Plastmasa ir materiāls, kura galvenā sastāvdaļa ir augsts polimēra daudzums. Tas sastāv no sintētiskiem sveķiem un pildvielām, plastifikatoriem, stabilizatoriem, smērvielām, pigmentiem un citām piedevām. Ražošanas un apstrādes laikā tas ir plūstošā stāvoklī, lai atvieglotu modelēšanu. Kad apstrāde ir pabeigta, tā ir cieta forma.

Galvenā plastmasas sastāvdaļa ir sintētiskie sveķi. Sākotnēji sveķi tiek nosaukti pēc lipīdu, ko izdala dzīvnieki un augi, piemēram, kolofonija, šellaka utt. Sintētiskie sveķi (dažreiz tos vienkārši dēvē par "sveķiem") attiecas uz polimēriem, kas nav sajaukti ar dažādām piedevām. Sveķi veido apmēram 40% līdz 100% no plastmasas kopējā svara. Plastmasas pamatīpašības galvenokārt nosaka sveķu īpašības, taču svarīga loma ir arī piedevām.



Kāpēc plastmasa ir jāmaina?

Tā sauktā "plastmasas modifikācija" attiecas uz metodi, kā mainīt tā sākotnējo veiktspēju un uzlabot vienu vai vairākus aspektus, plastmasas sveķiem pievienojot vienu vai vairākas citas vielas, tādējādi sasniedzot mērķi paplašināt tā piemērošanas jomu. Modificētos plastmasas materiālus kopā sauc par "modificētām plastmasām".

Līdz šim plastmasas ķīmijas rūpniecības pētniecībā un attīstībā ir sintezēti tūkstošiem polimēru materiālu, no kuriem tikai vairāk nekā 100 ir rūpnieciski vērtīgi. Vairāk nekā 90% no plastmasā parasti izmantotajiem sveķu materiāliem ir koncentrēti piecos vispārējos sveķos (PE, PP, PVC, PS, ABS). Pašlaik ir ļoti grūti turpināt sintezēt lielu skaitu jaunu polimēru materiālu, kas nav ne ekonomisks, ne reāls.

Tāpēc padziļināta polimēru sastāva, struktūras un veiktspējas attiecību izpēte un uz šī pamata esošo modifikācija, lai ražotu piemērotus jaunus plastmasas materiālus, ir kļuvusi par vienu no efektīviem veidiem, kā attīstīt plastmasas rūpniecību. Arī seksuālās plastmasas rūpniecība pēdējos gados ir sasniegusi ievērojamu attīstību.

Plastmasas modifikācija attiecas uz plastmasas materiālu īpašību maiņu cilvēku sagaidāmajā virzienā, izmantojot fizikālas, ķīmiskas vai abas metodes, vai arī, lai ievērojami samazinātu izmaksas, vai lai uzlabotu noteiktas īpašības vai piešķirtu plastmasai jaunas materiālu funkcijas. Modifikācijas process var notikt sintētisko sveķu polimerizācijas laikā, tas ir, ķīmisko modifikāciju, piemēram, kopolimerizāciju, potēšanu, šķērssaistīšanu utt., Var veikt arī sintētisko sveķu apstrādes laikā, tas ir, fiziskas modifikācijas, piemēram, pildīšana, kopīga sajaukšana, uzlabošana utt.

Kādas ir plastiskās modifikācijas metodes?

1. Pildījuma modifikācija (minerālu pildījums)

Pievienojot neorganisko minerālu (organisko) pulveri parastajām plastmasām, var uzlabot plastmasas materiālu stingrību, cietību un karstumizturību. Ir daudz veidu pildvielu, un to īpašības ir ārkārtīgi sarežģītas.

Plastmasas pildvielu loma: uzlabot plastmasas apstrādes veiktspēju, uzlabot fizikālās un ķīmiskās īpašības, palielināt apjomu un samazināt izmaksas.

Prasības plastmasas piedevām:

(1) Ķīmiskās īpašības ir neaktīvas, inertas un nelabvēlīgi nereaģē ar sveķiem un citām piedevām;

(2) neietekmē plastmasas ūdens izturību, ķīmisko izturību, laika apstākļu izturību, karstumizturību utt.

(3) nesamazina plastmasas fizikālās īpašības;

(4) Var piepildīt lielos daudzumos;

(5) Relatīvais blīvums ir mazs un maz ietekmē produkta blīvumu.

2. Uzlabota modifikācija (stikla šķiedra / oglekļa šķiedra)

Stiprināšanas pasākumi: pievienojot šķiedru materiālus, piemēram, stikla šķiedru un oglekļa šķiedru.

Uzlabošanas efekts: tas var ievērojami uzlabot materiāla stingrību, izturību, cietību un karstumizturību,

Modifikācijas nelabvēlīgā ietekme: Bet daudzi materiāli izraisīs sliktu virsmu un zemāku pagarinājumu pārtraukumā.

Uzlabošanas princips:

(1) Armētiem materiāliem ir lielāka izturība un modulis;

(2) sveķiem piemīt daudzas raksturīgas izcilas fizikālās un ķīmiskās īpašības (izturība pret koroziju, izolācija, pretestība pret radiāciju, momentāna izturība pret augstas temperatūras ablāciju utt.) Un apstrādes īpašības;

(3) Pēc tam, kad sveķi ir savienoti ar pastiprinošo materiālu, armatūras materiāls var uzlabot sveķu mehāniskās vai citas īpašības, un sveķi var spēlēt līmēšanas un slodzes pārneses lomu uz pastiprinošo materiālu tā, lai pastiprinātā plastmasa būtu izcilas īpašības.

3. Rūdīšanas modifikācija

Daudzi materiāli nav pietiekami izturīgi un pārāk trausli. Pievienojot materiālus ar labāku izturību vai īpaši smalkus neorganiskus materiālus, var palielināt materiālu izturību un veiktspēju zemā temperatūrā.

Rūdīšanas līdzeklis: Lai samazinātu plastmasas trauslumu pēc sacietēšanas un uzlabotu tā triecienizturību un pagarinājumu, sveķiem pievieno piedevu.

Parasti lietotie cietinātāji, galvenokārt maleīnskābes anhidrīda potēšanas savietojamība:

Etilēna-vinilacetāta kopolimērs (EVA)

Poliolefīna elastomērs (POE)

Hlorēts polietilēns (CPE)

Akrilnitrila-butadiēna-stirola kopolimērs (ABS)

Stirola-butadiēna termoplastiskais elastomērs (SBS)

EPDM (EPDM)

4. liesmas slāpētāja modifikācija (bez halogēna liesmas slāpētāja)

Daudzās nozarēs, piemēram, elektroniskajās ierīcēs un automašīnās, materiāliem ir nepieciešama liesmas slāpēšana, bet daudzām plastmasas izejvielām ir zema liesmas slāpēšana. Uzlabotu liesmas slāpēšanu var panākt, pievienojot liesmas slāpētājus.

Liesmas slāpētāji: pazīstami arī kā liesmas slāpētāji, antipirēni vai antipirēni, funkcionālas piedevas, kas piešķir liesmas slāpēšanu viegli uzliesmojošiem polimēriem; lielākā daļa no tām ir VA (fosfors), VIIA (broms, hlors) un ⅢA (antimons, alumīnijs) elementu savienojumi.

Molibdēna savienojumi, alvas savienojumi un dzelzs savienojumi ar dūmu nomācošu iedarbību arī ietilpst liesmas slāpētāju kategorijā. Tos galvenokārt izmanto plastmasai ar liesmas slāpētāja prasībām, lai aizkavētu vai novērstu plastmasas, jo īpaši polimēru plastmasas, sadedzināšanu. Padariet to ilgāku laiku uzliesmojošu, pašdzēstu un grūti aizdedzināmu.

Plastmasas liesmas slāpētāja pakāpe: no HB, V-2, V-1, V-0, 5VB līdz 5VA soli pa solim.

5. Izturības pret laika apstākļiem modifikācija (pret novecošanos, pret ultravioleto staru, izturība pret zemu temperatūru)

Parasti attiecas uz plastmasas izturību pret aukstumu zemā temperatūrā. Plastmasas raksturīgās trausluma dēļ zemā temperatūrā plastmasa zemā temperatūrā kļūst trausla. Tāpēc daudziem plastmasas izstrādājumiem, ko izmanto zemas temperatūras apstākļos, parasti ir jābūt izturīgiem pret aukstumu.

Izturība pret laika apstākļiem: attiecas uz vairākām novecojošām parādībām, piemēram, izbalēšanu, krāsas maiņu, plaisāšanu, krīta veidošanos un plastmasas izstrādājumu izturības samazināšanos ārējo apstākļu, piemēram, saules gaismas, temperatūras izmaiņu, vēja un lietus, ietekmē. Ultravioletais starojums ir galvenais faktors, kas veicina plastmasas novecošanos.

6. Modificēts sakausējums

Plastmasas sakausējums ir fizikālas sajaukšanas vai ķīmiskas potēšanas un kopolimerizācijas metožu izmantošana, lai divus vai vairākus materiālus sagatavotu augstas veiktspējas, funkcionālos un specializētos jaunos materiālos, lai uzlabotu viena materiāla veiktspēju vai kuriem abiem ir materiālu īpašību mērķis. Tas var uzlabot vai uzlabot esošo plastmasas veiktspēju un samazināt izmaksas.

Vispārīgi plastmasas sakausējumi: piemēram, PVC, PE, PP, PS sakausējumi tiek plaši izmantoti, un ražošanas tehnoloģija parasti ir apgūta.

Inženiertehniskais plastmasas sakausējums: attiecas uz inženiertehnisko plastmasu (sveķu) maisījumu, kas galvenokārt ietver sajaukšanas sistēmu ar PC, PBT, PA, POM (polioksimetilēnu), PPO, PTFE (politetrafluoretilēnu) un citām inženiertehniskām plastmasām kā galveno korpusu, un ABS sveķiem modificēti materiāli.

Plastmasas jomā priekšplānā ir PC / ABS sakausējumu izmantošanas pieauguma temps. Pašlaik PC / ABS leģēšanas izpēte ir kļuvusi par polimēru sakausējumu izpētes punktu.

7. Cirkonija fosfāta modificēta plastmasa

1) Polipropilēna PP / organiski modificēta cirkonija fosfāta OZrP kompozīta sagatavošana ar kausēšanas sajaukšanas metodi un tā pielietošana inženiertehniskajā plastmasā

Pirmkārt, oktadecildimetilterciālais amīns (DMA) tiek reaģēts ar a-cirkonija fosfātu, lai iegūtu organiski modificētu cirkonija fosfātu (OZrP), un pēc tam OZrP tiek izkausēts, sajaukts ar polipropilēnu (PP), lai iegūtu PP / OZrP kompozītmateriālus. Pievienojot OZrP ar masas daļu 3%, PP / OZrP kompozīta stiepes izturību, triecienizturību un lieces izturību var palielināt attiecīgi par 18,2%, 62,5% un 11,3%, salīdzinot ar tīru PP materiālu. Būtiski tiek uzlabota arī siltuma stabilitāte. Tas ir tāpēc, ka viens DMA gals mijiedarbojas ar neorganiskām vielām, veidojot ķīmisku saiti, un otrs garās ķēdes gals ir fiziski sapinies ar PP molekulāro ķēdi, lai palielinātu kompozīta stiepes izturību. Uzlabotā triecienizturība un termiskā stabilitāte ir saistīta ar cirkonija fosfāta inducēto PP, lai iegūtu β kristālus. Otrkārt, mijiedarbība starp modificēto PP un cirkonija fosfāta slāņiem palielina attālumu starp cirkonija fosfāta slāņiem un labāku dispersiju, kā rezultātā palielinās lieces izturība. Šī tehnoloģija palīdz uzlabot inženiertehnisko plastmasu darbību.

2) Polivinilspirts / α-cirkonija fosfāta nanokompozīts un tā pielietojums liesmu slāpējošos materiālos

Polivinilspirta / α-cirkonija fosfāta nanokompozītus galvenokārt var izmantot liesmu slāpējošu materiālu sagatavošanai. veids ir:

① Pirmkārt, refluksa metodi izmanto, lai sagatavotu α-cirkonija fosfātu.

Ording Saskaņā ar šķidruma un cietās vielas attiecību 100 ml / g, ņem kvantitatīvu α-cirkonija fosfāta pulveri un izkliedē to dejonizētā ūdenī, istabas temperatūrā magnētiski maisot, pa pilienam pievieno etilamīna ūdens šķīdumu, pēc tam pievieno kvantitatīvo dietanolamīnu un ultraskaņas režīmā apstrādā, lai sagatavotu ZrP. -OH ūdens šķīdums.

③Izšķīdiniet noteiktu daudzumu polivinilspirta (PVA) 90 ℃ dejonizētā ūdenī, lai iegūtu 5% šķīdumu, pievienojiet kvantitatīvu ZrP-OH ūdens šķīdumu, turpiniet maisīt 6–10 stundas, šķīdumu atdzesējiet un ielejiet formā. izžāvē istabas temperatūrā, var izveidot plānu, apmēram 0,15 mm plēvi.

ZrP-OH pievienošana ievērojami samazina sākotnējo PVA noārdīšanās temperatūru un vienlaikus palīdz veicināt PVA noārdīšanās produktu karbonizācijas reakciju. Tas ir tāpēc, ka ZrP-OH degradācijas laikā radītais polianjons darbojas kā protonu skābes vieta, lai veicinātu PVA skābes grupas bīdes reakciju caur Norisas II reakciju. PVA noārdīšanās produktu karbonizācijas reakcija uzlabo oglekļa slāņa oksidācijas pretestību, tādējādi uzlabojot kompozītmateriāla liesmas slāpējošo darbību.

3) Polivinilspirts (PVA) / oksidēta ciete / α-cirkonija fosfāta nanokompozīts un tā loma mehānisko īpašību uzlabošanā

Sol-cirkonija fosfāts tika sintezēts ar sola-gēla refluksa metodi, organiski modificēts ar n-butilamīnu, un OZrP un PVA tika sajaukti, lai iegūtu PVA / α-ZrP nanokompozītu. Efektīvi uzlabojiet kompozītmateriāla mehāniskās īpašības. Ja PVA matricā ir 0,8% no masas α-ZrP, kompozītmateriāla stiepes izturība un pagarinājums pārrāvuma laikā tiek palielināts attiecīgi par 17,3% un 26. 6%. Tas ir tāpēc, ka α-ZrP hidroksils var radīt spēcīgu ūdeņraža savienojumu ar cietes molekulāro hidroksilu, kā rezultātā uzlabojas mehāniskās īpašības. Tajā pašā laikā tiek ievērojami uzlabota arī termiskā stabilitāte.

4) Polistirola / organiski modificēta cirkonija fosfāta kompozītmateriāls un tā pielietojums nanokompozītu materiālos ar augstu temperatūru

α-cirkonija fosfātu (α-ZrP) iepriekš balsta ar metilamīnu (MA), lai iegūtu MA-ZrP šķīdumu, un pēc tam sintezēto p-hlormetil stirola (DMA-CMS) šķīdumu pievieno MA-ZrP šķīdumam un maisa istabas temperatūra 2 dienas, produkts tiek filtrēts, cietās vielas nomazgā ar destilētu ūdeni, lai noteiktu hloru, un 24 stundas žāvē vakuumā 80 ℃. Visbeidzot, kompozītu sagatavo ar polimēru polimēru. Masveida polimerizācijas laikā daļa stirola nonāk starp cirkonija fosfāta laminātiem un notiek polimerizācijas reakcija. Produkta termiskā stabilitāte ir ievērojami uzlabojusies, saderība ar polimēra korpusu ir labāka, un tā var apmierināt nanokompozītu materiālu augstas temperatūras apstrādes prasības.