O plástico é um material com alto polímero como componente principal. É composto por resinas sintéticas e cargas, plastificantes, estabilizantes, lubrificantes, pigmentos e outros aditivos. Ele está em um estado fluido durante a fabricação e processamento para facilitar a modelagem. Ele apresenta uma forma sólida quando o processamento é concluído.
O principal componente do plástico é a resina sintética. As resinas têm o nome original de lipídios secretados por animais e plantas, como breu, goma-laca, etc. Resinas sintéticas (às vezes simplesmente chamadas de "resinas") referem-se a polímeros que não foram misturados com vários aditivos. A resina representa cerca de 40% a 100% do peso total do plástico. As propriedades básicas dos plásticos são determinadas principalmente pelas propriedades da resina, mas os aditivos também desempenham um papel importante.
Por que o plástico deve ser modificado?
A chamada "modificação plástica" refere-se ao método de alterar seu desempenho original e melhorar um ou mais aspectos pela adição de uma ou mais outras substâncias à resina plástica, atingindo assim o objetivo de expandir seu escopo de aplicação. Os materiais plásticos modificados são coletivamente referidos como "plásticos modificados".
Até agora, a pesquisa e o desenvolvimento da indústria química de plásticos sintetizou milhares de materiais poliméricos, dos quais apenas mais de 100 são de valor industrial. Mais de 90% dos materiais de resina comumente usados em plásticos estão concentrados nas cinco resinas gerais (PE, PP, PVC, PS, ABS). Atualmente, é muito difícil continuar a sintetizar um grande número de novos materiais poliméricos, que não é econômico nem realista.
Portanto, o estudo aprofundado da relação entre a composição, estrutura e desempenho do polímero, e a modificação dos plásticos existentes nesta base, para produzir novos materiais plásticos adequados, tornou-se uma das maneiras eficazes de desenvolver a indústria de plásticos. A indústria de plásticos sexuais também alcançou um desenvolvimento considerável nos últimos anos.
A modificação do plástico refere-se à alteração das propriedades dos materiais plásticos na direção esperada pelas pessoas através de métodos físicos, químicos ou ambos, ou para reduzir custos significativamente, ou para melhorar certas propriedades, ou para dar aos plásticos novas funções dos materiais. O processo de modificação pode ocorrer durante a polimerização da resina sintética, ou seja, modificação química, como copolimerização, enxerto, reticulação, etc., também pode ser conduzida durante o processamento da resina sintética, ou seja, modificação física, como enchimento, co-mistura, aprimoramento, etc.
Quais são os métodos de modificação de plástico?
1. Modificação de enchimento (enchimento mineral)
Ao adicionar pó mineral inorgânico (orgânico) aos plásticos comuns, a rigidez, dureza e resistência ao calor dos materiais plásticos podem ser melhoradas. Existem muitos tipos de cargas e suas propriedades são extremamente complexas.
O papel dos enchimentos de plástico: melhorar o desempenho do processamento de plástico, melhorar as propriedades físicas e químicas, aumentar o volume e reduzir custos.
Requisitos para aditivos de plástico:
(1) As propriedades químicas são inativas, inertes e não reagem adversamente com a resina e outros aditivos;
(2) Não afeta a resistência à água, resistência química, resistência às intempéries, resistência ao calor, etc. do plástico;
(3) Não reduz as propriedades físicas do plástico;
(4) Pode ser enchido em grandes quantidades;
(5) A densidade relativa é pequena e tem pouco efeito na densidade do produto.
2. Modificação aprimorada (fibra de vidro / fibra de carbono)
Medidas de reforço: adicionando materiais fibrosos como fibra de vidro e fibra de carbono.
Efeito de aprimoramento: pode melhorar significativamente a rigidez, força, dureza e resistência ao calor do material,
Efeitos adversos da modificação: Mas muitos materiais causarão uma superfície ruim e menor alongamento na ruptura.
Princípio de aprimoramento:
(1) Os materiais reforçados têm maior resistência e módulo;
(2) A resina tem muitas propriedades físicas e químicas excelentes inerentes (resistência à corrosão, isolamento, resistência à radiação, resistência à ablação instantânea de alta temperatura, etc.) e propriedades de processamento;
(3) Depois que a resina é composta com o material de reforço, o material de reforço pode melhorar as propriedades mecânicas ou outras propriedades da resina, e a resina pode desempenhar o papel de ligação e transferência de carga para o material de reforço, de modo que o plástico reforçado tenha excelentes propriedades.
3. Modificação de endurecimento
Muitos materiais não são suficientemente resistentes e frágeis. Adicionando materiais com melhor tenacidade ou materiais inorgânicos ultrafinos, a tenacidade e o desempenho em baixa temperatura dos materiais podem ser aumentados.
Agente de endurecimento: Para reduzir a fragilidade do plástico após o endurecimento e melhorar sua resistência ao impacto e alongamento, um aditivo foi adicionado à resina.
Agentes de tenacidade comumente usados - compatibilizante de enxerto de anidrido maleico principalmente:
Copolímero de etileno-acetato de vinil (EVA)
Elastômero de poliolefina (POE)
Polietileno Clorado (CPE)
Copolímero de acrilonitrila-butadieno-estireno (ABS)
Elastômero termoplástico de estireno-butadieno (SBS)
EPDM (EPDM)
4. Modificação retardante de chama (retardador de chama sem halogênio)
Em muitas indústrias, como eletrodomésticos e automóveis, os materiais devem ter retardamento de chama, mas muitas matérias-primas de plástico têm retardamento de chama baixo. O retardamento de chama aprimorado pode ser obtido adicionando retardadores de chama.
Retardantes de chama: também conhecidos como retardadores de chama, retardadores de fogo ou retardantes de fogo, aditivos funcionais que conferem retardamento de chama a polímeros inflamáveis; a maioria deles são elementos VA (fósforo), VIIA (bromo, cloro) e Compostos de ⅢA (antimônio, alumínio).
Compostos de molibdênio, compostos de estanho e compostos de ferro com efeitos supressores de fumaça também pertencem à categoria de retardadores de chama. Eles são usados principalmente para plásticos com requisitos de retardamento de chama para atrasar ou prevenir a queima de plásticos, especialmente plásticos de polímero. Faça com que seja mais longo para acender, autoextinguível e difícil de acender.
Grau de plástico retardador de chamas: de HB, V-2, V-1, V-0, 5VB a 5VA passo a passo.
5. Modificação da resistência às intempéries (anti-envelhecimento, anti-ultravioleta, resistência a baixas temperaturas)
Geralmente se refere à resistência ao frio de plásticos em baixas temperaturas. Devido à fragilidade inerente aos plásticos em baixa temperatura, eles se tornam quebradiços em baixas temperaturas. Portanto, muitos produtos plásticos usados em ambientes de baixa temperatura geralmente precisam ter resistência ao frio.
Resistência às intempéries: refere-se a uma série de fenômenos de envelhecimento, como desbotamento, descoloração, rachaduras, escamação e redução da resistência de produtos plásticos devido à influência de condições externas como luz solar, mudanças de temperatura, vento e chuva. A radiação ultravioleta é um fator chave na promoção do envelhecimento do plástico.
6. Liga modificada
Liga de plástico é o uso de mistura física ou enxerto químico e métodos de copolimerização para preparar dois ou mais materiais em um novo material de alto desempenho, funcional e especializado para melhorar o desempenho de um material ou ter ambos O propósito de propriedades do material. Pode melhorar ou aprimorar o desempenho dos plásticos existentes e reduzir custos.
Ligas plásticas gerais: como ligas de PVC, PE, PP, PS são amplamente utilizadas e a tecnologia de produção tem sido geralmente dominada.
Liga de plástico de engenharia: refere-se à mistura de plásticos de engenharia (resina), incluindo principalmente o sistema de mistura com PC, PBT, PA, POM (polioximetileno), PPO, PTFE (politetrafluoroetileno) e outros plásticos de engenharia como o corpo principal e resina ABS materiais modificados.
A taxa de crescimento do uso de ligas de PC / ABS está na vanguarda do campo de plásticos. No momento, a pesquisa de ligas de PC / ABS se tornou um ponto importante de pesquisa de ligas de polímero.
7. Plástico modificado com fosfato de zircônio
1) Preparação de compósito PP de polipropileno / fosfato de zircônio modificado orgânico OZrP pelo método de mistura por fusão e sua aplicação em plásticos de engenharia
Em primeiro lugar, a amina terciária octadecil dimetil (DMA) reage com fosfato de α-zircônio para obter fosfato de zircônio modificado organicamente (OZrP) e, em seguida, OZrP é fundido com polipropileno (PP) para preparar compósitos PP / OZrP. Quando OZrP com uma fração de massa de 3% é adicionado, a resistência à tração, resistência ao impacto e resistência à flexão do compósito PP / OZrP pode ser aumentada em 18,2%, 62,5% e 11,3%, respectivamente, em comparação com o material PP puro. A estabilidade térmica também é significativamente melhorada. Isso ocorre porque uma extremidade do DMA interage com substâncias inorgânicas para formar uma ligação química e a outra extremidade da cadeia longa está fisicamente emaranhada com a cadeia molecular de PP para aumentar a resistência à tração do composto. A resistência ao impacto melhorada e a estabilidade térmica são devidas ao PP induzido por fosfato de zircônio para produzir cristais β. Em segundo lugar, a interação entre o PP modificado e as camadas de fosfato de zircônio aumenta a distância entre as camadas de fosfato de zircônio e melhor dispersão, resultando em maior resistência à flexão. Essa tecnologia ajuda a melhorar o desempenho dos plásticos de engenharia.
2) Nanocompósito de álcool polivinílico / fosfato de α-zircônio e sua aplicação em materiais retardadores de chama
Os nanocompósitos de álcool polivinílico / fosfato de α-zircônio podem ser usados principalmente para a preparação de materiais retardadores de chama. o jeito é:
① Primeiro, o método de refluxo é usado para preparar fosfato de α-zircônio.
② De acordo com a proporção líquido-sólido de 100 mL / g, pegue o pó de fosfato de α-zircônio quantitativo e disperse em água desionizada, adicione solução aquosa de etilamina gota a gota sob agitação magnética à temperatura ambiente, em seguida, adicione dietanolamina quantitativa e trate ultrassonicamente para preparar ZrP -OH solução aquosa.
③ Dissolva uma certa quantidade de álcool polivinílico (PVA) em água desionizada 90 ℃ para fazer uma solução de 5%, adicione uma solução aquosa quantitativa de ZrP-OH, continue a agitar por 6 a 10 horas, resfrie a solução e despeje no molde para secar ao ar à temperatura ambiente. Pode formar-se uma película fina de cerca de 0,15 mm.
A adição de ZrP-OH reduz significativamente a temperatura inicial de degradação do PVA e, ao mesmo tempo, ajuda a promover a reação de carbonização dos produtos de degradação do PVA. Isso ocorre porque o polianião gerado durante a degradação do ZrP-OH atua como um sítio de ácido próton para promover a reação de cisalhamento do grupo ácido PVA por meio da reação de Norrish II. A reação de carbonização dos produtos de degradação do PVA melhora a resistência à oxidação da camada de carbono, melhorando assim o desempenho do retardador de chama do material composto.
3) Nanocompósito de álcool polivinílico (PVA) / amido oxidado / fosfato de α-zircônio e seu papel na melhoria das propriedades mecânicas
Fosfato de Α-zircônio foi sintetizado pelo método de refluxo sol-gel, modificado organicamente com n-butilamina, e OZrP e PVA foram misturados para preparar nanocompósito de PVA / α-ZrP. Melhorar efetivamente as propriedades mecânicas do material composto. Quando a matriz de PVA contém 0,8% em massa de α-ZrP, a resistência à tração e o alongamento na ruptura do material compósito são aumentados em 17,3% e 26. Em comparação com o PVA puro, respectivamente. 6%. Isso ocorre porque a hidroxila α-ZrP pode produzir ligações de hidrogênio fortes com a hidroxila molecular do amido, o que leva a propriedades mecânicas aprimoradas. Ao mesmo tempo, a estabilidade térmica também é significativamente aprimorada.
4) Material compósito de poliestireno / fosfato de zircônio modificado orgânico e sua aplicação em materiais nanocompósitos de processamento de alta temperatura
Fosfato de α-Zircônio (α-ZrP) é pré-suportado por metilamina (MA) para obter solução de MA-ZrP e, em seguida, a solução de p-clorometil estireno (DMA-CMS) sintetizada é adicionada à solução de MA-ZrP e agitada em temperatura ambiente 2 d, o produto é filtrado, os sólidos são lavados com água destilada para não detectar cloro e secos em vácuo a 80 ℃ por 24 h. Finalmente, o compósito é preparado por polimerização em massa. Durante a polimerização em massa, parte do estireno entra entre os laminados de fosfato de zircônio e ocorre uma reação de polimerização. A estabilidade térmica do produto é significativamente melhorada, a compatibilidade com o corpo do polímero é melhor e pode atender aos requisitos de processamento em alta temperatura de materiais nanocompósitos.
