚丙烯改性中的應(yīng)用越來越受到重視。
二、增韌技術(shù)
礦物質(zhì)增強(qiáng)增韌是最為普遍的改性途徑之一。向聚丙烯原料中添加的礦物質(zhì)通常是碳酸鈣，滑石粉，硅灰石，玻璃微珠，云母粉等。這些礦物質(zhì)不僅可以在一定程度上改善聚丙烯材料的機(jī)械性能和沖擊韌性，降低聚丙烯材料的成型收縮率以加強(qiáng)其尺寸穩(wěn)定性，并且由于礦物質(zhì)與聚丙烯基體在成本上的巨大差別，可以大幅度降低聚丙烯材料的成本。礦物質(zhì)增強(qiáng)增韌聚丙烯是所有改性聚丙烯材料在家用電器中應(yīng)用最廣泛的一種。波輪洗衣機(jī)和滾筒洗衣機(jī)的內(nèi)筒一般使用的都是礦物質(zhì)增強(qiáng)增韌聚丙烯材料，以代替早期的不銹鋼內(nèi)筒。聚丙烯材料經(jīng)礦物質(zhì)增強(qiáng)增韌后，可克服其原有的強(qiáng)度不足，光澤度不好，收縮太大等問題。這種改性聚丙烯除了用于制作洗衣機(jī)的內(nèi)筒以外，還被用于制作波輪和取衣口等部件，僅海爾集團(tuán)對(duì)其每年的用量就在1700噸左右(每個(gè)洗衣機(jī)內(nèi)筒約重2kg)。這種材料的礦物質(zhì)添加量高達(dá)40%，其拉伸強(qiáng)度達(dá)33Mpa，斷裂伸長率可達(dá)90%以上，缺口沖擊強(qiáng)度約為10KJ/m2。微波爐的很多部件也采用礦物質(zhì)增強(qiáng)增韌聚丙烯材料制造。由于礦物質(zhì)的加入，可以在聚丙烯材料本身較高的耐熱溫度的基礎(chǔ)上，使其耐熱溫度進(jìn)一步得到提高，以適應(yīng)微波爐對(duì)高溫的要求。例如，微波爐門體的密封條，微波爐揚(yáng)聲器喇叭口，喇叭支架等都采用了這種改性的聚丙烯材料。冰箱上的擱物架也基本采用了礦物質(zhì)增強(qiáng)增韌聚丙烯材料，由于與玻璃面板可進(jìn)行整體注塑，從而很好地解決了原來ABS材料的面板沁水問題。
三、填充改性
新型高填充玻纖改性塑料，它可克服常規(guī)玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料的缺陷。這種材料的基體是高溫?zé)崴苄运芰先缫壕Ь酆衔铮勖秧浚勖氧啺泛途郾搅蛎选Ｔ诓＠w填充量在80%時(shí)，改性材料但仍能操持良好的可加工性。用新材料生產(chǎn)的部件具有耐磨損和耐溫變的良好特性。這種新材料可與塑料和金屬粘合，適用于表面摸塑設(shè)備加工，潛在的應(yīng)用包括汽車和燃料系統(tǒng)部件，軸承，電子零部件，抗刮傷外殼等，這種玻璃增強(qiáng)物的輔加效益是阻燃性好，能回收利用，高度耐熱和尺寸穩(wěn)定等。
四、共混與塑料合金技術(shù)
塑料共混改性指在一種樹脂中摻入一種或多種其他樹脂(包括塑料和橡膠)，從而達(dá)到改變?cè)袠渲阅艿囊环N改性方法。氟塑料合金是采用國內(nèi)現(xiàn)有的超高分子量聚全氟乙丙烯(FER)為主要原料，與四氟乙烯加填料直接共混，用物理方法制造的，此材料性能超過了世界公認(rèn)的“塑料王”聚四氟乙烯。
五、阻燃技術(shù)
高聚物的阻燃技術(shù)，當(dāng)前主要以添加型溴系阻燃劑為主，常用的有十溴二苯醚、八溴醚、四溴雙酚A、六溴環(huán)十二烷等，其中尤以十溴二苯使用量為最大，溴化環(huán)氧樹脂由于具有優(yōu)良的熔流速率，較高的阻燃效率，優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性，又能使被阻燃材料具有良好的物理機(jī)械性能，不起霜，從而被廣泛地應(yīng)用于PBT、PET、ABS、尼龍66等工程塑料，熱塑性塑料以PC/ABS塑料合金的阻燃處理中。阻燃劑家族中的其他品種有磷系、三嗪系、硅系、膨脹型、無機(jī)型等，這些阻燃劑在各種不同使用領(lǐng)域發(fā)揮著各自獨(dú)特的阻燃效果。在磷系阻燃劑中，有機(jī)磷系的品種大都是油液狀，在高聚物加工過程中不易添加，一般在聚氨酯泡沫、變壓器油、纖維素樹脂、天然和合成橡膠中使用。而無機(jī)磷系中的紅磷，是純阻燃元素，阻燃效果好，但它色澤鮮艷，因而應(yīng)用受部分限制。紅磷的應(yīng)用要注意微粒化和表面包覆，這樣使它在高聚物中有較好的分散性，與高聚物的相容高性好，不易遷移，能長久保持高聚物難燃性能。
六、納米復(fù)合技術(shù)
科研人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)微粒達(dá)到納米量級(jí)時(shí)會(huì)出現(xiàn)一種新奇現(xiàn)象，它的周期性邊界被破壞，從而使其聲、光、電、磁、熱力學(xué)等性能呈現(xiàn)出與傳統(tǒng)材料的極大差異。根據(jù)納米材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，把不同材料在納米尺度下進(jìn)行合成與組合，可以形成各種各樣的納米復(fù)合材料，例如納米功能塑料。一般塑料常用的種類有PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PVC(聚氯乙烯)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、PA(聚酰胺)、PC(聚碳酸酯)、PS(聚苯乙烯)等幾十種，為滿足一些行業(yè)的特殊需求，用納米技術(shù)改變傳統(tǒng)塑料的特性，呈現(xiàn)出優(yōu)異的物理性能，強(qiáng)度高，耐熱性強(qiáng)，重量更輕。隨著汽車應(yīng)用塑料數(shù)量越來越多，納米塑料很可能會(huì)普遍應(yīng)用在汽車上。這些納米功能塑料最引起汽車業(yè)內(nèi)人士注意的有阻燃塑料、增強(qiáng)塑料、抗紫外線老化塑料、抗菌塑料等。增強(qiáng)塑料是在塑料中填充經(jīng)表面處理的納米級(jí)無機(jī)材料蒙脫土、CaCO3、SiO2等，這些材料對(duì)聚丙烯的分子結(jié)晶有明顯的聚斂作用，可以使聚丙烯等塑料的抗拉強(qiáng)度，抗沖擊韌性和彈性模量上升，使塑料的物理性能得到明顯改善。增強(qiáng)增韌塑料可以代替金屬材料，由于它們比重小，重量輕，因此廣泛用于汽車上可以大幅度減輕汽車重量，達(dá)到節(jié)省燃料的目的。這些用納米技術(shù)改性的增強(qiáng)增韌塑料，可以用于汽車上的保險(xiǎn)杠、座椅、翼子板、頂蓬蓋、車門、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、行李艙蓋等，某至還可用于變速器箱體，齒輪傳動(dòng)裝置等一些重要部件。
七、熱塑性彈性體技術(shù)
熱塑性彈性體簡(jiǎn)稱TPE/TPR，以SEBS、SBS為基材，是一類具有通用塑料加工性能，但產(chǎn)品有著類似文聯(lián)橡膠性能的高分子合金材料。在多材料模塑中，熱塑性彈性體有4個(gè)基本的類型，即苯乙烯嵌段共聚物(SBC)、熱塑性硫化膠(TPV)、熱塑性聚氨酯(TPU)和共聚多酯(COPE)。熱塑性聚氨酯彈性體是第一個(gè)能夠運(yùn)用熱塑性工藝加工的彈性體。有聚酯和聚醚兩種類型，聚酯型具有較高的機(jī)械性能，聚醚型比聚酯型具有較好的水解穩(wěn)定性和低溫韌性。聚氨酯橡膠具有良好的耐磨性、添加劑可以提高耐候性，尺寸穩(wěn)定性和耐熱性，減少摩擦或增加阻燃性，它們?cè)诟饔捕鹊燃?jí)產(chǎn)品中具有很廣泛的應(yīng)用，涉及汽車密封件和墊圈，穩(wěn)定桿套，醫(yī)用導(dǎo)管、起博器和人造心臟裝置、手機(jī)天線齒輪、滑輪、鏈輪、滑槽襯里、紡織機(jī)械部件、腳輪、墊圈、隔膜、聯(lián)軸器和減振部件。共聚多酯彈性體具有良好的動(dòng)態(tài)性能、高模數(shù)、高伸長和撕裂強(qiáng)度，還有在高溫和低溫條件下具有良好的抗撓屈疲勞性。通過組合紫外線穩(wěn)定劑或炭黑可以提高耐候性，耐無氧化酸性、一些脂族烴、芳烴燃料、堿性溶液、液壓流體的性能表現(xiàn)為良好甚至優(yōu)異;然而，無極性材料，如強(qiáng)無機(jī)酸和堿、氯化溶劑、苯酚類和甲酚會(huì)使聚酯降解，共聚多酯在一般情況下比熱塑性彈性體昂貴，應(yīng)用于彈性聯(lián)軸器、隔、齒輪、波紋管墊環(huán)、保護(hù)套、密封件、運(yùn)動(dòng)鞋鞋底、電氣接頭、扣件、旋鈕和襯套中。2007年世界熱塑性彈性體(TPE)消費(fèi)超過230萬噸，總產(chǎn)值超過110億美元，2001-2007年間世界消費(fèi)保持年均6.5%的增長率。其中，北美消費(fèi)平均增幅為5.7%，歐洲為4.4%，拉丁美洲則以兩位數(shù)速率快速增長，亞太地區(qū)年均增幅大于8%。高速的增長將帶動(dòng)各行各業(yè)對(duì)TP巨的使用，汽車和日用品消費(fèi)是拉動(dòng)熱塑性彈性體消費(fèi)增長的主要因素，不同品種的熱塑性彈性體增長率不相同。熱塑性聚氨酯應(yīng)用以年均6.3%的速率增長，主要應(yīng)用于汽車業(yè)預(yù)計(jì)未來熱塑性聚氨酯在日用品和體育用品上應(yīng)用會(huì)有所突破。
八、反應(yīng)接枝改性
在由一種或幾種單體組成的聚合物的主鏈上，通過一定的途徑接上由另一種單體或幾種單體組成的支鏈的共聚反應(yīng)。是高聚物改性技術(shù)中最易實(shí)現(xiàn)的一種化學(xué)方法。馬來酸酐接枝改性聚合物一般采用雙螺桿擠出機(jī)熔融接枝法制備，其系類品種包括聚乙烯(PE-g-MAH)、聚丙烯(PP-g-MAH)、ABS(ABS-g-MAH)、POE(POE-g-MAH)、EPDM(EPDM-g-MAH)等，其操作工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等特點(diǎn)。其中產(chǎn)品MAH接枝率在0.5~2.5%范圍內(nèi)可調(diào)，其他力學(xué)性能指標(biāo)優(yōu)良。可廣泛用作各類非極性聚合物(如PE、PP等)與極性聚合物(如PC、PET、PA等)其混改性時(shí)的相容劑等。納米碳酸鈣是一種十分重要的無機(jī)增韌增強(qiáng)功能性填料，被廣泛地應(yīng)用在塑料、橡膠、涂料和造紙等工業(yè)領(lǐng)域，為降低納米碳酸鈣表面高勢(shì)能、調(diào)節(jié)疏水性、提高與基料之間的潤濕性和結(jié)合力、改善材料性能，須對(duì)納米碳酸鈣進(jìn)行表面改性常用的碳酸鈣表面改性方法主要以脂肪酸(鹽)，鈦酸酯，鋁酸酯等偶聯(lián)劑在碳酸鈣表面進(jìn)行化學(xué)改性，從而使改性碳酸鈣填充的聚合物沖擊強(qiáng)度得到較大的提高，為了提高無機(jī)填料與有機(jī)基體之間的相容性，用高分子有機(jī)物對(duì)無機(jī)填料進(jìn)行表面接枝改性是一種常用方法。Takao Nakatsuka 以磷酸鹽改性超細(xì)CaC03表面，然后與聚異丁烯酸接枝，P.Godard采用羧酸吸附和聚丁基丙烯酸接枝對(duì)CaC03表面改性，與丙稀單體混合后通過聚合制備了性能較好的PP/CaC03復(fù)合材料。
掃描訪問手機(jī)版
Copyright ? 2022 南通明陽塑膠有限公司