Kunststoff ist ein Material mit hohem Polymergehalt als Hauptbestandteil. Es besteht aus Kunstharz und Füllstoffen, Weichmachern, Stabilisatoren, Schmiermitteln, Pigmenten und anderen Additiven. Es befindet sich während der Herstellung und Verarbeitung in einem flüssigen Zustand, um die Modellierung zu erleichtern. Nach Abschluss der Verarbeitung weist es eine feste Form auf.

Der Hauptbestandteil von Kunststoff ist Kunstharz. Harze sind ursprünglich nach Lipiden benannt, die von Tieren und Pflanzen wie Kolophonium, Schellack usw. sekretiert werden. Synthetische Harze (manchmal einfach als "Harze" bezeichnet) beziehen sich auf Polymere, die nicht mit verschiedenen Additiven gemischt wurden. Das Harz macht etwa 40% bis 100% des Gesamtgewichts des Kunststoffs aus. Die grundlegenden Eigenschaften von Kunststoffen werden hauptsächlich durch die Eigenschaften des Harzes bestimmt, aber auch Additive spielen eine wichtige Rolle.



Warum sollte Kunststoff modifiziert werden?

Die sogenannte "plastische Modifikation" bezieht sich auf das Verfahren zum Ändern seiner ursprünglichen Leistung und Verbessern eines oder mehrerer Aspekte durch Hinzufügen einer oder mehrerer anderer Substanzen zum Kunststoffharz, wodurch der Zweck erreicht wird, seinen Anwendungsbereich zu erweitern. Modifizierte Kunststoffe werden zusammenfassend als "modifizierte Kunststoffe" bezeichnet.

Bisher wurden in der Forschung und Entwicklung der chemischen Kunststoffindustrie Tausende von Polymermaterialien synthetisiert, von denen nur mehr als 100 von industriellem Wert sind. Mehr als 90% der üblicherweise in Kunststoffen verwendeten Harzmaterialien sind in den fünf allgemeinen Harzen (PE, PP, PVC, PS, ABS) konzentriert. Gegenwärtig ist es sehr schwierig, eine große Anzahl neuer Polymermaterialien weiter zu synthetisieren, die ist weder wirtschaftlich noch realistisch.

Daher ist die eingehende Untersuchung der Beziehung zwischen der Zusammensetzung, Struktur und Leistung des Polymers und der Modifizierung bestehender Kunststoffe auf dieser Grundlage zur Herstellung geeigneter neuer Kunststoffe zu einem der wirksamen Wege zur Entwicklung der Kunststoffindustrie geworden. Auch die Sexualkunststoffindustrie hat in den letzten Jahren eine beachtliche Entwicklung erreicht.

Kunststoffmodifikation bezieht sich auf die Änderung der Eigenschaften von Kunststoffmaterialien in die von Menschen erwartete Richtung durch physikalische, chemische oder beide Methoden oder auf die signifikante Reduzierung von Kosten oder auf die Verbesserung bestimmter Eigenschaften oder auf die Vergabe neuer Funktionen von Materialien an Kunststoffe. Der Modifizierungsprozess kann während der Polymerisation des Kunstharzes auftreten, dh eine chemische Modifikation wie Copolymerisation, Pfropfung, Vernetzung usw. kann auch während der Verarbeitung des Kunstharzes durchgeführt werden, d. H. Eine physikalische Modifikation, wie z Füllen, Mischen, Verbessern usw.

Was sind die Methoden der plastischen Modifikation?

1. Füllungsänderung (Mineralfüllung)

Durch Zugabe von anorganischem mineralischem (organischem) Pulver zu gewöhnlichen Kunststoffen können die Steifigkeit, Härte und Wärmebeständigkeit von Kunststoffmaterialien verbessert werden. Es gibt viele Arten von Füllstoffen und ihre Eigenschaften sind äußerst komplex.

Die Rolle von Kunststofffüllstoffen: Verbesserung der Kunststoffverarbeitungsleistung, Verbesserung der physikalischen und chemischen Eigenschaften, Erhöhung des Volumens und Senkung der Kosten.

Anforderungen an Kunststoffadditive:

(1) Chemische Eigenschaften sind inaktiv, inert und reagieren nicht nachteilig mit Harz und anderen Additiven;

(2) Beeinflusst nicht die Wasserbeständigkeit, chemische Beständigkeit, Wetterbeständigkeit, Wärmebeständigkeit usw. des Kunststoffs;

(3) verringert nicht die physikalischen Eigenschaften des Kunststoffs;

(4) Kann in großen Mengen gefüllt werden;

(5) Die relative Dichte ist gering und hat wenig Einfluss auf die Dichte des Produkts.

2. Verbesserte Modifikation (Glasfaser / Kohlefaser)

Verstärkungsmaßnahmen: durch Zugabe von Fasermaterialien wie Glasfaser und Kohlefaser.

Verbesserungseffekt: Er kann die Steifigkeit, Festigkeit, Härte und Wärmebeständigkeit des Materials erheblich verbessern.

Unerwünschte Auswirkungen der Modifikation: Viele Materialien verursachen jedoch eine schlechte Oberfläche und eine geringere Bruchdehnung.

Verbesserungsprinzip:

(1) Verstärkte Materialien haben eine höhere Festigkeit und einen höheren Modul;

(2) Harz hat viele inhärente ausgezeichnete physikalische und chemische (Korrosionsbeständigkeit, Isolation, Strahlungsbeständigkeit, sofortige Hochtemperaturablationsbeständigkeit usw.) und Verarbeitungseigenschaften;

(3) Nachdem das Harz mit dem Verstärkungsmaterial verbunden wurde, kann das Verstärkungsmaterial die mechanischen oder anderen Eigenschaften des Harzes verbessern, und das Harz kann die Rolle des Verbindens und der Lastübertragung auf das Verstärkungsmaterial spielen, so dass der verstärkte Kunststoff hat ausgezeichnete Eigenschaften.

3. Modifikation der Zähigkeit

Viele Materialien sind nicht zäh genug und zu spröde. Durch Zugabe von Materialien mit besserer Zähigkeit oder ultrafeinen anorganischen Materialien können die Zähigkeit und die Niedertemperaturleistung der Materialien erhöht werden.

Härtungsmittel: Um die Sprödigkeit des Kunststoffs nach dem Aushärten zu verringern und seine Schlagzähigkeit und Dehnung zu verbessern, wird dem Harz ein Additiv zugesetzt.

Häufig verwendete Härtungsmittel - meistens Maleinsäureanhydrid-Pfropfkompatibilisierungsmittel:

Ethylen-Vinylacetat-Copolymer (EVA)

Polyolefinelastomer (POE)

Chloriertes Polyethylen (CPE)

Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS)

Thermoplastisches Styrol-Butadien-Elastomer (SBS)

EPDM (EPDM)

4. Flammschutzmodifikation (halogenfreies Flammschutzmittel)

In vielen Branchen wie elektronischen Geräten und Automobilen müssen Materialien flammhemmend sein, aber viele Kunststoffrohstoffe weisen eine geringe Flammhemmung auf. Eine verbesserte Flammhemmung kann durch Zugabe von Flammschutzmitteln erreicht werden.

Flammschutzmittel: auch als Flammschutzmittel, Feuerhemmer oder Feuerhemmer bekannt, funktionelle Additive, die brennbaren Polymeren Flammschutz verleihen; Die meisten von ihnen sind VA (Phosphor), VIIA (Brom, Chlor) und Verbindungen von ⅢA-Elementen (Antimon, Aluminium).

Molybdänverbindungen, Zinnverbindungen und Eisenverbindungen mit rauchunterdrückender Wirkung gehören ebenfalls zur Kategorie der Flammschutzmittel. Sie werden hauptsächlich für Kunststoffe mit Flammschutzanforderungen verwendet, um das Verbrennen von Kunststoffen, insbesondere Polymerkunststoffen, zu verzögern oder zu verhindern. Machen Sie es länger zu entzünden, selbstverlöschend und schwer zu entzünden.

Flammschutzmittel aus Kunststoff: Schritt für Schritt von HB, V-2, V-1, V-0, 5VB bis 5VA.

5. Modifikation der Wetterbeständigkeit (Anti-Aging-, Anti-Ultraviolett-, Niedertemperaturbeständigkeit)

Bezieht sich allgemein auf die Kältebeständigkeit von Kunststoffen bei niedrigen Temperaturen. Aufgrund der inhärenten Sprödigkeit von Kunststoffen bei niedrigen Temperaturen werden Kunststoffe bei niedrigen Temperaturen spröde. Daher müssen viele Kunststoffprodukte, die in Umgebungen mit niedrigen Temperaturen verwendet werden, im Allgemeinen eine Kältebeständigkeit aufweisen.

Wetterbeständigkeit: Bezieht sich auf eine Reihe von Alterungsphänomenen wie Verblassen, Verfärben, Rissbildung, Kreiden und Verringerung der Festigkeit von Kunststoffprodukten aufgrund des Einflusses äußerer Bedingungen wie Sonnenlicht, Temperaturänderungen, Wind und Regen. Ultraviolette Strahlung ist ein Schlüsselfaktor für die Förderung der plastischen Alterung.

6. Modifizierte Legierung

Kunststofflegierung ist die Verwendung von physikalischen Misch- oder chemischen Pfropf- und Copolymerisationsverfahren, um zwei oder mehr Materialien zu einem leistungsstarken, funktionellen und spezialisierten neuen Material herzustellen, um die Leistung eines Materials zu verbessern oder beides zu haben. Der Zweck der Materialeigenschaften. Es kann die Leistung bestehender Kunststoffe verbessern oder verbessern und die Kosten senken.

Allgemeine Kunststofflegierungen: PVC-, PE-, PP- und PS-Legierungen sind weit verbreitet, und die Produktionstechnologie wurde allgemein beherrscht.

Technische Kunststofflegierung: Bezieht sich auf die Mischung aus technischen Kunststoffen (Harz), hauptsächlich einschließlich des Mischsystems mit PC, PBT, PA, POM (Polyoxymethylen), PPO, PTFE (Polytetrafluorethylen) und anderen technischen Kunststoffen als Hauptkörper und ABS-Harz modifizierte Materialien.

Die Wachstumsrate des Einsatzes von PC / ABS-Legierungen steht im Bereich Kunststoffe an vorderster Front. Gegenwärtig ist die Forschung zum PC / ABS-Legieren zu einem Forschungsschwerpunkt für Polymerlegierungen geworden.

7. Zirkonphosphat-modifizierter Kunststoff

1) Herstellung eines Polypropylen-PP / organisch modifizierten Zirkoniumphosphat-OZrP-Verbundstoffs durch ein Schmelzmischverfahren und dessen Anwendung in technischen Kunststoffen

Zuerst wird tertiäres Octadecyldimethylamin (DMA) mit α-Zirkoniumphosphat umgesetzt, um organisch modifiziertes Zirkoniumphosphat (OZrP) zu erhalten, und dann wird OZrP mit Polypropylen (PP) schmelzgemischt, um PP / OZrP-Verbundstoffe herzustellen. Wenn OZrP mit einem Massenanteil von 3% zugesetzt wird, können die Zugfestigkeit, Schlagfestigkeit und Biegefestigkeit des PP / OZrP-Verbundstoffs um 18,2%, 62,5% bzw. 11,3% erhöht werden. verglichen mit dem reinen PP-Material. Die thermische Stabilität wird ebenfalls deutlich verbessert. Dies liegt daran, dass ein Ende von DMA mit anorganischen Substanzen unter Bildung einer chemischen Bindung interagiert und das andere Ende der langen Kette physikalisch mit der PP-Molekülkette verwickelt ist, um die Zugfestigkeit des Verbundstoffs zu erhöhen. Die verbesserte Schlagfestigkeit und thermische Stabilität sind auf das durch Zirkoniumphosphat induzierte PP zur Erzeugung von β-Kristallen zurückzuführen. Zweitens vergrößert die Wechselwirkung zwischen dem modifizierten PP und den Zirkonphosphatschichten den Abstand zwischen den Zirkonphosphatschichten und eine bessere Dispersion, was zu einer erhöhten Biegefestigkeit führt. Diese Technologie trägt dazu bei, die Leistung von technischen Kunststoffen zu verbessern.

2) Polyvinylalkohol / α-Zirkoniumphosphat-Nanokomposit und seine Anwendung in flammhemmenden Materialien

Polyvinylalkohol / α-Zirkoniumphosphat-Nanokomposite können hauptsächlich zur Herstellung flammhemmender Materialien verwendet werden. der Weg ist:

① Zunächst wird mit der Rückflussmethode α-Zirkoniumphosphat hergestellt.

② Nehmen Sie gemäß dem Flüssig-Fest-Verhältnis von 100 ml / g ein quantitatives α-Zirkoniumphosphatpulver und dispergieren Sie es in entionisiertem Wasser, geben Sie unter magnetischem Rühren bei Raumtemperatur eine wässrige Ethylaminlösung zu, geben Sie dann quantitatives Diethanolamin hinzu und behandeln Sie es mit Ultraschall, um ZrP herzustellen -OH wässrige Lösung.

③Lösen Sie eine bestimmte Menge Polyvinylalkohol (PVA) in 90 ℃ entionisiertem Wasser zu einer 5% igen Lösung auf, geben Sie eine quantitative wässrige ZrP-OH-Lösung hinzu, rühren Sie 6-10 Stunden weiter, kühlen Sie die Lösung ab und gießen Sie sie in die Form Lufttrocknen bei Raumtemperatur. Es kann sich ein dünner Film von etwa 0,15 mm bilden.

Die Zugabe von ZrP-OH verringert die anfängliche Zersetzungstemperatur von PVA signifikant und trägt gleichzeitig zur Förderung der Carbonisierungsreaktion von PVA-Abbauprodukten bei. Dies liegt daran, dass das während des Abbaus von ZrP-OH erzeugte Polyanion als Protonensäurestelle wirkt, um die Scherreaktion der PVA-Säuregruppe durch die Norrish II-Reaktion zu fördern. Die Carbonisierungsreaktion der Abbauprodukte von PVA verbessert die Oxidationsbeständigkeit der Kohlenstoffschicht, wodurch die Flammschutzleistung des Verbundmaterials verbessert wird.

3) Polyvinylalkohol (PVA) / oxidierte Stärke / α-Zirkoniumphosphat-Nanokomposit und seine Rolle bei der Verbesserung der mechanischen Eigenschaften

Α-Zirkoniumphosphat wurde durch ein Sol-Gel-Rückflussverfahren synthetisiert, organisch mit n-Butylamin modifiziert, und OZrP und PVA wurden gemischt, um PVA / α-ZrP-Nanokomposit herzustellen. Verbessern Sie effektiv die mechanischen Eigenschaften des Verbundmaterials. Wenn die PVA-Matrix 0,8 Massen-% α-ZrP enthält, werden die Zugfestigkeit und die Bruchdehnung des Verbundmaterials um 17,3% bzw. 26% erhöht. Im Vergleich zu reinem PVA. 6%. Dies liegt daran, dass α-ZrP-Hydroxyl eine starke Wasserstoffbindung mit molekularem Stärkehydroxyl erzeugen kann, was zu verbesserten mechanischen Eigenschaften führt. Gleichzeitig wird auch die thermische Stabilität deutlich verbessert.

4) Polystyrol / organisch modifiziertes Zirkoniumphosphat-Verbundmaterial und seine Anwendung in hochtemperaturverarbeitenden Nanokompositmaterialien

α-Zirkoniumphosphat (α-ZrP) wird durch Methylamin (MA) vorgetragen, um eine MA-ZrP-Lösung zu erhalten, und dann wird die synthetisierte p-Chlormethylstyrol (DMA-CMS) -Lösung zu der MA-ZrP-Lösung gegeben und bei gerührt Raumtemperatur 2 d, das Produkt wird filtriert, die Feststoffe werden mit destilliertem Wasser gewaschen, um kein Chlor nachzuweisen, und im Vakuum bei 80 ° C 24 h lang getrocknet. Schließlich wird der Verbundstoff durch Massenpolymerisation hergestellt. Während der Massenpolymerisation tritt ein Teil des Styrols zwischen die Zirkoniumphosphatlaminate ein und es tritt eine Polymerisationsreaktion auf. Die thermische Stabilität des Produkts wird erheblich verbessert, die Verträglichkeit mit dem Polymerkörper ist besser und es kann die Anforderungen der Hochtemperaturverarbeitung von Nanokompositmaterialien erfüllen.