Plastik to materiał, którego głównym składnikiem jest wysoki polimer. Składa się z żywicy syntetycznej i wypełniaczy, plastyfikatorów, stabilizatorów, smarów, pigmentów i innych dodatków. Podczas produkcji i przetwarzania znajduje się w stanie płynnym, aby ułatwić modelowanie, po zakończeniu obróbki ma stały kształt.
Głównym składnikiem tworzywa sztucznego jest żywica syntetyczna. Żywice zostały pierwotnie nazwane od lipidów wydzielanych przez zwierzęta i rośliny, takich jak kalafonia, szelak itp. Żywice syntetyczne (czasami po prostu określane jako „żywice”) odnoszą się do polimerów, które nie zostały zmieszane z różnymi dodatkami. Żywica stanowi około 40% do 100% całkowitej masy tworzywa sztucznego. O podstawowych właściwościach tworzyw sztucznych decydują głównie właściwości żywicy, ale ważną rolę odgrywają również dodatki.
Dlaczego należy modyfikować plastik?
Tak zwana „modyfikacja plastyczna” odnosi się do metody zmiany jej pierwotnego działania i ulepszenia jednego lub więcej aspektów poprzez dodanie jednej lub więcej innych substancji do żywicy z tworzywa sztucznego, co pozwala na rozszerzenie zakresu jej zastosowania. Zmodyfikowane tworzywa sztuczne są zbiorczo określane jako „modyfikowane tworzywa sztuczne”.
Do tej pory w ramach badań i rozwoju przemysłu chemicznego tworzyw sztucznych zsyntetyzowano tysiące materiałów polimerowych, z których tylko ponad 100 ma wartość przemysłową. Ponad 90% materiałów żywicznych powszechnie stosowanych w tworzywach sztucznych jest skoncentrowanych w pięciu ogólnych żywicach (PE, PP, PVC, PS, ABS). Obecnie bardzo trudno jest kontynuować syntezę dużej liczby nowych materiałów polimerowych, które nie jest ani ekonomiczna, ani realistyczna.
Dlatego dogłębne badanie związku między składem, strukturą i właściwościami polimerowymi oraz modyfikacją istniejących tworzyw sztucznych na tej podstawie w celu wyprodukowania odpowiednich nowych tworzyw sztucznych, stało się jednym ze skutecznych sposobów rozwoju przemysłu tworzyw sztucznych. W ostatnich latach znacznie rozwinął się również przemysł tworzyw sztucznych do użytku seksualnego.
Modyfikacja plastyczna odnosi się do zmiany właściwości tworzyw sztucznych w kierunku oczekiwanym przez ludzi za pomocą metod fizycznych, chemicznych lub obu metod, bądź też w celu znacznego obniżenia kosztów, polepszenia niektórych właściwości lub nadania tworzywom sztucznym nowych funkcji. Proces modyfikacji może zachodzić podczas polimeryzacji żywicy syntetycznej, czyli modyfikację chemiczną, taką jak kopolimeryzacja, szczepienie, sieciowanie itp., Można również przeprowadzić podczas przetwarzania żywicy syntetycznej, czyli modyfikację fizyczną, np. wypełnianie, współmiksowanie, uszlachetnianie itp.
Jakie są metody modyfikacji plastycznej?
1. Modyfikacja wypełnienia (wypełnienie mineralne)
Dodając nieorganiczny proszek mineralny (organiczny) do zwykłych tworzyw sztucznych, można poprawić sztywność, twardość i odporność na ciepło tworzyw sztucznych. Istnieje wiele rodzajów wypełniaczy, a ich właściwości są niezwykle złożone.
Rola wypełniaczy z tworzyw sztucznych: poprawiają wydajność przetwarzania tworzyw sztucznych, poprawiają właściwości fizyczne i chemiczne, zwiększają objętość i zmniejszają koszty.
Wymagania dotyczące dodatków do tworzyw sztucznych:
(1) Właściwości chemiczne są nieaktywne, obojętne i nie reagują niekorzystnie z żywicą i innymi dodatkami;
(2) Nie wpływa na wodoodporność, odporność chemiczną, odporność na warunki atmosferyczne, odporność na ciepło itp. Tworzywa sztucznego;
(3) Nie zmniejsza właściwości fizycznych tworzywa sztucznego;
(4) Można napełniać w dużych ilościach;
(5) Gęstość względna jest niewielka i ma niewielki wpływ na gęstość produktu.
2. Ulepszona modyfikacja (włókno szklane / włókno węglowe)
Środki wzmacniające: poprzez dodanie materiałów włóknistych, takich jak włókno szklane i włókno węglowe.
Efekt wzmocnienia: może znacznie poprawić sztywność, wytrzymałość, twardość i odporność na ciepło materiału,
Niekorzystne skutki modyfikacji: Jednak wiele materiałów powoduje słabą powierzchnię i mniejsze wydłużenie przy zerwaniu.
Zasada wzmocnienia:
(1) Wzmocnione materiały mają wyższą wytrzymałość i moduł;
(2) Żywica ma wiele nieodłącznych doskonałych właściwości fizycznych i chemicznych (odporność na korozję, izolację, odporność na promieniowanie, chwilową odporność na ablację w wysokiej temperaturze itp.) Oraz właściwości przetwórcze;
(3) Po zmieszaniu żywicy z materiałem wzmacniającym, materiał wzmacniający może poprawić mechaniczne lub inne właściwości żywicy, a żywica może pełnić rolę spajania i przenoszenia obciążenia na materiał wzmacniający, dzięki czemu wzmocnione tworzywo sztuczne ma doskonałe właściwości.
3. Modyfikacja ulepszania cieplnego
Wiele materiałów nie jest wystarczająco twardych i zbyt kruchych. Dodając materiały o lepszej ciągliwości lub ultradrobne materiały nieorganiczne, można zwiększyć wytrzymałość i działanie materiałów w niskich temperaturach.
Utwardzacz: W celu zmniejszenia kruchości tworzywa po utwardzeniu oraz poprawienia jego udarności i wydłużenia, do żywicy dodaje się dodatek.
Powszechnie stosowane środki utwardzające - głównie kompatybilizator szczepienia na bazie bezwodnika maleinowego:
Kopolimer etylen-octan winylu (EVA)
Elastomer poliolefinowy (POE)
Chlorowany polietylen (CPE)
Kopolimer akrylonitryl-butadien-styren (ABS)
Elastomer termoplastyczny styren-butadien (SBS)
EPDM (EPDM)
4. Modyfikacja zmniejszająca palność (bezhalogenowy środek zmniejszający palność)
W wielu branżach, takich jak urządzenia elektroniczne i samochody, wymagane jest, aby materiały miały ognioodporność, ale wiele surowców z tworzyw sztucznych ma niską ognioodporność. Poprawę uniepalniania można osiągnąć, dodając środki zmniejszające palność.
Środki zmniejszające palność: znane również jako środki zmniejszające palność, środki zmniejszające palność lub środki zmniejszające palność, dodatki funkcjonalne nadające ognioodporność łatwopalnym polimerom; większość z nich to pierwiastki VA (fosfor), VIIA (brom, chlor) i związki ⅢA (antymon, glin).
Do kategorii środków zmniejszających palność należą również związki molibdenu, cyny i żelaza o działaniu tłumiącym dym. Stosowane są głównie do tworzyw sztucznych z wymaganiem uniepalniania, aby opóźnić lub zapobiec spalaniu tworzyw sztucznych, zwłaszcza tworzyw polimerowych. Dłuższy czas zapłonu, samogaśnięcie i trudność do zapalenia.
Stopień uniepalniania tworzywa sztucznego: od HB, V-2, V-1, V-0, 5VB do 5VA krok po kroku.
5. Modyfikacja odporności na warunki atmosferyczne (przeciwstarzeniowa, anty-ultrafioletowa, niskotemperaturowa)
Ogólnie odnosi się do odporności tworzyw sztucznych na zimno w niskich temperaturach. Z powodu naturalnej kruchości tworzyw sztucznych w niskich temperaturach, tworzywa sztuczne stają się kruche w niskich temperaturach. Dlatego też wiele produktów z tworzyw sztucznych używanych w środowiskach o niskiej temperaturze wymaga na ogół odporności na zimno.
Odporność na warunki atmosferyczne: odnosi się do szeregu zjawisk starzenia, takich jak blaknięcie, odbarwienie, pękanie, kredowanie i spadek wytrzymałości wyrobów z tworzyw sztucznych pod wpływem warunków zewnętrznych, takich jak światło słoneczne, zmiany temperatury, wiatr i deszcz. Promieniowanie ultrafioletowe jest kluczowym czynnikiem sprzyjającym starzeniu się tworzyw sztucznych.
6. Stop modyfikowany
Stop tworzyw sztucznych to zastosowanie fizycznego mieszania lub chemicznego szczepienia i kopolimeryzacji w celu przygotowania dwóch lub więcej materiałów w wysokowydajny, funkcjonalny i wyspecjalizowany nowy materiał w celu poprawy wydajności jednego materiału lub obu. Celem właściwości materiału. Może poprawić lub zwiększyć wydajność istniejących tworzyw sztucznych i obniżyć koszty.
Ogólne stopy tworzyw sztucznych: takie jak stopy PVC, PE, PP, PS są szeroko stosowane, a technologia produkcji została ogólnie opanowana.
Inżynieryjny stop tworzyw sztucznych: odnosi się do mieszanki tworzyw konstrukcyjnych (żywicy), w tym głównie systemu mieszania z PC, PBT, PA, POM (polioksymetylen), PPO, PTFE (politetrafluoroetylen) i innymi tworzywami konstrukcyjnymi jako głównym korpusem oraz żywicą ABS zmodyfikowane materiały.
Tempo wzrostu wykorzystania stopów PC / ABS znajduje się w czołówce w dziedzinie tworzyw sztucznych. Obecnie badania stopów PC / ABS stały się gorącym punktem badań stopów polimerów.
7. Plastik modyfikowany fosforanem cyrkonu
1) Przygotowanie kompozytu polipropylen PP / organiczny modyfikowany fosforan cyrkonu OZrP metodą melt blending i zastosowanie w konstrukcyjnych tworzywach sztucznych
Najpierw oktadecylodimetylo-trzeciorzędową aminę (DMA) poddaje się reakcji z α-fosforanem cyrkonu w celu uzyskania organicznie modyfikowanego fosforanu cyrkonu (OZrP), a następnie OZrP miesza się w stanie stopionym z polipropylenem (PP) w celu uzyskania kompozytów PP / OZrP. Po dodaniu OZrP o udziale masowym 3%, wytrzymałość na rozciąganie, udarność i wytrzymałość na zginanie kompozytu PP / OZrP można zwiększyć odpowiednio o 18,2%, 62,5% i 11,3%. w porównaniu z czystym materiałem PP. Znacząco poprawiono również stabilność termiczną. Dzieje się tak, ponieważ jeden koniec DMA oddziałuje z substancjami nieorganicznymi, tworząc wiązanie chemiczne, a drugi koniec długiego łańcucha jest fizycznie splątany z łańcuchem molekularnym PP, aby zwiększyć wytrzymałość kompozytu na rozciąganie. Ulepszona udarność i stabilność termiczna są zasługą PP indukowanego fosforanem cyrkonu do wytwarzania kryształów β. Po drugie, interakcja między modyfikowanym PP i warstwami fosforanu cyrkonu zwiększa odległość między warstwami fosforanu cyrkonu i poprawia dyspersję, co skutkuje zwiększoną wytrzymałością na zginanie. Ta technologia pomaga poprawić właściwości konstrukcyjnych tworzyw sztucznych.
2) Nanokompozyt polialkohol winylowy / fosforan α-cyrkonu i jego zastosowanie w materiałach uniepalniających
Nanokompozyty polialkohol winylowy / α-fosforan cyrkonu można stosować głównie do wytwarzania materiałów uniepalniających. droga jest taka:
① Po pierwsze, do przygotowania fosforanu α-cyrkonu stosuje się metodę refluksową.
② Zgodnie ze stosunkiem ciecz-ciało stałe 100 ml / g, pobrać ilościowy proszek α-fosforanu cyrkonu i zdyspergować go w wodzie dejonizowanej, dodać kroplami wodny roztwór etyloaminy mieszając magnetycznie w temperaturze pokojowej, następnie dodać ilościową dietanoloaminę i poddać obróbce ultradźwiękowej w celu przygotowania ZrP -OH wodny roztwór.
③ Rozpuść pewną ilość alkoholu poliwinylowego (PVA) w wodzie dejonizowanej o temperaturze 90 ℃, aby uzyskać 5% roztwór, dodaj ilościowy wodny roztwór ZrP-OH, kontynuuj mieszanie przez 6-10 godzin, schłódź roztwór i wlej do formy do wysuszyć na powietrzu w temperaturze pokojowej, można utworzyć cienką warstwę o grubości około 0,15 mm.
Dodatek ZrP-OH znacząco obniża początkową temperaturę degradacji PVA, a jednocześnie wspomaga reakcję karbonizacji produktów degradacji PVA. Dzieje się tak, ponieważ polianion powstający podczas degradacji ZrP-OH działa jako miejsce kwasu protonowego, wspomagając reakcję ścinania grupy kwasowej PVA w reakcji Norrisha II. Reakcja karbonizacji produktów degradacji PVA poprawia odporność warstwy węglowej na utlenianie, poprawiając w ten sposób właściwości zmniejszające palność materiału kompozytowego.
3) Alkohol poliwinylowy (PVA) / utleniona skrobia / nanokompozyt α-fosforan cyrkonu i jego rola w poprawie właściwości mechanicznych
-Fosforan cyrkonu zsyntetyzowano metodą zol-żel w refluksie, zmodyfikowano organicznie n-butyloaminą, a następnie zmieszano OZrP i PVA w celu otrzymania nanokompozytu PVA / α-ZrP. Skutecznie poprawiają właściwości mechaniczne materiału kompozytowego. Gdy osnowa PVA zawiera 0,8% masowych α-ZrP, wytrzymałość na rozciąganie i wydłużenie przy zerwaniu materiału kompozytowego wzrasta odpowiednio o 17,3% i 26. W porównaniu z czystym PVA. 6%. Dzieje się tak, ponieważ hydroksyl α-ZrP może wytwarzać silne wiązania wodorowe z cząsteczkowym hydroksylem skrobi, co prowadzi do lepszych właściwości mechanicznych. Jednocześnie znacznie poprawia się stabilność termiczna.
4) Polistyren / organiczny modyfikowany fosforan cyrkonu materiał kompozytowy i jego zastosowanie w wysokotemperaturowych materiałach nanokompozytowych
α-Fosforan cyrkonu (α-ZrP) jest wstępnie wspierany przez metyloaminę (MA) w celu uzyskania roztworu MA-ZrP, a następnie zsyntetyzowany roztwór p-chlorometylostyrenu (DMA-CMS) dodaje się do roztworu MA-ZrP i miesza w w temperaturze pokojowej 2 dni, produkt odsącza się, ciała stałe przemywa się wodą destylowaną w celu wykrycia braku chloru i suszy pod próżnią w temperaturze 80 ℃ przez 24 godziny. Na koniec kompozyt przygotowuje się przez polimeryzację w masie. Podczas polimeryzacji w masie część styrenu wchodzi między laminaty fosforanu cyrkonu i zachodzi reakcja polimeryzacji. Znacząco poprawia się stabilność termiczna produktu, lepsza jest kompatybilność z korpusem polimerowym i może on sprostać wymaganiom wysokotemperaturowej obróbki materiałów nanokompozytowych.
