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          我們常說的改性塑料,到底改了哪些性能

          眾所周知,有些聚合物的純樹脂性能并不是很優秀,大多不能直接使用,需要進行改性來滿足制品的需求。我們常說的改性塑料,到底改性了什么,都有哪些性能可以被改變,密度、透明性、硬度、加工性、強度、韌性?

          一、什么是塑料的改性?

          簡單來講,塑料的改性就是通過一些物理、化學等方法改變塑料原有的性能,增加或改善其原有性能,使其更適合終端制品。

          二、塑料改性8大方向

          到改性,一般的改性塑料都改了材料的哪些性能呢?總結起來大致有8種。分別是:

          1密度

          圖 微發泡PP材料應用于汽車儀表盤

          改變塑料的密度分為兩種,一種是減輕塑料密度,另一種是增加塑料密度,具體看終端應用的選擇。這里主要介紹減輕塑料密度的方式。

          降低塑料密度:根據高中公式M=ρV,也就是說當降低材料的密度以后,在原有制品體積不變得前提下,質量也會隨著下降,常見用汽車等終端的輕量化中。常見的降低塑料密度的方法有添加輕質的填料或者樹脂,但是密度降低幅度較;另一種就是發泡技術,此方法的減重范圍大。但是難度稍大。

          2透明度

          關于塑料的透明性,一般是利用晶體和透明性的關系,塑料的透明度和制品結晶度有關,通過控制制品的不同形態結構,可以改善其透明性。

          衡量一種材料的透明性好壞,有許多性能指標都需要考慮。常用的指標有:透光率、霧度、折光指數、雙折射及色散等。一種好的透明性材料,要求上述性能指標優異且均衡。

          常用的改變晶型方法有:

          ①控制結晶質量,例如晶型、球晶含量、晶體尺寸、晶體規整性的控制。

          ②提高折射率,主要是通過加入不影響透明性的高折射率有機物或無機物來提高。

          ③降低雙折射,可通過控制加工中的取向,即降低取向度而達到降低雙折射的目的。

          ④添加改進塑料的透明性,是指在透明樹脂中加入小分子物質,從而改善其透明性的方法。利用這種方法可提高透光率、折射率,降低雙折射。

          ⑤添加成核劑,是增大透明樹脂透光率最有效的一種方法。成核劑是一種可以促進結晶的小分子物質。它在樹脂中可以起到晶核的作用,使原有的均相成核變成異相成核,增加結晶體系內晶核的數目,使微晶的數量增多,球晶數目減少,從而使晶體尺寸變細,樹脂的透明性提高。

          ⑥添加高折射率無機物

          ⑦添加能降低雙折射的物質

          ⑧添加抗霧劑

          3硬度和柔性

          圖 儀表盤加硬膜 

          硬度

          改變塑料的硬度分為表面硬度和整體硬度,一般都是在塑料中加入硬質添加劑,一般為剛性無機填料。

          表面硬度:只改善塑料制品外表的硬度,而制品內部的硬度不變。成本較低,主要用于裝飾材料日用品等。主要方法有涂層、鍍層及表面處理三種。

          整體硬度:一般用塑料共混改進方法即在低硬度樹脂混高硬度樹脂,以提高其整體硬度。

          常見的共混樹脂有:PS、PMMA、ABS及MF等,需要改性的樹脂主要為PE類、PA、PTFE及PP等。

          柔性

          一般添加增塑劑來改變塑料的柔性,增塑劑的主要作用是改善樹脂的加工性,即降低加工溫度,改善加工流動性。但其加入到相關的樹脂中,還可以賦予制品以柔性。適用于增塑劑進行改進柔性的樹脂有:PVC、PVDC、CPE、SBS、PA、ABS、PVA及氯化聚醚等。

          4加工性能


          改進塑料的加工性能一般表現在:提高樹脂的熱分解溫度;降低樹脂的熔融溫度;改善樹脂的加工流動性;改善樹脂的熔體特性。

          常用改性方法是添加改性,添加增塑劑和潤滑劑。增塑劑可提高聚合物塑性;潤滑劑的作用是降低物料之間及物料和加工設備表面的磨擦力,從面降低熔體的流動阻力,降低熔體粘度,提高熔體的流動性,避免熔體與設備的粘附,提高制品表面的光潔度等。

          5強度

          圖 玻纖增強尼龍材料應用于汽車進氣歧管

          塑料的增強一般是添加補強填料和纖維。大部分常規填料直接添加到樹脂中,會引起塑料的拉伸強度下降。但有些直接添加的特殊填料不但不引起拉伸強度的下降,反而會在一定程度上提高拉伸強度,我們稱這類填料為補強填料。補強填補的增強改性遠不及增強纖維,只可用于一些強度要求不太高的場合。塑料添加纖維增強方法是最常用且有效的增強方法。

          增強用纖維類材料是塑料用最主要的增強材料,其用量可占整個增強材料的90%以上。主要包括纖維和晶須兩大類,具體品種主要有:無機類(如玻璃纖維、石棉纖維、碳纖維、晶須、石英纖維、石墨纖維及陶瓷纖維等)、有機類(如PAN纖維、聚乙烯纖維、PA纖維、PC纖維、PVC纖維及聚酯纖維等)、金屬類(如硼纖維及鋁、鈦、鈣等金屬晶須等)。

          6韌性

          圖 礦物增韌PP應用于汽車儀表臺

          塑料的增韌一般是共混彈性體材料,使塑料韌性增強。常用彈性體增韌材料有:高抗沖擊樹脂,如CPE、MBS、EVA、改性石油樹脂(MPR)等;高抗沖擊橡膠,如乙丙橡膠(EPR)、三元乙丙橡膠(EPDM)、丁腈膠(NBR)、丁苯膠、天然膠、順丁膠、氯丁膠等。

          7熱學性能

          圖 PC/PBT合金材料應用于加油壺蓋板

          影響塑料制品使用的熱學性能主要為耐熱溫度和耐低溫溫度。耐熱溫度主要可用熱變形溫度、馬丁耐熱溫度及維卡軟化點表示;而耐低溫溫度一般可用脆化溫度表示。

          在所有填料中,除有機填料外,大部分無機礦物填料都可明顯提高塑料的耐熱溫度。常用的耐熱填料有:碳酸鈣、滑石粉、硅灰石、云母、煅燒陶土、鋁礬土及石棉等。 

          另外,塑料的增強改變耐熱性效果比填充還要好,這主要是因為大部分纖維的耐熱溫度十分高,熔點大都超過1500攝氏度。常用的耐熱纖維主要有:石棉纖維、玻璃纖維、碳纖維、晶須、聚酰胺纖維及丙烯酸酯纖維等。

          8阻燃性能

          圖 阻燃PC材料應用于充電器外殼

          大多數的塑料都是易燃的,阻燃性能不是很好,所以在一些配方中就要添加阻燃劑,阻燃劑一般是能提高塑料的燃點,或者能抑制火焰的傳播等。

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