Пластик - це матеріал з високим вмістом полімеру як основного компонента. Він складається з синтетичної смоли та наповнювачів, пластифікаторів, стабілізаторів, мастил, пігментів та інших добавок. Під час виготовлення та обробки він перебуває в рідкому стані для полегшення моделювання. Після завершення обробки він має тверду форму.
Основним компонентом пластику є синтетична смола. Спочатку смоли названі на честь ліпідів, що виділяються тваринами та рослинами, такими як каніфоль, шелак тощо. Синтетичні смоли (іноді їх просто називають «смолами») відносяться до полімерів, які не змішувались з різними добавками. На смолу припадає приблизно від 40% до 100% від загальної маси пластику. Основні властивості пластмас в основному визначаються властивостями смоли, але добавки також відіграють важливу роль.
Чому пластик слід модифікувати?
Так звана "пластична модифікація" відноситься до методу зміни початкових характеристик та поліпшення одного або декількох аспектів шляхом додавання однієї або більше інших речовин до пластичної смоли, тим самим досягаючи мети розширення сфери її застосування. Модифіковані пластикові матеріали в сукупності називаються "модифікованими пластмасами".
До цього часу дослідження та розробки хімічної промисловості пластмас синтезували тисячі полімерних матеріалів, з яких лише понад 100 мають промислову цінність. Більше 90% смолистих матеріалів, які зазвичай використовуються в пластмасах, зосереджені в п'яти загальних смолах (PE, PP, PVC, PS, ABS) В даний час дуже важко продовжувати синтезувати велику кількість нових полімерних матеріалів, які не є ні економічним, ні реалістичним.
Тому поглиблене вивчення взаємозв'язку між полімерним складом, структурою та експлуатаційними характеристиками та модифікація існуючих пластмас на цій основі з метою виробництва відповідних нових пластичних матеріалів стало одним із ефективних шляхів розвитку галузі пластмас. Промисловість сексуальної пластмаси також досягла значного розвитку за останні роки.
Під модифікацією пластику мається на увазі зміна властивостей пластикових матеріалів у напрямку, очікуваному людьми, за допомогою фізичного, хімічного або обох методів, або для значного зменшення витрат, або для поліпшення певних властивостей, або для надання пластмасам нових функцій матеріалів. Процес модифікації може відбуватися під час полімеризації синтетичної смоли, тобто хімічна модифікація, така як кополімеризація, прищеплення, зшивання тощо, може також проводитися під час обробки синтетичної смоли, тобто фізична модифікація, така як наповнення, спільне змішування, покращення тощо.
Які методи пластичної модифікації?
1. Модифікація наповнення (мінеральна заливка)
Додаючи до звичайних пластмас неорганічний мінеральний (органічний) порошок, можна поліпшити жорсткість, твердість та термостійкість пластикових матеріалів. Існує багато видів наповнювачів, і їх властивості надзвичайно складні.
Роль пластикових наповнювачів: поліпшення продуктивності обробки пластмас, поліпшення фізико-хімічних властивостей, збільшення обсягу та зменшення витрат.
Вимоги до пластикових добавок:
(1) Хімічні властивості неактивні, інертні та не реагують негативно на смолу та інші добавки;
(2) Не впливає на водостійкість, хімічну стійкість, атмосферостійкість, термостійкість тощо пластику;
(3) Не зменшує фізичні властивості пластику;
(4) Можна заповнювати у великих кількостях;
(5) Відносна щільність мала і мало впливає на щільність продукту.
2. Покращена модифікація (скловолокно / вуглецеве волокно)
Заходи щодо посилення: додаванням волокнистих матеріалів, таких як скловолокно та вуглецеве волокно.
Покращувальний ефект: він може значно покращити жорсткість, міцність, твердість і термостійкість матеріалу,
Побічні ефекти модифікації: Але багато матеріалів спричинятимуть погану поверхню та зниження подовження при розриві.
Принцип вдосконалення:
(1) Армовані матеріали мають вищу міцність і модуль;
(2) Смола має багато властивих чудових фізичних та хімічних властивостей (стійкість до корозії, ізоляція, радіаційна стійкість, миттєва стійкість до високих температурних абляцій тощо) та технологічних властивостей;
(3) Після того, як смола змішується з армуючим матеріалом, армуючий матеріал може поліпшити механічні або інші властивості смоли, і смола може виконувати роль склеювання та передачі навантаження на армуючий матеріал, так що армований пластик має відмінні властивості.
3. Посилення модифікації
Багато матеріалів недостатньо жорсткі і занадто крихкі. Додаючи матеріали з кращою в'язкістю або ультрадисперсні неорганічні матеріали, можна збільшити в'язкість і низькотемпературні характеристики матеріалів.
Зміцнюючий агент: Для зменшення крихкості пластику після затвердіння та покращення його ударної міцності та подовження в смолу додають добавку.
Загальновживані зміцнюючі речовини - переважно сумішник для прищеплення малеїнового ангідриду:
Етилен-вінілацетатний сополімер (EVA)
Поліолефіновий еластомер (POE)
Хлорований поліетилен (CPE)
Акрилонітрил-бутадієн-стирольний сополімер (АБС)
Стирол-бутадієновий термопластичний еластомер (SBS)
EPDM (EPDM)
4. Модифікація антипірену (безгалогенна антипірена)
У багатьох галузях промисловості, таких як електронні прилади та автомобілі, матеріали повинні мати вогнестійкість, але багато пластмасова сировина має низьку вогнестійкість. Поліпшення вогнезахисту можна досягти, додаючи антипірени.
Антипірени: також відомі як антипірени, антипірени або антипірени, функціональні добавки, що надають вогнезахисності легкозаймистим полімерам; більшість з них - VA (фосфор), VIIA (бром, хлор) та сполуки елементів ⅢA (сурма, алюміній).
До категорії антипіренів відносяться також сполуки молібдену, сполуки олова та сполуки заліза з димозахисними ефектами. Вони в основному використовуються для пластмас, що вимагають вогнезахисту, щоб затримати або запобігти горінню пластмас, особливо полімерних пластмас. Зробіть так, щоб запалювання було довшим, самозатухаючим і важким для займання.
Пластиковий антипірен: від HB, V-2, V-1, V-0, 5VB до 5VA поетапно.
5. Модифікація атмосферної стійкості (антивікова, антиультрафіолетова, низькотемпературна стійкість)
Зазвичай відноситься до холодостійкості пластмас при низьких температурах. Через властиву пластикам низьку температурну крихкість, пластики стають крихкими при низьких температурах. Тому багато виробів із пластику, що використовуються в середовищах з низькою температурою, як правило, повинні мати холодостійкість.
Стійкість до атмосферних впливів: відноситься до ряду явищ старіння, таких як вицвітання, зміна кольору, розтріскування, крейда та зниження міцності пластикових виробів через вплив зовнішніх умов, таких як сонячне світло, перепади температури, вітер та дощ. Ультрафіолетове випромінювання є ключовим фактором сприяння старінню пластику.
6. Модифікований сплав
Пластиковий сплав - це використання методів фізичного змішування або хімічного прищеплення та кополімеризації для підготовки двох або більше матеріалів до високоефективного, функціонального та спеціалізованого нового матеріалу для поліпшення експлуатаційних характеристик одного матеріалу або для того, щоб мати цільові властивості матеріалу. Це може поліпшити або покращити експлуатаційні якості існуючих пластмас та зменшити витрати.
Загальні пластикові сплави: такі як сплави ПВХ, ПЕ, ПП, ПС широко використовуються, а технологія виробництва загалом освоєна.
Сплав інженерного пластику: відноситься до суміші інженерних пластмас (смоли), в основному включаючи систему змішування з ПК, PBT, PA, POM (поліоксиметилен), РРО, ПТФЕ (політетрафторетилен) та іншими технічними пластмасами як основний корпус, а також АБС-смола модифіковані матеріали.
Темпи зростання використання сплавів ПК / АБС займають перше місце в галузі пластмас. В даний час дослідження сплавів ПК / АБС стали дослідницькою точкою для полімерних сплавів.
7. Пластик, модифікований фосфатом цирконію
1) Отримання поліпропіленового ПП / органічно модифікованого фосфату цирконію OZrP композиційного методу змішування розплаву та його застосування в технічній пластмасі
Спочатку октадецилдиметилтретинний амін (DMA) реагує з α-цирконію фосфатом, отримуючи органічно модифікований фосфат цирконію (OZrP), а потім OZrP розплавляють із сумішшю поліпропілену (PP) для отримання композитів PP / OZrP. При додаванні OZrP з масовою часткою 3% міцність на розрив, ударну в’язкість та міцність на вигин композиту PP / OZrP можна збільшити відповідно на 18, 2%, 62. 5% та 11. 3%, порівняно з чистим поліпропіленовим матеріалом. Теплова стабільність також значно покращується. Це пояснюється тим, що один кінець ДМА взаємодіє з неорганічними речовинами, утворюючи хімічний зв’язок, а другий кінець довгого ланцюга фізично переплутаний з молекулярним ланцюгом РР для збільшення міцності композиту на розтяг. Поліпшена ударна в'язкість та термічна стабільність зумовлені індукованим фосфатом цирконію РР для отримання β-кристалів. По-друге, взаємодія між модифікованим РР та шарами фосфату цирконію збільшує відстань між шарами фосфату цирконію та покращує дисперсію, що призводить до збільшення міцності на вигин. Ця технологія допомагає поліпшити характеристики інженерних пластмас.
2) Нанокомпозит полівініловий спирт / α-цирконію фосфат та його застосування в антипіренах
Нанокомпозити полівінілового спирту / α-цирконію фосфату в основному можуть бути використані для приготування вогнезахисних матеріалів. шлях такий:
① Спочатку для отримання α-цирконію фосфату застосовують метод зворотного холодильника.
② Відповідно до співвідношення рідина-тверда речовина 100 мл / г, візьміть кількісний порошок фосфату α-цирконію і розподіліть його в деіонізованій воді, додайте по краплях водний розчин етиламіну при магнітному перемішуванні при кімнатній температурі, потім додайте кількісний діетаноламін і обробіть ультразвуком для приготування ZrP -ОН водний розчин.
③ Розчиніть певну кількість полівінілового спирту (ПВА) у 90 ℃ деіонізованій воді, щоб отримати 5% розчин, додайте кількісний водний розчин ZrP-OH, продовжуйте перемішувати протягом 6-10 годин, охолоджуйте розчин і вилийте у форму до на повітрі при кімнатній температурі може утворитися тонка плівка приблизно 0,15 мм.
Додавання ZrP-OH значно знижує початкову температуру деградації PVA і одночасно сприяє реакції карбонізації продуктів деградації PVA. Це пояснюється тим, що поліаніон, що утворюється під час деградації ZrP-OH, діє як сайт протонної кислоти, що сприяє реакції зсуву кислотної групи PVA через реакцію Норріша II. Реакція карбонізації продуктів деградації ПВА покращує окислювальну стійкість шару вуглецю, тим самим покращуючи вогнезахисні характеристики композиційного матеріалу.
3) Полівініловий спирт (ПВА) / окислений крохмаль / нанокомпозит α-цирконію фосфату та його роль у поліпшенні механічних властивостей
Α-Цирконію фосфат синтезували методом золь-гель із зворотним холодильником, органічно модифікованим н-бутиламіном, а OZrP та PVA змішували для отримання нанокомпозиту PVA / α-ZrP. Ефективно покращують механічні властивості композиційного матеріалу. Коли матриця PVA містить 0,8% по масі α-ZrP, міцність на розрив і подовження при розриві композиційного матеріалу збільшуються на 17, 3% і 26, порівняно з чистим PVA, відповідно. 6%. Це пов’язано з тим, що α-ZrP-гідроксил може утворювати міцний водневий зв’язок із молекулярним гідроксилом крохмалю, що призводить до поліпшення механічних властивостей. У той же час термостійкість також значно підвищується.
4) Композиційний матеріал полістирол / органічно модифікований фосфат цирконію та його застосування у високотемпературній обробці нанокомпозитних матеріалів
α-цирконію фосфат (α-ZrP) попередньо підтримують метиламіном (MA) для отримання розчину MA-ZrP, а потім синтезований розчин p-хлорметилстиролу (DMA-CMS) додають до розчину MA-ZrP і перемішують при кімнатна температура 2 дні, продукт фільтрують, тверді речовини промивають дистильованою водою, щоб хлор не виявлявся, і сушать у вакуумі при 80 ℃ протягом 24 годин. Нарешті, композит готують об'ємною полімеризацією. Під час основної полімеризації частина стиролу потрапляє між фосфатними ламінатами цирконію, і відбувається реакція полімеризації. Термічна стабільність продукту значно покращена, сумісність з полімерним корпусом краща, і він може відповідати вимогам високотемпературної обробки нанокомпозитних матеріалів.
