改性塑料技術(shù)分析、對(duì)比

時(shí)間：2019-07-29 00:00:00 瀏覽次數(shù)：1271 作者：

該成果在解決高分子材料同時(shí)增強(qiáng)增韌的科學(xué)難題方面獲得重要突破，在國(guó)內(nèi)首次成功地制備出超高韌性聚烯烴工程塑料，為大品種通用塑料升級(jí)。

（1）纖維增強(qiáng)
　　長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料（UCRT）是新型輕質(zhì)高強(qiáng)度工程結(jié)構(gòu)材料，因其重量輕、價(jià)廉、易于回收重復(fù)利用，在汽車(chē)上的應(yīng)用發(fā)展很快。用天然纖維如亞麻、劍麻增強(qiáng)塑料制造車(chē)身零件，在汽車(chē)行業(yè)已經(jīng)得到認(rèn)可。一方面是由于天然纖維是環(huán)保材料，另一方面植物纖維比玻纖輕40%，減輕車(chē)重可降低油耗。用亞麻增強(qiáng)PP制作車(chē)身底板，材料的拉伸強(qiáng)度比鋼要高，剛度不低于玻纖增強(qiáng)材料，制件更易于回收。英國(guó)用纖維增強(qiáng)塑料制造的傳動(dòng)軸，重量減輕50%-60%，抗扭性比鋼大1.0倍，彎曲剛度大1.5倍。塑料彈簧可明顯減輕重量。用碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）制造的板簧為14kg，減輕重量76%。在美國(guó)、日本、歐洲都已使用板簧、圓柱形螺旋彈簧實(shí)現(xiàn)了纖維增強(qiáng)塑料化，除具有明顯的防振和降噪效果外，還達(dá)到輕量化的目的。
　?。?）增韌技術(shù)
　　高分子結(jié)構(gòu)材料的剛度（包括強(qiáng)度）和韌性是相互制約的兩項(xiàng)最重要的性能指標(biāo)。因此，增強(qiáng)剛度的同時(shí)增強(qiáng)增韌的研究一直是高分子材料科學(xué)的難題。中科院化學(xué)研究所高分子共混填充增強(qiáng)增韌新途徑，該成果在解決高分子材料同時(shí)增強(qiáng)增韌的科學(xué)難題方面獲得重要突破，在國(guó)內(nèi)首次成功地制備出超高韌性聚烯烴工程塑料，為大品種通用塑料升級(jí)，為工程塑料以及工程塑料進(jìn)一步高性能化提供了新途徑。教育部超重力工程技術(shù)研究中心研制成功國(guó)家“863”計(jì)劃項(xiàng)目—“納米CaCO3塑料增韌母料及其制備技術(shù)”。這種母料可使PVC增韌改性，主要應(yīng)用于PVC門(mén)窗異型材生產(chǎn)，也可應(yīng)用于PVC管材、板材等其他硬制品的生產(chǎn)。從發(fā)展趨勢(shì)看，PVC塑料門(mén)窗大有全面取代鋼窗和木質(zhì)門(mén)窗之勢(shì)。目前國(guó)內(nèi)PVC門(mén)窗異型材年生產(chǎn)能力為100萬(wàn)t，且呈不斷上升之勢(shì)。采用納米CaCO3塑料增韌母料生產(chǎn)PVC門(mén)窗異型材，不僅可以全面提高產(chǎn)品性能，而且每噸異型材成本可降低100多元。同時(shí)，其應(yīng)用領(lǐng)域還將向PP、ABS等塑料材料中擴(kuò)展。采用納米CaCO3對(duì)PVC進(jìn)行增韌改性是近年發(fā)展起來(lái)的非彈性體增韌塑料技術(shù)（無(wú)機(jī)剛性粒子增韌塑料技術(shù)），國(guó)內(nèi)尚處于研究階段。直接添加納米CaCO3會(huì)出現(xiàn)兩大問(wèn)題：一是納米粒子會(huì)在塑料基體中聚結(jié)，以至于分散不均勻，影響增韌效果；二是由于納米CaCO3顆粒微小，極易產(chǎn)生粉塵，影響環(huán)境。而納米CaCO3塑料增韌母料及其制備技術(shù)的成功研制，有效地解決了國(guó)內(nèi)外同一研究領(lǐng)域中所面臨的這兩大難題。
　　（3）填充改性（粉體填充）
　　塑料填充改性自二十世紀(jì)八十年代初投入市場(chǎng)以來(lái)，由于其價(jià)格低廉、產(chǎn)品性能優(yōu)異，并改善塑料制品的某些物理特性，可替代合成樹(shù)脂，且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、投資較小、具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。星期填充改性的無(wú)機(jī)粉體材料表面改性劑從硬脂酸到偶聯(lián)劑，收到了一定的效果，而偶聯(lián)劑有硅烷、鈦酸酯、鋁酸酯、硼酸酯、磷酸酯等品種紛紛涌現(xiàn)?；鄢Ｓ糜谔畛渚郾?。滑石粉具有薄片構(gòu)型的片狀結(jié)構(gòu)特征，因此粒度較細(xì)的滑石粉可用作聚丙烯的補(bǔ)強(qiáng)填充劑。在聚丙烯的改性體系中，加人超細(xì)滑石粉母料不但能夠顯著的提高聚丙烯制品的剛性、表面硬度、耐熱蠕變性、電絕緣性、尺寸穩(wěn)定性，還可以提高聚丙烯的沖擊強(qiáng)度。在聚丙烯中添加少量的滑石粉還能起到成核劑的作用，提高聚丙烯的結(jié)晶性，從而使聚丙烯各項(xiàng)機(jī)械性能得以提高，由于提高了聚丙烯的結(jié)晶性，細(xì)化晶粒，也就提高了聚丙烯的透明性。填充20%和40%超細(xì)滑石粉的聚丙烯復(fù)合材料，不論是在室溫和高溫下，都能夠顯著提高聚丙烯的剛性和高溫下的耐蠕變性能。對(duì)于聚乙烯吹塑薄膜來(lái)說(shuō)，填充超細(xì)滑石粉母料比其他填料好，易成型、工藝性好。
　?。?）共混改性
　　塑料共混改性是指在一種樹(shù)脂中摻入一種或多種其它樹(shù)脂（包括塑料和橡膠），從而達(dá)到改變?cè)袠?shù)脂性能的一種改性方法。塑料共混改性是一種與添加改性并駕齊驅(qū)的常用塑料改性方法。它與塑料添加改性的區(qū)別在于，添加改性是在樹(shù)脂中混入小分子物質(zhì)，而塑料共混改性是在樹(shù)脂中混入高分子物質(zhì)。由于共混改性的復(fù)合體系中都為高分子物質(zhì)，因而其相容性好于添加體系，且改性的同時(shí)，對(duì)原有樹(shù)脂的其它性能影響比較小。塑料的共混物也稱(chēng)為聚合物合金，是一種開(kāi)發(fā)新型高分子材料最有效的辦法，也是對(duì)現(xiàn)有塑料品種實(shí)現(xiàn)高性能化、精細(xì)化的主要途徑。幾乎所有塑料需要的性能都可通過(guò)共混改性而取得。例如，PP具有密度小、透明性好、拉伸強(qiáng)度高、硬度高、耐熱性好等優(yōu)點(diǎn)，但其沖擊性能差、耐應(yīng)力開(kāi)裂性不好，如與HDPE共混，即可保持PP原有的優(yōu)點(diǎn)，又可使共混物具有耐沖擊、耐應(yīng)力開(kāi)裂及耐低溫等優(yōu)點(diǎn)。

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