Nhựa là vật liệu có thành phần chính là polyme cao. Nó bao gồm nhựa tổng hợp và chất độn, chất làm dẻo, chất ổn định, chất bôi trơn, chất màu và các chất phụ gia khác. Nó ở trạng thái lỏng trong quá trình sản xuất và chế biến để tạo điều kiện thuận lợi cho việc tạo mẫu, Nó có hình dạng rắn khi quá trình xử lý hoàn thành.
Thành phần chính của nhựa là nhựa tổng hợp. Nhựa ban đầu được đặt tên theo chất béo do động vật và thực vật tiết ra, chẳng hạn như nhựa thông, shellac, v.v. Nhựa tổng hợp (đôi khi được gọi đơn giản là "nhựa") dùng để chỉ các loại polyme chưa được trộn với các chất phụ gia khác nhau. Nhựa cây chiếm khoảng 40% đến 100% tổng trọng lượng của nhựa. Các tính chất cơ bản của nhựa chủ yếu được quyết định bởi các tính chất của nhựa, nhưng các chất phụ gia cũng đóng một vai trò quan trọng.
Tại sao nhựa phải được biến đổi?
Cái gọi là "sửa đổi nhựa" đề cập đến phương pháp thay đổi hiệu suất ban đầu của nó và cải thiện một hoặc nhiều khía cạnh bằng cách thêm một hoặc nhiều chất khác vào nhựa nhựa, do đó đạt được mục đích mở rộng phạm vi ứng dụng của nó. Vật liệu nhựa biến tính được gọi chung là “chất dẻo biến tính”.
Đến nay, quá trình nghiên cứu và phát triển của ngành hóa chất dẻo đã tổng hợp được hàng nghìn loại vật liệu polyme, trong đó chỉ có hơn 100 loại có giá trị công nghiệp. Hơn 90% nguyên liệu nhựa thông thường được sử dụng trong chất dẻo tập trung ở năm loại nhựa tổng hợp (PE, PP, PVC, PS, ABS) Hiện nay, rất khó để tiếp tục tổng hợp một số lượng lớn các vật liệu polyme mới, điều này không kinh tế cũng không thực tế.
Vì vậy, nghiên cứu sâu về mối quan hệ giữa thành phần polyme, cấu trúc và tính năng, và cải tiến các loại nhựa hiện có trên cơ sở này để sản xuất ra các vật liệu nhựa mới phù hợp đã trở thành một trong những cách hiệu quả để phát triển ngành công nghiệp nhựa. Ngành công nghiệp nhựa tình dục cũng đã đạt được sự phát triển đáng kể trong những năm gần đây.
Sửa đổi chất dẻo là việc thay đổi các đặc tính của vật liệu nhựa theo hướng mà con người mong đợi thông qua các phương pháp vật lý, hóa học hoặc cả hai phương pháp hoặc để giảm đáng kể chi phí, hoặc để cải thiện một số tính chất nhất định, hoặc cung cấp cho nhựa những chức năng mới của vật liệu. Quá trình sửa đổi có thể xảy ra trong quá trình trùng hợp nhựa tổng hợp, nghĩa là, biến đổi hóa học, chẳng hạn như đồng trùng hợp, ghép, liên kết chéo, v.v., cũng có thể được tiến hành trong quá trình xử lý nhựa tổng hợp, tức là biến đổi vật lý, chẳng hạn như làm đầy, đồng trộn, tăng cường, v.v.
Các phương pháp biến tính chất dẻo là gì?
1. Sửa đổi điền (điền khoáng)
Bằng cách thêm bột khoáng vô cơ (hữu cơ) vào nhựa thông thường, độ cứng, độ cứng và khả năng chịu nhiệt của vật liệu nhựa có thể được cải thiện. Có nhiều loại chất độn và tính chất của chúng vô cùng phức tạp.
Vai trò của chất độn nhựa: nâng cao hiệu suất xử lý nhựa, cải thiện tính chất lý hóa, tăng khối lượng, giảm giá thành.
Yêu cầu đối với phụ gia nhựa:
(1) Tính chất hóa học là không hoạt động, trơ và không phản ứng bất lợi với nhựa và các chất phụ gia khác;
(2) Không ảnh hưởng đến khả năng chống nước, kháng hóa chất, chịu thời tiết, chịu nhiệt, v.v. của nhựa;
(3) Không làm giảm tính chất vật lý của nhựa;
(4) Có thể được điền với số lượng lớn;
(5) Tỷ trọng tương đối nhỏ và ít ảnh hưởng đến tỷ trọng của sản phẩm.
2. Sửa đổi nâng cao (sợi thủy tinh / sợi carbon)
Các biện pháp gia cố: bằng cách bổ sung các vật liệu dạng sợi như sợi thủy tinh và sợi carbon.
Hiệu quả nâng cao: nó có thể cải thiện đáng kể độ cứng, sức mạnh, độ cứng và khả năng chịu nhiệt của vật liệu,
Tác động bất lợi của việc sửa đổi: Nhưng nhiều vật liệu sẽ gây ra bề mặt kém và độ giãn dài thấp hơn khi đứt.
Nguyên tắc nâng cao:
(1) Vật liệu gia cường có độ bền và mô đun cao hơn;
(2) Nhựa có nhiều đặc tính vật lý và hóa học tuyệt vời vốn có (chống ăn mòn, cách nhiệt, chống bức xạ, chống mài mòn nhiệt độ cao tức thời, v.v.) và các đặc tính xử lý;
(3) Sau khi nhựa được trộn với vật liệu gia cường, vật liệu gia cố có thể cải thiện tính chất cơ học hoặc các tính chất khác của nhựa, và nhựa có thể đóng vai trò liên kết và truyền tải trọng đến vật liệu gia cường, do đó nhựa gia cường có đặc tính tuyệt vời.
3. Sửa đổi cường độ
Nhiều nguyên liệu không đủ dai và quá giòn. Bằng cách thêm các vật liệu có độ dẻo dai tốt hơn hoặc các vật liệu vô cơ siêu mịn, có thể tăng độ dẻo dai và hiệu suất ở nhiệt độ thấp của vật liệu.
Chất tạo dẻo: Để giảm độ giòn của nhựa sau khi đông cứng, đồng thời cải thiện độ bền va đập và độ kéo dài của nó, một chất phụ gia được thêm vào nhựa.
Các chất tăng cường thường được sử dụng-chủ yếu là chất tương hợp ghép anhydrit maleic:
Đồng trùng hợp etylen-vinyl axetat (EVA)
Chất đàn hồi polyolefin (POE)
Polyetylen clo hóa (CPE)
Chất đồng trùng hợp acrylonitril-butadien-styren (ABS)
Chất đàn hồi dẻo nhiệt styrene-butadiene (SBS)
EPDM (EPDM)
4. Sửa đổi chất chống cháy (chất chống cháy không chứa halogen)
Trong nhiều ngành công nghiệp như thiết bị điện tử và ô tô, vật liệu được yêu cầu phải có khả năng chống cháy, nhưng nhiều vật liệu nhựa nguyên liệu có khả năng chống cháy thấp. Cải thiện khả năng chống cháy có thể đạt được bằng cách thêm chất chống cháy.
Chất làm chậm cháy: còn được gọi là chất chống cháy, chất làm chậm cháy hoặc chất làm chậm cháy, các chất phụ gia chức năng truyền đạt khả năng chống cháy cho polyme dễ cháy; đa số là VA (photpho), VIIA (brom, clo) và Hợp chất của các nguyên tố ⅢA (antimon, nhôm).
Các hợp chất molypden, hợp chất thiếc và hợp chất sắt có tác dụng ngăn khói cũng thuộc nhóm chất chống cháy. Chúng chủ yếu được sử dụng cho các loại nhựa có yêu cầu chống cháy để trì hoãn hoặc ngăn chặn quá trình cháy nhựa, đặc biệt là nhựa polyme. Làm cho nó lâu hơn để bắt lửa, tự cháy và khó bắt lửa.
Cấp chống cháy bằng nhựa: từng bước từ HB, V-2, V-1, V-0, 5VB đến 5VA.
5. Sửa đổi khả năng chống chịu thời tiết (chống lão hóa, chống tia cực tím, nhiệt độ thấp)
Nói chung đề cập đến khả năng chịu lạnh của chất dẻo ở nhiệt độ thấp. Do tính giòn ở nhiệt độ thấp vốn có của chất dẻo, chất dẻo trở nên giòn ở nhiệt độ thấp. Do đó, nhiều sản phẩm nhựa được sử dụng trong môi trường nhiệt độ thấp thường được yêu cầu phải có khả năng chịu lạnh.
Khả năng chống chịu thời tiết: đề cập đến một loạt các hiện tượng lão hóa như phai màu, bạc màu, nứt nẻ, bong phấn, giảm độ bền của sản phẩm nhựa do ảnh hưởng của các điều kiện bên ngoài như ánh nắng, thay đổi nhiệt độ, mưa gió. Bức xạ tia cực tím là yếu tố chính thúc đẩy quá trình lão hóa nhựa.
6. Hợp kim biến tính
Hợp kim nhựa là việc sử dụng phương pháp pha trộn vật lý hoặc ghép hóa học và đồng trùng hợp để điều chế hai hoặc nhiều vật liệu thành một vật liệu mới có hiệu suất cao, chức năng và chuyên biệt nhằm cải thiện tính năng của một vật liệu hoặc có cả hai mục đích về tính chất vật liệu. Nó có thể cải thiện hoặc nâng cao hiệu suất của nhựa hiện có và giảm chi phí.
Hợp kim nhựa nói chung: như hợp kim PVC, PE, PP, PS được sử dụng rộng rãi và công nghệ sản xuất nói chung đã được làm chủ.
Hợp kim nhựa kỹ thuật: đề cập đến sự pha trộn của nhựa kỹ thuật (nhựa thông), chủ yếu bao gồm hệ thống pha trộn với PC, PBT, PA, POM (polyoxymethylene), PPO, PTFE (polytetrafluoroethylene) và các loại nhựa kỹ thuật khác làm phần thân chính, Và nhựa ABS vật liệu sửa đổi.
Tốc độ phát triển của việc sử dụng hợp kim PC / ABS đang dẫn đầu trong lĩnh vực nhựa. Hiện tại, việc nghiên cứu hợp kim PC / ABS đã trở thành một điểm nóng trong nghiên cứu hợp kim polyme.
7. Nhựa biến tính Zirconium phosphate
1) Điều chế hỗn hợp polypropylene PP / hỗn hợp zirconium phosphate OZrP biến tính hữu cơ bằng phương pháp trộn nóng chảy và ứng dụng của nó trong nhựa kỹ thuật
Đầu tiên, octadecyl dimethyl amin bậc ba (DMA) được phản ứng với α-zirconium phosphate để thu được zirconium phosphate biến tính hữu cơ (OZrP), và sau đó OZrP được nấu chảy trộn với polypropylene (PP) để điều chế vật liệu tổng hợp PP / OZrP. Khi OZrP với phần khối lượng 3% được thêm vào, độ bền kéo, độ bền va đập và độ bền uốn của composite PP / OZrP có thể tăng lên lần lượt là 18. 2%, 62. 5% và 11. 3%, so với vật liệu PP nguyên chất. Độ ổn định nhiệt cũng được cải thiện đáng kể. Điều này là do một đầu của DMA tương tác với các chất vô cơ để tạo thành liên kết hóa học, và đầu kia của chuỗi dài được liên kết vật lý với chuỗi phân tử PP để tăng độ bền kéo của composite. Độ bền va đập và độ ổn định nhiệt được cải thiện là do PP cảm ứng zirconium phosphate để tạo ra tinh thể β. Thứ hai, sự tương tác giữa PP biến tính và các lớp phốt phát zirconi làm tăng khoảng cách giữa các lớp phốt phát zirconi và phân tán tốt hơn, dẫn đến tăng cường độ uốn. Công nghệ này giúp cải thiện hiệu suất của nhựa kỹ thuật.
2) Tổ hợp nano polyvinyl alcohol / α-zirconium phosphate và ứng dụng của nó trong vật liệu chống cháy
Vật liệu nano polyvinyl alcohol / α-zirconium phosphate có thể được sử dụng chủ yếu để điều chế vật liệu chống cháy. cách là:
① Đầu tiên, phương pháp hồi lưu được sử dụng để điều chế α-zirconium phosphate.
②Theo tỷ lệ lỏng-rắn 100 mL / g, lấy bột α-zirconium phosphate định lượng và phân tán nó trong nước đã khử ion, thêm từng giọt dung dịch nước etylamin dưới sự khuấy từ ở nhiệt độ phòng, sau đó thêm diethanolamine định lượng, và xử lý siêu âm để chuẩn bị ZrP -OH dung dịch nước.
③ Hòa tan một lượng rượu polyvinyl (PVA) nhất định trong nước khử ion 90 để tạo thành dung dịch 5%, thêm dung dịch nước ZrP-OH định lượng, tiếp tục khuấy trong 6-10 giờ, để nguội dung dịch và đổ vào khuôn. Làm khô không khí ở nhiệt độ phòng, Có thể tạo thành một màng mỏng khoảng 0,15 mm.
Việc bổ sung ZrP-OH làm giảm đáng kể nhiệt độ phân huỷ ban đầu của PVA, đồng thời giúp thúc đẩy phản ứng cacbon hoá của các sản phẩm phân huỷ PVA. Điều này là do polyanion được tạo ra trong quá trình phân hủy ZrP-OH hoạt động như một vị trí axit proton để thúc đẩy phản ứng cắt của nhóm axit PVA thông qua phản ứng Norrish II. Phản ứng cacbon hóa các sản phẩm thoái hóa của PVA cải thiện khả năng chống oxi hóa của lớp cacbon, do đó cải thiện tính năng chống cháy của vật liệu composite.
3) Polyvinyl alcohol (PVA) / tinh bột oxy hóa / tổ hợp nano α-zirconium phosphate và vai trò của nó trong việc cải thiện các tính chất cơ học
Α-Zirconium phosphate được tổng hợp bằng phương pháp hồi lưu sol-gel, biến tính hữu cơ với n-butylamine, và OZrP và PVA được trộn để điều chế tổ hợp nano PVA / α-ZrP. Cải thiện hiệu quả các tính chất cơ học của vật liệu composite. Khi ma trận PVA chứa 0,8% khối lượng α-ZrP, độ bền kéo và độ giãn dài khi đứt của vật liệu composite tăng lên lần lượt là 17. 3% và 26. So với PVA nguyên chất. 6%. Điều này là do hydroxyl α-ZrP có thể tạo ra liên kết hydro mạnh với hydroxyl phân tử tinh bột, dẫn đến cải thiện tính chất cơ học. Đồng thời, độ bền nhiệt cũng được nâng cao đáng kể.
4) Vật liệu composite zirconium phosphate biến tính hữu cơ / polystyrene và ứng dụng của nó trong vật liệu nanocomposite xử lý nhiệt độ cao
α-Zirconium phosphate (α-ZrP) được hỗ trợ trước bởi metylamine (MA) để thu được dung dịch MA-ZrP, và sau đó dung dịch p-chloromethyl styrene (DMA-CMS) tổng hợp được thêm vào dung dịch MA-ZrP và được khuấy ở nhiệt độ phòng 2 d, sản phẩm được lọc, chất rắn được rửa bằng nước cất để không phát hiện clo, và làm khô trong chân không ở 80 ℃ trong 24 h. Cuối cùng, composite được điều chế bằng phản ứng trùng hợp số lượng lớn. Trong quá trình trùng hợp số lượng lớn, một phần styren đi vào giữa các lớp zirconi photphat, và phản ứng trùng hợp xảy ra. Tính ổn định nhiệt của sản phẩm được cải thiện đáng kể, khả năng tương thích với thân polyme tốt hơn, có thể đáp ứng các yêu cầu xử lý nhiệt độ cao của vật liệu nanocompozit.
