พลาสติกเป็นวัสดุที่มีโพลีเมอร์สูงเป็นส่วนประกอบหลัก ประกอบด้วยเรซินสังเคราะห์และฟิลเลอร์พลาสติไซเซอร์สารคงสภาพน้ำมันหล่อลื่นสีและสารเติมแต่งอื่น ๆ อยู่ในสถานะของไหลระหว่างการผลิตและการแปรรูปเพื่ออำนวยความสะดวกในการสร้างแบบจำลองโดยจะมีรูปร่างที่มั่นคงเมื่อการประมวลผลเสร็จสิ้น

ส่วนประกอบหลักของพลาสติกคือเรซินสังเคราะห์ เรซินมีชื่อเดิมตามไขมันที่หลั่งโดยสัตว์และพืชเช่นขัดสนครั่งเป็นต้นเรซินสังเคราะห์ (บางครั้งเรียกสั้น ๆ ว่า "เรซิน") หมายถึงโพลีเมอร์ที่ไม่ได้ผสมกับสารปรุงแต่งต่างๆ เรซินมีสัดส่วนประมาณ 40% ถึง 100% ของน้ำหนักรวมของพลาสติก คุณสมบัติพื้นฐานของพลาสติกส่วนใหญ่พิจารณาจากคุณสมบัติของเรซิน แต่สารเติมแต่งก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน



ทำไมต้องดัดแปลงพลาสติก?

สิ่งที่เรียกว่า "การปรับเปลี่ยนพลาสติก" หมายถึงวิธีการเปลี่ยนประสิทธิภาพเดิมและปรับปรุงด้านใดด้านหนึ่งหรือหลายด้านโดยการเพิ่มสารอื่น ๆ อย่างน้อยหนึ่งอย่างลงในเม็ดพลาสติกจึงบรรลุวัตถุประสงค์ในการขยายขอบเขตการใช้งาน วัสดุพลาสติกดัดแปลงรวมเรียกว่า "พลาสติกดัดแปลง"

จนถึงขณะนี้การวิจัยและพัฒนาอุตสาหกรรมเคมีพลาสติกได้สังเคราะห์วัสดุโพลีเมอร์หลายพันชนิดซึ่งมีมูลค่าทางอุตสาหกรรมเพียงกว่า 100 ชนิด วัสดุเรซินที่ใช้กันทั่วไปในพลาสติกมากกว่า 90% มีความเข้มข้นในเรซินทั่วไป 5 ชนิด (PE, PP, PVC, PS, ABS) ในปัจจุบันเป็นเรื่องยากมากที่จะสังเคราะห์วัสดุโพลีเมอร์ใหม่จำนวนมากต่อไปซึ่ง ไม่ประหยัดหรือเป็นจริง

ดังนั้นการศึกษาในเชิงลึกเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบพอลิเมอร์โครงสร้างและสมรรถนะและการดัดแปลงพลาสติกที่มีอยู่บนพื้นฐานนี้เพื่อผลิตวัสดุพลาสติกชนิดใหม่ที่เหมาะสมจึงกลายเป็นวิธีหนึ่งที่มีประสิทธิภาพในการพัฒนาอุตสาหกรรมพลาสติก อุตสาหกรรมพลาสติกทางเพศยังได้รับการพัฒนาอย่างมากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา

การดัดแปลงพลาสติกหมายถึงการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติของวัสดุพลาสติกในทิศทางที่ผู้คนคาดหวังผ่านทางกายภาพเคมีหรือทั้งสองวิธีหรือเพื่อลดต้นทุนอย่างมากหรือเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติบางอย่างหรือเพื่อให้พลาสติกมีหน้าที่ใหม่ของวัสดุ กระบวนการปรับเปลี่ยนสามารถเกิดขึ้นได้ในระหว่างการทำพอลิเมอไรเซชันของเรซินสังเคราะห์นั่นคือการดัดแปลงทางเคมีเช่นโคพอลิเมอไรเซชันการต่อกิ่งการเชื่อมขวาง ฯลฯ นอกจากนี้ยังสามารถดำเนินการได้ในระหว่างการแปรรูปเรซินสังเคราะห์นั่นคือการดัดแปลงทางกายภาพเช่น การเติมการผสมการเพิ่มประสิทธิภาพ ฯลฯ

วิธีการดัดแปลงพลาสติกมีอะไรบ้าง?

1. การปรับเปลี่ยนการเติม (การเติมแร่)

การเพิ่มผงแร่อนินทรีย์ (อินทรีย์) ลงในพลาสติกธรรมดาจะช่วยเพิ่มความแข็งแกร่งความแข็งและความต้านทานความร้อนของวัสดุพลาสติกได้ ฟิลเลอร์มีหลายประเภทและคุณสมบัติของมันมีความซับซ้อนมาก

บทบาทของฟิลเลอร์พลาสติก: ปรับปรุงประสิทธิภาพการแปรรูปพลาสติกปรับปรุงคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีเพิ่มปริมาณและลดต้นทุน

ข้อกำหนดสำหรับสารเติมแต่งพลาสติก:

(1) คุณสมบัติทางเคมีไม่ใช้งานเฉื่อยและไม่ทำปฏิกิริยาในทางลบกับเรซินและสารเติมแต่งอื่น ๆ

(2) ไม่มีผลต่อความต้านทานต่อน้ำทนต่อสารเคมีทนต่อสภาพอากาศทนความร้อน ฯลฯ ของพลาสติก

(3) ไม่ลดคุณสมบัติทางกายภาพของพลาสติก

(4) สามารถเติมได้ในปริมาณมาก

(5) ความหนาแน่นสัมพัทธ์มีขนาดเล็กและมีผลเพียงเล็กน้อยต่อความหนาแน่นของผลิตภัณฑ์

2. การดัดแปลงที่เพิ่มขึ้น (ใยแก้ว / คาร์บอนไฟเบอร์)

มาตรการเสริมแรง: โดยการเพิ่มวัสดุเส้นใยเช่นใยแก้วและคาร์บอนไฟเบอร์

ผลการเพิ่มประสิทธิภาพ: สามารถปรับปรุงความแข็งแกร่งความแข็งแรงความแข็งและความต้านทานความร้อนของวัสดุได้อย่างมีนัยสำคัญ

ผลเสียจากการดัดแปลง: แต่วัสดุจำนวนมากจะทำให้พื้นผิวไม่ดีและการยืดตัวลดลงเมื่อขาด

หลักการเพิ่มประสิทธิภาพ:

(1) วัสดุเสริมแรงมีความแข็งแรงและโมดูลัสสูงกว่า

(2) เรซินมีคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่ยอดเยี่ยมโดยธรรมชาติ (ความต้านทานการกัดกร่อนฉนวนกันความร้อนความต้านทานรังสีความต้านทานการระเหยที่อุณหภูมิสูงในทันที ฯลฯ ) และคุณสมบัติการแปรรูป

(3) หลังจากที่เรซินผสมกับวัสดุเสริมแรงแล้ววัสดุเสริมแรงสามารถปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลหรือคุณสมบัติอื่น ๆ ของเรซินได้และเรซินสามารถมีบทบาทในการเชื่อมและถ่ายโอนภาระไปยังวัสดุเสริมแรงเพื่อให้พลาสติกเสริมแรงมี คุณสมบัติที่ยอดเยี่ยม

3. การปรับเปลี่ยนที่ยากขึ้น

วัสดุหลายชนิดไม่เหนียวพอและเปราะเกินไป การเพิ่มวัสดุที่มีความเหนียวที่ดีขึ้นหรือวัสดุอนินทรีย์ที่มีความละเอียดสูงจะช่วยเพิ่มความเหนียวและประสิทธิภาพอุณหภูมิต่ำของวัสดุได้

สารเพิ่มความแกร่ง: เพื่อลดความเปราะของพลาสติกหลังการชุบแข็งและปรับปรุงความต้านทานแรงกระแทกและการยืดตัวจึงมีการเติมสารเติมแต่งลงในเรซิน

สารให้ความแกร่งที่ใช้กันโดยทั่วไป - ส่วนใหญ่เป็น maleic anhydride grafting compatibilizer:

เอทิลีน - ไวนิลอะซิเตทโคพอลิเมอร์ (EVA)

โพลีโอเลฟินอีลาสโตเมอร์ (POE)

โพลีเอทิลีนคลอรีน (CPE)

อะคริโลไนไตรล์ - บิวทาไดอีน - สไตรีนโคพอลิเมอร์ (ABS)

สไตรีน - บิวทาไดอีนเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์ (SBS)

EPDM (EPDM)

4. การปรับเปลี่ยนสารหน่วงไฟ (สารหน่วงไฟที่ปราศจากฮาโลเจน)

ในหลายอุตสาหกรรมเช่นเครื่องใช้ไฟฟ้าและรถยนต์จำเป็นต้องใช้วัสดุที่มีคุณสมบัติในการหน่วงไฟ แต่วัตถุดิบพลาสติกหลายชนิดมีการหน่วงไฟต่ำ การปรับปรุงการหน่วงไฟสามารถทำได้โดยการเพิ่มสารหน่วงไฟ

สารหน่วงไฟ: หรือที่เรียกว่าสารหน่วงไฟสารหน่วงไฟหรือสารหน่วงไฟสารเติมแต่งที่ใช้งานได้ซึ่งช่วยชะลอการติดไฟให้กับโพลีเมอร์ที่ติดไฟได้ ส่วนใหญ่ ได้แก่ VA (ฟอสฟอรัส) VIIA (โบรมีนคลอรีน) และสารประกอบขององค์ประกอบⅢA (พลวงอลูมิเนียม)

สารประกอบโมลิบดีนัมสารประกอบดีบุกและสารประกอบเหล็กที่มีฤทธิ์ระงับควันก็อยู่ในประเภทของสารหน่วงไฟเช่นกัน ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับพลาสติกที่มีข้อกำหนดในการหน่วงไฟเพื่อชะลอหรือป้องกันการลุกไหม้ของพลาสติกโดยเฉพาะพลาสติกโพลีเมอร์ ทำให้ติดไฟได้นานขึ้นดับเองและติดไฟยาก

พลาสติกทนไฟเกรด: จาก HB, V-2, V-1, V-0, 5VB ถึง 5VA ทีละขั้นตอน

5. การปรับเปลี่ยนความต้านทานต่อสภาพอากาศ (ต่อต้านริ้วรอย, ป้องกันรังสีอัลตราไวโอเลต, ทนต่ออุณหภูมิต่ำ)

โดยทั่วไปหมายถึงความต้านทานความเย็นของพลาสติกที่อุณหภูมิต่ำ เนื่องจากพลาสติกเปราะอุณหภูมิต่ำโดยธรรมชาติพลาสติกจะเปราะที่อุณหภูมิต่ำ ดังนั้นผลิตภัณฑ์พลาสติกจำนวนมากที่ใช้ในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิต่ำโดยทั่วไปจำเป็นต้องมีความต้านทานความเย็น

ความทนทานต่อสภาพอากาศ: หมายถึงชุดของปรากฏการณ์ที่มีอายุมากเช่นการซีดจางการเปลี่ยนสีการแตกร้าวการชอล์กและการลดความแข็งแรงของผลิตภัณฑ์พลาสติกเนื่องจากอิทธิพลของสภาพภายนอกเช่นแสงแดดการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิลมและฝน รังสีอัลตราไวโอเลตเป็นปัจจัยสำคัญในการส่งเสริมอายุพลาสติก

6. โลหะผสมดัดแปลง

โลหะผสมพลาสติกคือการใช้การผสมทางกายภาพหรือการต่อกิ่งทางเคมีและวิธีการโคพอลิเมอไรเซชันเพื่อเตรียมวัสดุตั้งแต่สองชิ้นขึ้นไปให้เป็นวัสดุใหม่ที่มีประสิทธิภาพสูงใช้งานได้และมีความเชี่ยวชาญเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของวัสดุเดียวหรือมีทั้งวัตถุประสงค์ของคุณสมบัติของวัสดุ สามารถปรับปรุงหรือเพิ่มประสิทธิภาพของพลาสติกที่มีอยู่และลดต้นทุน

โลหะผสมพลาสติกทั่วไปเช่นโลหะผสม PVC, PE, PP, PS ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายและเทคโนโลยีการผลิตได้รับความเชี่ยวชาญโดยทั่วไป

โลหะผสมพลาสติกวิศวกรรม: หมายถึงการผสมผสานของพลาสติกวิศวกรรม (เรซิน) ซึ่งส่วนใหญ่รวมถึงระบบผสมกับ PC, PBT, PA, POM (polyoxymethylene), PPO, PTFE (polytetrafluoroethylene) และพลาสติกวิศวกรรมอื่น ๆ เป็นตัวหลักและเรซิน ABS วัสดุดัดแปลง

อัตราการเติบโตของการใช้โลหะผสม PC / ABS อยู่ในระดับแนวหน้าของอุตสาหกรรมพลาสติก ในปัจจุบันการวิจัยโลหะผสม PC / ABS ได้กลายเป็นจุดสำคัญในการวิจัยของโลหะผสมโพลิเมอร์

7. เซอร์โคเนียมฟอสเฟตพลาสติกดัดแปลง

1) การเตรียมโพลีโพรพีลีน PP / คอมโพสิตเซอร์โคเนียมฟอสเฟตที่ดัดแปลงอินทรีย์ OZrP โดยวิธีการผสมแบบหลอมและการประยุกต์ใช้ในพลาสติกวิศวกรรม

ขั้นแรก octadecyl dimethyl tertiary amine (DMA) จะทำปฏิกิริยากับα-zirconium phosphate เพื่อให้ได้เซอร์โคเนียมฟอสเฟต (OZrP) ที่ดัดแปลงอินทรีย์จากนั้น OZrP จะถูกหลอมรวมกับโพลีโพรพีลีน (PP) เพื่อเตรียมวัสดุผสม PP / OZrP เมื่อเพิ่ม OZrP ที่มีเศษมวล 3% ความต้านทานแรงดึงความต้านทานแรงกระแทกและแรงดัดงอของคอมโพสิต PP / OZrP จะเพิ่มขึ้นได้ 18. 2%, 62.5% และ 11. 3% ตามลำดับ เมื่อเทียบกับวัสดุ PP บริสุทธิ์ เสถียรภาพทางความร้อนยังดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ เนื่องจากปลายด้านหนึ่งของ DMA ทำปฏิกิริยากับสารอนินทรีย์เพื่อสร้างพันธะเคมีและปลายอีกด้านหนึ่งของห่วงโซ่ยาวจะพันเข้ากับห่วงโซ่โมเลกุล PP เพื่อเพิ่มความต้านทานแรงดึงของคอมโพสิต ความต้านทานแรงกระแทกและเสถียรภาพทางความร้อนที่ดีขึ้นเกิดจากการที่พีพีของเซอร์โคเนียมฟอสเฟตทำให้เกิดผลึกβ ประการที่สองปฏิสัมพันธ์ระหว่าง PP ที่ได้รับการแก้ไขและชั้นเซอร์โคเนียมฟอสเฟตจะเพิ่มระยะห่างระหว่างชั้นเซอร์โคเนียมฟอสเฟตและการกระจายตัวที่ดีขึ้นส่งผลให้มีความแข็งแรงในการดัดเพิ่มขึ้น เทคโนโลยีนี้ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของพลาสติกวิศวกรรม

2) โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ / นาโนคอมโพสิตα-เซอร์โคเนียมฟอสเฟตและการประยุกต์ใช้ในวัสดุทนไฟ

โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ / α-เซอร์โคเนียมฟอสเฟตนาโนคอมโพสิตส่วนใหญ่สามารถใช้ในการเตรียมวัสดุหน่วงไฟ วิธีคือ:

①ขั้นแรกใช้วิธีการไหลย้อนเพื่อเตรียมα-zirconium phosphate

②ตามอัตราส่วนของเหลวและของแข็ง 100 มล. / กรัมให้ใช้ผงα-เซอร์โคเนียมฟอสเฟตเชิงปริมาณและกระจายตัวในน้ำปราศจากไอออนเติมสารละลายเอทิลามีนลงในน้ำที่เจือจางด้วยแม่เหล็กที่อุณหภูมิห้องจากนั้นเพิ่มไดธาโนลามีนเชิงปริมาณและการบำบัดด้วยอัลตราโซนิกเพื่อเตรียม ZrP -OH สารละลาย

③ละลายโพลีไวนิลแอลกอฮอล์ (PVA) จำนวนหนึ่งในน้ำปราศจากไอออน 90 ℃เพื่อทำสารละลาย 5% เติมสารละลาย ZrP-OH เชิงปริมาณกวนต่อไปประมาณ 6-10 ชั่วโมงทำให้สารละลายเย็นลงแล้วเทลงในแม่พิมพ์เพื่อ ผึ่งลมให้แห้งที่อุณหภูมิห้องสามารถเกิดฟิล์มบาง ๆ ประมาณ 0.15 มม.

การเพิ่ม ZrP-OH ช่วยลดอุณหภูมิการย่อยสลายเริ่มต้นของ PVA ได้อย่างมากและในขณะเดียวกันก็ช่วยส่งเสริมปฏิกิริยาคาร์บอไนเซชันของผลิตภัณฑ์ย่อยสลาย PVA เนื่องจาก polyanion ที่สร้างขึ้นระหว่างการย่อยสลายของ ZrP-OH ทำหน้าที่เป็นไซต์ของกรดโปรตอนเพื่อส่งเสริมปฏิกิริยาเฉือนของกลุ่มกรด PVA ผ่านปฏิกิริยา Norrish II ปฏิกิริยาคาร์บอไนเซชันของผลิตภัณฑ์ย่อยสลายของ PVA ช่วยเพิ่มความต้านทานการเกิดออกซิเดชันของชั้นคาร์บอนซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการหน่วงไฟของวัสดุผสม

3) โพลีไวนิลแอลกอฮอล์ (PVA) / แป้งออกซิไดซ์ / นาโนคอมโพสิตα-เซอร์โคเนียมฟอสเฟตและบทบาทในการปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกล

Α-Zirconium phosphate ถูกสังเคราะห์โดยวิธี sol-gel reflux ดัดแปลงอินทรีย์ด้วย n-butylamine และ OZrP และ PVA ถูกผสมเพื่อเตรียมนาโนคอมโพสิต PVA / α-ZrP ปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุผสมได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อเมทริกซ์ PVA มี 0.8% โดยมวลของα-ZrP ความต้านทานแรงดึงและการยืดตัวที่แตกของวัสดุผสมจะเพิ่มขึ้น 17 3% และ 26 เมื่อเทียบกับ PVA บริสุทธิ์ตามลำดับ 6%. เนื่องจากไฮดรอกซิα-ZrP สามารถสร้างพันธะไฮโดรเจนที่แข็งแกร่งกับไฮดรอกซิลโมเลกุลของแป้งซึ่งนำไปสู่คุณสมบัติเชิงกลที่ดีขึ้น ในขณะเดียวกันเสถียรภาพทางความร้อนก็เพิ่มขึ้นอย่างมาก

4) วัสดุคอมโพสิตเซอร์โคเนียมฟอสเฟตที่ดัดแปลงด้วยโพลีสไตรีน / อินทรีย์และการประยุกต์ใช้ในวัสดุนาโนคอมโพสิตที่มีอุณหภูมิสูง

α-Zirconium phosphate (α-ZrP) ได้รับการสนับสนุนล่วงหน้าโดย methylamine (MA) เพื่อให้ได้สารละลาย MA-ZrP จากนั้นจึงเติมสารละลาย p-chloromethyl styrene (DMA-CMS) ที่สังเคราะห์แล้วลงในสารละลาย MA-ZrP และกวนที่ อุณหภูมิห้อง 2 d ผลิตภัณฑ์ได้รับการกรองของแข็งจะถูกล้างด้วยน้ำกลั่นเพื่อตรวจไม่พบคลอรีนและทำให้แห้งในสุญญากาศที่ 80 ℃เป็นเวลา 24 ชั่วโมง ในที่สุดคอมโพสิตจะถูกเตรียมโดยพอลิเมอไรเซชันจำนวนมาก ในระหว่างการเกิดพอลิเมอไรเซชันจำนวนมากสไตรีนส่วนหนึ่งเข้าไประหว่างลามิเนตเซอร์โคเนียมฟอสเฟตและเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชัน เสถียรภาพทางความร้อนของผลิตภัณฑ์ได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญความเข้ากันได้กับตัวโพลีเมอร์ดีขึ้นและสามารถตอบสนองความต้องการของการแปรรูปวัสดุนาโนคอมโพสิตที่อุณหภูมิสูงได้