البلاستيك مادة تحتوي على نسبة عالية من البوليمر كمكون رئيسي. وهي تتكون من راتينج صناعي ومواد مالئة ومواد بلاستيكية ومثبتات ومواد تشحيم وأصباغ ومواد مضافة أخرى. إنها في حالة سائلة أثناء التصنيع والمعالجة لتسهيل النمذجة ، فهي تقدم شكلًا صلبًا عند اكتمال المعالجة.
المكون الرئيسي للبلاستيك هو الراتنج الصناعي. تمت تسمية الراتنجات في الأصل على اسم الدهون التي تفرزها الحيوانات والنباتات ، مثل الصنوبري واللك وغيرها. تشير الراتنجات الاصطناعية (يشار إليها أحيانًا ببساطة باسم "الراتنجات") إلى البوليمرات التي لم يتم خلطها بمواد مضافة مختلفة. يمثل الراتينج حوالي 40٪ إلى 100٪ من إجمالي وزن البلاستيك. يتم تحديد الخصائص الأساسية للبلاستيك بشكل أساسي من خلال خصائص الراتينج ، ولكن المواد المضافة تلعب أيضًا دورًا مهمًا.
لماذا يجب تعديل البلاستيك؟
يشير ما يسمى ب "تعديل البلاستيك" إلى طريقة تغيير أدائه الأصلي وتحسين جانب أو أكثر من خلال إضافة مادة أخرى أو أكثر إلى الراتنج البلاستيكي ، وبالتالي تحقيق الغرض من توسيع نطاق تطبيقه. يشار إلى المواد البلاستيكية المعدلة مجتمعة باسم "البلاستيك المعدل".
حتى الآن ، أنتج البحث والتطوير في الصناعة الكيميائية للبلاستيك آلاف المواد البوليمرية ، والتي لا تزيد قيمتها عن 100 مادة صناعية. يتركز أكثر من 90٪ من مواد الراتينج المستخدمة بشكل شائع في البلاستيك في الراتنجات الخمسة العامة (PE ، PP ، PVC ، PS ، ABS) في الوقت الحاضر ، من الصعب جدًا الاستمرار في تصنيع عدد كبير من مواد البوليمر الجديدة ، والتي ليست اقتصادية ولا واقعية.
لذلك ، أصبحت الدراسة المتعمقة للعلاقة بين تكوين البوليمر وهيكله وأدائه ، وتعديل البلاستيك الموجود على هذا الأساس ، لإنتاج مواد بلاستيكية جديدة مناسبة ، إحدى الطرق الفعالة لتطوير صناعة البلاستيك. حققت صناعة البلاستيك الجنسي أيضًا تطورًا كبيرًا في السنوات الأخيرة.
يشير تعديل البلاستيك إلى تغيير خصائص المواد البلاستيكية في الاتجاه الذي يتوقعه الناس من خلال الطرق الفيزيائية أو الكيميائية أو كلتا الطريقتين ، أو لتقليل التكاليف بشكل كبير ، أو لتحسين خصائص معينة ، أو لإعطاء المواد البلاستيكية وظائف جديدة. يمكن أن تحدث عملية التعديل أثناء بلمرة الراتينج الاصطناعي ، أي التعديل الكيميائي ، مثل البلمرة المشتركة ، والتطعيم ، والربط المتشابك ، وما إلى ذلك ، يمكن إجراؤه أيضًا أثناء معالجة الراتينج الاصطناعي ، أي التعديل المادي ، مثل التعبئة ، الخلط المشترك ، التحسين ، إلخ.
ماهي طرق تعديل البلاستيك؟
1. تعديل التعبئة (تعبئة معدنية)
عن طريق إضافة مسحوق معدني غير عضوي (عضوي) إلى البلاستيك العادي ، يمكن تحسين صلابة المواد البلاستيكية وصلابتها ومقاومتها للحرارة. هناك أنواع عديدة من الحشوات وخصائصها معقدة للغاية.
دور الحشوات البلاستيكية: تحسين أداء معالجة البلاستيك ، وتحسين الخصائص الفيزيائية والكيميائية ، وزيادة الحجم ، وتقليل التكاليف.
متطلبات المضافات البلاستيكية:
(1) الخواص الكيميائية غير نشطة وخاملة ولا تتفاعل بشكل عكسي مع الراتينج والمواد المضافة الأخرى ؛
(2) لا يؤثر على مقاومة الماء ، المقاومة الكيميائية ، مقاومة الطقس ، مقاومة الحرارة ، وما إلى ذلك من البلاستيك ؛
(3) لا تقلل من الخصائص الفيزيائية للبلاستيك ؛
(4) يمكن ملؤها بكميات كبيرة ؛
(5) الكثافة النسبية صغيرة ولها تأثير ضئيل على كثافة المنتج.
2. التعديل المُحسَّن (الألياف الزجاجية / ألياف الكربون)
تدابير التعزيز: بإضافة مواد ليفية مثل الألياف الزجاجية وألياف الكربون.
تأثير التحسين: يمكن أن يحسن بشكل كبير صلابة وقوة وصلابة ومقاومة الحرارة للمادة ،
الآثار الضارة للتعديل: ولكن العديد من المواد سوف تسبب ضعف السطح واستطالة أقل عند الكسر.
مبدأ التحسين:
(1) المواد المقواة لها قوة ومعامل أعلى ؛
(2) يحتوي الراتينج على العديد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية المتأصلة الممتازة (مقاومة التآكل ، والعزل ، ومقاومة الإشعاع ، ومقاومة التآكل الفوري في درجات الحرارة العالية ، وما إلى ذلك) وخصائص المعالجة ؛
(3) بعد أن يتضاعف الراتينج مع مادة التسليح ، يمكن لمواد التسليح تحسين الخواص الميكانيكية أو الخواص الأخرى للراتنج ، ويمكن للراتنج أن يلعب دور الترابط ونقل الحمل إلى مادة التسليح ، بحيث يكون للبلاستيك المقوى خصائص ممتازة.
3. تشديد التعديل
العديد من المواد ليست قوية بما فيه الكفاية وهشة للغاية. عن طريق إضافة مواد ذات صلابة أفضل أو مواد غير عضوية متناهية الصغر ، يمكن زيادة المتانة والأداء في درجات الحرارة المنخفضة للمواد.
عامل الشد: لتقليل هشاشة البلاستيك بعد التصلب ، وتحسين قوة تأثيره واستطالة ، وهي مادة مضافة تضاف إلى الراتنج.
عوامل التقوية شائعة الاستخدام - معظمها متوافق مع تطعيم أنهيدريد المالئيك:
كوبوليمر إيثيلين فينيل أسيتات (EVA)
بولي أوليفين إلاستومر (POE)
البولي إيثيلين المكلور (CPE)
أكريلونيتريل - بوتادين - ستايرين كوبوليمر (ABS)
مطاط ستايرين بوتادين بالحرارة (SBS)
EPDM (EPDM)
4. تعديل مثبطات اللهب (مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين)
في العديد من الصناعات مثل الأجهزة الإلكترونية والسيارات ، يلزم أن تكون المواد مثبطة للهب ، ولكن العديد من المواد الخام البلاستيكية لها مثبطات اللهب المنخفضة. يمكن تحسين مثبطات اللهب عن طريق إضافة مثبطات اللهب.
مثبطات اللهب: تُعرف أيضًا باسم مثبطات اللهب ، أو مثبطات الحريق ، أو مثبطات الحريق ، وهي إضافات وظيفية تضفي مثبطات اللهب على البوليمرات القابلة للاشتعال ؛ معظمهم من VA (الفوسفور) ، VIIA (البروم ، الكلور) ومركبات عناصر ⅢA (الأنتيمون والألمنيوم).
تنتمي مركبات الموليبدينوم ومركبات القصدير ومركبات الحديد التي لها تأثيرات قمع الدخان أيضًا إلى فئة مثبطات اللهب. وهي تستخدم بشكل أساسي للبلاستيك مع متطلبات مثبطة للهب لتأخير أو منع احتراق البلاستيك ، وخاصة البلاستيك البوليمر. اجعلها أطول للاشتعال ، وإطفاء نفسها ، وصعوبة الاشتعال.
درجة مثبطات اللهب البلاستيكية: من HB ، V-2 ، V-1 ، V-0 ، 5VB إلى 5VA خطوة بخطوة.
5. تعديل مقاومة الطقس (مقاومة الشيخوخة ، ومكافحة الأشعة فوق البنفسجية ، ومقاومة درجات الحرارة المنخفضة)
يشير عمومًا إلى مقاومة البلاستيك البارد في درجات حرارة منخفضة. بسبب هشاشة البلاستيك المتأصل في درجات الحرارة المنخفضة ، يصبح البلاستيك هشًا في درجات الحرارة المنخفضة. لذلك ، فإن العديد من المنتجات البلاستيكية المستخدمة في بيئات درجات الحرارة المنخفضة مطلوبة عمومًا لمقاومة البرد.
مقاومة الطقس: تشير إلى سلسلة من ظواهر الشيخوخة مثل البهتان وتغير اللون والتشقق والطباشير وتقليل قوة المنتجات البلاستيكية بسبب تأثير الظروف الخارجية مثل ضوء الشمس وتغيرات درجات الحرارة والرياح والأمطار. الأشعة فوق البنفسجية عامل رئيسي في تعزيز شيخوخة البلاستيك.
6. سبيكة معدلة
السبائك البلاستيكية هي استخدام المزج الفيزيائي أو التطعيم الكيميائي وطرق البلمرة المشتركة لإعداد مادتين أو أكثر في مادة جديدة عالية الأداء وعملية ومتخصصة لتحسين أداء مادة واحدة أو الغرض من خصائص المواد. يمكنها تحسين أو تحسين أداء المواد البلاستيكية الموجودة وتقليل التكاليف.
السبائك البلاستيكية العامة: مثل سبائك PVC ، PE ، PP ، PS تستخدم على نطاق واسع ، وقد تم إتقان تكنولوجيا الإنتاج بشكل عام.
سبائك البلاستيك الهندسية: تشير إلى مزيج من اللدائن الهندسية (الراتنج) ، بما في ذلك بشكل أساسي نظام المزج مع PC و PBT و PA و POM (بولي أوكسي ميثيلين) و PPO و PTFE (بولي تترافلورو إيثيلين) وغيرها من اللدائن الهندسية باعتبارها الجسم الرئيسي وراتنج ABS المواد المعدلة.
يعد معدل نمو استخدام سبائك PC / ABS في طليعة مجال البلاستيك. في الوقت الحاضر ، أصبح البحث في صناعة السبائك PC / ABS نقطة بحث ساخنة لسبائك البوليمر.
7. الزركونيوم البلاستيك المعدل الفوسفات
1) تحضير البولي بروبلين PP / فوسفات الزركونيوم العضوي المعدل OZrP بطريقة المزج الذائب وتطبيقه في اللدائن الهندسية
أولاً ، يتفاعل أوكتاديسيل ثنائي ميثيل أمين ثلاثي (DMA) مع فوسفات α-zirconium للحصول على فوسفات الزركونيوم المعدل عضوياً (OZrP) ، ثم يذوب OZrP مع البولي بروبيلين (PP) لتحضير مركبات PP / OZrP. عند إضافة OZrP مع كسر كتلة 3٪ ، يمكن زيادة قوة الشد ، قوة التأثير ، وقوة الانحناء لمركب PP / OZrP بنسبة 18. 2٪ ، 62.5٪ ، 11. 3٪ ، على التوالي ، مقارنة بمادة PP النقية. كما تم تحسين الاستقرار الحراري بشكل كبير. وذلك لأن أحد طرفي DMA يتفاعل مع المواد غير العضوية لتكوين رابطة كيميائية ، والطرف الآخر من السلسلة الطويلة متشابك ماديًا مع السلسلة الجزيئية PP لزيادة قوة الشد للمركب. ترجع قوة التأثير المحسنة والاستقرار الحراري إلى فوسفات الزركونيوم الذي يسببه PP لإنتاج بلورات. ثانيًا ، يزيد التفاعل بين PP المعدل وطبقات فوسفات الزركونيوم المسافة بين طبقات فوسفات الزركونيوم وتشتت أفضل ، مما يؤدي إلى زيادة قوة الانحناء. تساعد هذه التقنية على تحسين أداء اللدائن الهندسية.
2) كحول عديد الفاينيل / مركب فوسفات ألفا الزركونيوم النانوي وتطبيقه في المواد المثبطة للهب
يمكن استخدام كحول البولي فينيل / فوسفات الفوسفات ألفا-الزركونيوم بشكل أساسي في تحضير المواد المثبطة للهب. الطريقة هي:
① أولاً ، تُستخدم طريقة الارتداد لتحضير فوسفات ألفا الزركونيوم.
② وفقًا لنسبة السائل والصلب البالغة 100 مل / جم ، خذ مسحوق فوسفات الزركونيوم الكمي وقم بتفريقه في الماء منزوع الأيونات ، أضف محلول إيثيل أمين المائي بالتنقيط تحت التحريك المغناطيسي في درجة حرارة الغرفة ، ثم أضف ثنائي إيثانول أمين الكمي ، وعلاجه بالموجات فوق الصوتية لتحضير ZrP -أوه محلول مائي.
قم بإذابة كمية معينة من كحول البولي فينيل (PVA) في ماء منزوع الأيونات 90 درجة مئوية لعمل محلول 5٪ ، أضف محلول مائي كمي ZrP-OH ، واستمر في التقليب لمدة 6-10 ساعات ، ثم قم بتبريد المحلول وصبه في القالب حتى يجف في الهواء عند درجة حرارة الغرفة ، ويمكن تشكيل غشاء رقيق يبلغ حوالي 0.15 مم.
تقلل إضافة ZrP-OH بدرجة كبيرة من درجة حرارة التحلل الأولية لـ PVA ، وفي نفس الوقت تساعد على تعزيز تفاعل الكربنة لمنتجات تحلل PVA. وذلك لأن البوليانيون المتولد أثناء تحلل ZrP-OH يعمل كموقع لحمض بروتون لتعزيز تفاعل القص لمجموعة حمض PVA من خلال تفاعل Norrish II. يعمل تفاعل الكربنة لمنتجات التحلل لـ PVA على تحسين مقاومة الأكسدة لطبقة الكربون ، وبالتالي تحسين أداء مثبطات اللهب للمواد المركبة.
3) كحول البولي فينيل (PVA) / النشا المؤكسد / مركب فوسفات ألفا الزركونيوم النانوي ودوره في تحسين الخواص الميكانيكية
تم تصنيع فوسفات Α-Zirconium بواسطة طريقة sol-gel reflux ، وتم تعديلها عضوياً باستخدام n-butylamine ، وتم مزج OZrP و PVA لتحضير مركب نانوي PVA / α-ZrP. تحسين الخواص الميكانيكية للمواد المركبة بشكل فعال. عندما تحتوي مصفوفة PVA على 0.8٪ بالكتلة من α-ZrP ، تزداد قوة الشد والاستطالة عند كسر المادة المركبة بنسبة 17. 3٪ و 26. مقارنة مع PVA النقي ، على التوالي. 6٪. وذلك لأن هيدروكسيل α-ZrP يمكن أن ينتج روابط هيدروجينية قوية مع هيدروكسيل جزيئي النشا ، مما يؤدي إلى تحسين الخصائص الميكانيكية. في الوقت نفسه ، تم أيضًا تحسين الاستقرار الحراري بشكل كبير.
4) البوليسترين / المواد المركبة العضوية المعدلة من فوسفات الزركونيوم وتطبيقها في معالجة المواد متناهية الصغر في درجة حرارة عالية
فوسفات α-Zirconium (α-ZrP) مدعوم مسبقًا بميثيل أمين (MA) للحصول على محلول MA-ZrP ، ثم يضاف محلول p- كلورو ميثيل ستيرين (DMA-CMS) إلى محلول MA-ZrP ويقلب عند درجة حرارة الغرفة 2 د ، يتم ترشيح المنتج ، وغسل المواد الصلبة بالماء المقطر للكشف عن عدم وجود الكلور ، وتجفيفها في فراغ عند 80 درجة مئوية لمدة 24 ساعة. أخيرًا ، يتم تحضير المركب بواسطة البلمرة السائبة. أثناء بلمرة الكتلة ، يدخل جزء من الستيرين بين شرائح فوسفات الزركونيوم ، ويحدث تفاعل البلمرة. تم تحسين الثبات الحراري للمنتج بشكل كبير ، والتوافق مع جسم البوليمر أفضل ، ويمكن أن يلبي متطلبات المعالجة ذات درجة الحرارة العالية للمواد المركبة النانوية.
