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1、 常用塑料改性 简介 塑料改性是将通用树脂通过物理的 化学的 机械的方法 改善或增加其功能 在电 磁 光 热 耐老化 阻燃 机械性能等方面达到特殊环境条件下使用的功能 2 为了降低塑料制品的成本 一 塑料的分类 按用途分类 通用塑料 PE PP ABS PVC PS工程塑料 PA PC PPO 聚苯醚 POM 聚缩醛 聚酯类 其主要区分依据 耐温性的不同 一般通用塑料的耐热温度比较低 就PP相对高一些 也就100 左右 而工程塑料的耐热温度则相对要高 一般都要在200 或以上 二 改性技术 增强 增韧技术纤维增强是塑料改性的重要方法这一 镁盐晶须和玻璃纤维均能有效地提高聚丙烯的综合性能 以玻璃
2、纤维增强的聚丙烯具有较低的密度 低廉的价格以及可以循环使用等优点 目前正逐步取代工程塑料与金属在汽车仪表板 汽车车身和底盘零件中的应用 与玻璃纤维相比 镁盐晶须的模塑制品具有更高的精度 尺寸稳定性和表面光洁度 适用于制备各种形状复杂的部件 轻质高强度阻燃部件和电子电器部件 作为一种改性剂 镁盐晶须能大幅度提高聚丙烯的强度 刚度 抗冲击和阻燃性能 因此 镁盐晶须和玻璃纤维在聚丙烯改性中的应用越来越受到重视 二 改性技术 增强 增韧技术矿物质增强增韧是最为普遍的改性途径之一 向聚丙烯原料中添加的矿物质通常是碳酸钙 滑石粉 硅灰石 玻璃微珠 云母粉等 这些矿物质不仅可以在一定程度上改善聚丙烯材料的机
3、械性能和冲击韧性 降低聚丙烯材料的成型收缩率以加强其尺寸稳定性 并且由于矿物质与聚丙烯基体在成本上的巨大差别 可以大幅度降低聚丙烯材料的成本 矿物质增强增韧聚丙烯是所有改性聚丙烯材料在家用电器中应用最广泛的一种 目前 波轮洗衣机和滚筒洗衣机的内筒一般使用的都是矿物质增强增韧聚丙烯材料 以代替早期的不锈钢内筒 聚丙烯材料经矿物质增强增韧后 可克服其原有的强度不足 光泽度不好 收缩太大等问题 二 改性塑料的种类 增强增韧树脂类增强增韧树脂类主要分为耐候增韧PP专用料 玻纤增强热塑性塑料等产品 1 耐候增韧PP专用料 耐候增韧PP专用料是一种具有工程塑料特性的聚丙烯新材料 具有低温韧性好 成型收缩率
4、小 刚性高 耐候性强等优点 主要用于需耐气候 紫外线的户外环境 其主要消费群体有家电企业 汽车零部件企业等 2 玻纤增强热塑性塑料类 玻纤增强热塑性塑料类产品主要有玻纤增强AS ABS 玻纤增强PP 玻纤增强尼龙 玻纤增强PBT PET 玻纤增强PC 玻纤增强PPE PPS等产品 其主要消费群体有电脑配件企业 机械零部件企业 电动工具企业 灯具企业等 二 改性塑料的种类 功能色母类功能色母类主要是指高抗冲聚苯乙烯增韧阻燃色母料 该母料与HIPS 高抗冲聚苯乙烯树脂 按一定的比例 1 2 1 30 混合注塑的制品能满足UL94 IEC 65和GB8898等标准对电器 电子产品不同的阻燃要求 同时
5、还可以改善HIPS树脂的韧性 加工流动性和脱模性 赋予HIPS树脂颜色 既降低生产成本又提高产品品质 高抗冲聚苯乙烯增韧阻燃色母料的主要消费群体有电视机制造企业 音响厂等 主要用于制造电子 电器产品的外壳 二 改性技术 阻燃技术卤素阻燃剂 高聚物的阻燃技术 当前卤素租让及主要以添加型溴系阻燃剂为主 常用的有十溴二苯醚 十溴二苯乙烷 八溴醚 四溴双酚A 六溴环十二烷等 其中尤以十溴二苯使用量为最大 溴化环氧树脂由于具有优良的熔流速率 较高的阻燃效率 优异的热稳定性和光稳定性 又能使被阻燃材料具有良好的物理机械性能 不起霜 从而被广泛地应用于PBT PET ABS 尼龙66等工程塑料 热塑性塑料以
6、PC ABS塑料合金的阻燃处理中 二 改性技术 阻燃技术硅系列阻燃剂国内生产品种和生产量都很小 使用较多的硅酮聚合物是一种透明 粘稠的聚硅氧烷聚合物 它可通过类似于互穿聚合物网络 IPN 限制硅添加剂的流动性 因而使它不致于迁移至被阻燃聚合物的表面 作为阻燃剂的硅酮聚合物 通常与一种或多种协同剂并用 这些协同剂有 A族有机金属盐 如硬脂酸镁 聚磷酸铵 PPA 与季戊四醇的混合物 氢氧化铝 ATH 等 硅铜聚合物不论是用做添加剂或者是作为共聚物的组成 均能改善有机塑料的低温抗冲击强度 二 改性技术 阻燃技术磷系阻燃剂 在磷系阻燃剂 主要有红磷 聚磷酸胺 磷胺 磷酸三甲苯酯等 中 有机磷系的品种大
7、都是油液状 在高聚物加工过程中不易添加 一般在聚氨酯泡沫 变压器油 纤维素树脂 天然和合成橡胶中使用 而无机磷系中的红磷 是纯阻燃元素 阻燃效果好 但它色泽鲜艳 因而应用受部分限制 红磷的应用要注意微粒化和表面包覆 这样使它在高聚物中有较好的分散性 与高聚物的相容高性好 不易迁移 能长久保持高聚物难燃性能 二 改性技术 阻燃技术三嗪系阻燃剂主要是三聚氰胺及其衍生物 这类阻燃剂有多重反应功能 有优异的热稳定性 耐久性和耐候性 阻燃效果好 与高聚物相容性也好 因此应用面也广 常用的有三聚氰胺 三聚氰胺氰尿酸盐 MCA 等 无机阻燃剂是根据其化学结构习惯分出的一类阻燃剂 包括氢氧化铝 氢氧化镁 氧化
8、锑及硼酸锌等 需要说明的是历来有人将三氧化二锑归于这一类 但严格来讲 三氧化二锑本身不是阻燃剂 它只是与卤素类阻燃剂合用的协同效剂 二 改性技术 阻燃树脂类阻燃树脂类主要分为阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂 阻燃聚丙烯树脂 阻燃ABS树脂等 上述产品又根据阻燃等级分为UL94V0级 UL94V1级 UL94V2级以及UL94HB级等不同的阻燃规格 相对于普通的塑料 阻燃塑料产品可大大减少发生短路 过载 水浸等情况时产生火灾的风险 阻燃树脂类产品的主要消费群体有 电视机制造企业 电脑制造企业 办公电器 打印机 复印机 传真机等 企业 灯饰企业 电工企业 音响厂等 主要用于制造各种产品的外壳 内部零件 周边
9、器材 接插件 配电盘 插头 等 二 改性塑料的种类 UL认证即美国保险商实验所进行的各种认证的总称 UL关于塑料燃烧性的认证方法有两种 一种是我们通常看到最多的UL 94V0 V1 V2 V5 这是垂直燃烧的测试方法 另一种是我们一般很少见到的UL94HB 这是水平测试的方法 可燃性UL94等级是应用最广泛的塑料材料可燃性能标准 它用来评价材料在被点燃后熄灭的能力 塑料阻燃等级由HB V 2 V 1向V 0逐级递增 二 改性塑料的种类 HB UL94标准中最底的阻燃等级 要求对于3到13毫米厚的样品 燃烧速度小于40毫米每分钟 小于3毫米厚的样品 燃烧速度小于70毫米每分钟 或者在100毫米的
10、标志前熄灭 V 2 对样品进行两次10秒的燃烧测试后 火焰在60秒内熄灭 可以有燃烧物掉下 V 1 对样品进行两次10秒的燃烧测试后 火焰在60秒内熄灭 不能有燃烧物掉下 V 0 对样品进行两次10秒的燃烧测试后 火焰在30秒内熄灭 不能有燃烧物掉下 二 改进技术 纳米复合技术科研人员发现 当微粒达到纳米量级时会出现一种新奇现象 它的周期性边界被破坏 从而使其声 光 电 磁 热力学等性能呈现出与传统材料的极大差异 根据纳米材料的结构特点 把不同材料在纳米尺度下进行合成与组合 可以形成各种各样的纳米复合材料 例如纳米功能塑料 为满足一些行业的特殊需求 用纳米技术改变传统塑料的特性 呈现出优异的物
11、理性能 强度高 耐热性强 重量更轻 随着汽车应用塑料数量越来越多 纳米塑料很可能会普遍应用在汽车上 这些纳米功能塑料最引起汽车业内人士注意的有阻燃塑料 增强塑料 抗紫外线老化塑料 抗菌塑料等 二 改进技术 纳米复合技术增强塑料是在塑料中填充经表面处理的纳米级无机材料蒙脱土 CaCO3 SiO2等 这些材料对聚丙烯的分子结晶有明显的聚敛作用 可以使聚丙烯等塑料的抗拉强度 抗冲击韧性和弹性模量上升 使塑料的物理性能得到明显改善 增强增韧塑料可以代替金属材料 由于它们比重小 重量轻 因此广泛用于汽车上可以大幅度减轻汽车重量 达到节省燃料的目的 这些用纳米技术改性的增强增韧塑料 可以用于汽车上的保险杠
12、 座椅 翼子板 顶蓬盖 车门 发动机盖 行李舱盖等 某至还可用于变速器箱体 齿轮传动装置等一些重要部件 二 改进技术 热塑性弹性体技术热塑性弹性体简称TPE TPR 以SEBS SBS为基材 是一类具有通用塑料加工性能 但产品有着类似交联橡胶性能的高分子合金材料 在多材料模塑中 热塑性弹性体有4个基本的类型 即苯乙烯嵌段共聚物 SBC 热塑性硫化胶 TPV 热塑性聚氨酯 TPU 和共聚多酯 COPE 热塑性聚氨酯弹性体是第一个能够运用热塑性工艺加工的弹性体 有聚酯和聚醚两种类型 聚酯型具有较高的机械性能 聚醚型比聚酯型具有较好的水解稳定性和低温韧性 聚氨酯橡胶具有良好的耐磨性 添加剂可以提高耐
13、候性 尺寸稳定性和耐热性 减少摩擦或增加阻燃性 它们在各硬度等级产品中具有很广泛的应用 涉及汽车密封件和垫圈 稳定杆套 医用导管 起博器和人造心脏装置 手机天线齿轮 滑轮 链轮 滑槽衬里 纺织机械部件 脚轮 垫圈 隔膜 联轴器和减振部件 二 改进技术 热塑性弹性体技术共聚多酯弹性体具有良好的动态性能 高模数 高伸长和撕裂强度 还有在高温和低温条件下具有良好的抗挠屈疲劳性 通过组合紫外线稳定剂或炭黑可以提高耐候性 耐无氧化酸性 一些脂族烃 芳烃燃料 碱性溶液 液压流体的性能表现为良好甚至优异 然而 无极性材料 如强无机酸和碱 氯化溶剂 苯酚类和甲酚会使聚酯降解 共聚多酯在一般情况下比热塑性弹性体
14、昂贵 应用于弹性联轴器 隔 齿轮 波纹管垫环 保护套 密封件 运动鞋鞋底 电气接头 扣件 旋钮和衬套中 二 改进技术 热塑性弹性体技术2007年世界热塑性弹性体 TPE 消费超过230万吨 总产值超过110亿美元 2001 2007年间世界消费保持年均6 5 的增长率 其中 北美消费平均增幅为5 7 欧洲为4 4 拉丁美洲则以两位数速率快速增长 亚太地区年均增幅大于8 高速的增长将带动各行各业对TP巨的使用 汽车和日用品消费是拉动热塑性弹性体消费增长的主要因素 不同品种的热塑性弹性体增长率不相同 目前 热塑性聚氨酯应用以年均6 3 的速率增长 主要应用于汽车业预计未来热塑性聚氨酯在日用品和体育
15、用品上应用会有所突破 二 改进技术 反应接枝改性在由一种或几种单体组成的聚合物的主链上 通过一定的途径接上由另一种单体或几种单体组成的支链的共聚反应 是高聚物改性技术中最易实现的一种化学方法 马来酸酐接枝改性聚合物一般采用双螺杆挤出机熔融接枝法制备 其系类品种包括聚乙烯 PE g MAH 聚丙烯 PP g MAH ABS ABS g MAH POE POE g MAH EPDM EPDM g MAH 等 其操作工艺简单 生产成本低 产品质量稳定等特点 其中产品MAH接枝率在0 5 2 5 范围内可调 其他力学性能指标优良 可广泛用作各类非极性聚合物 如PE PP等 与极性聚合物 如PC PET
16、 PA等 其混改性时的相容剂等 二 改进技术 共混与塑料合金技术塑料共混改性指在一种树脂中掺入一种或多种其他树脂 包括塑料和橡胶 从而达到改变原有树脂性能的一种改性方法 氟塑料合金是采用国内现有的超高分子量聚全氟乙丙烯 FER 为主要原料 与四氟乙烯加填料直接共混 用物理方法制造的 此材料性能超过了世界公认的 塑料王 聚四氟乙烯 二 改性塑料的种类 塑料合金类塑料合金类主要分为PC合金产品 PVC合金产品以及聚酯合金产品等 PC合金产品具有冲击强度高 抗蠕变性 耐热 吸水率低 无毒 介电性优良等特点 主要应用于汽车仪表面板 计算机和办公室自动化设备 电动工具外壳 蜂窝电话等 PC合金的主要消费群体有 电工企业 计算机制造企业 办公电器 打印机 复印机 传真机等 企业 汽车配件厂等 二 改性塑料的种类 塑料合金类PVC ABS合金是以PVC和ABS为基体 添加增韧剂 润滑剂 稳定剂 阻燃剂等多种改性剂生产而成 具有优异的力学性能 耐候性能 加工流变性能 制品表面光泽好 注塑 挤出效果好 是一种性价比极为优异的合金材料 PVC ABS合金可以替代阻燃耐候ABS PC等 广泛应用于家电外壳
