改性塑料的基礎(chǔ)知識與生產(chǎn)工藝
發(fā)布時間:
2023-09-19 10:27
改性塑料的主要生產(chǎn)設(shè)備是雙螺桿擠出機(jī)，改性塑料的特性不同，使用的方法不同、助劑也不一樣。鑫鵬宇公司根據(jù)20多年的經(jīng)驗(yàn)積淀和技術(shù)創(chuàng)新，現(xiàn)帶大家簡單了解下改性塑料的基礎(chǔ)知識與生產(chǎn)工藝。
什么是改性塑料？
塑料的主要成分是樹脂，因此其基本性能主要決定于樹脂的本性，但添加劑也起著一定作用。樹脂約占塑料總重量的40%～100%，樹脂是未和各種添加劑混合的高分子化合物。
塑料改性是通過物理、化學(xué)、機(jī)械等途徑提高或改善樹脂原有性能的都稱為塑料改性。經(jīng)過改性的塑料統(tǒng)稱為“改性塑料”。
改性的過程可以在合成樹脂聚合的過程中發(fā)生，即化學(xué)改性，如共聚、接枝、交聯(lián)等，也可以在合成樹脂被加工的過程中進(jìn)行，即物理改性，如填充、共混、增強(qiáng)等。
在實(shí)際的塑料生產(chǎn)中，幾乎都會添加一定比例的穩(wěn)定劑，為了防止原料在儲存、運(yùn)輸及加工中降解。所以說，非改性的塑料是基本不存在的。
凡是塑料，都可以通過改性的方法來提高塑料質(zhì)量，如密度、硬度、精度、加工性、化學(xué)性能、耐腐蝕性能、耐老化性、耐磨性、阻燃性、阻隔性及成本性等方面。
塑料改性是降低成本，提高性能最有效的方法。尤其在再生塑料行業(yè)應(yīng)用廣泛。
為什么要進(jìn)行塑料改性？
1、資源再生理念深入人心
世界資源永遠(yuǎn)是人類的一大熱門話題，資源再生的理念已深入人心，塑料是由石油煉制的產(chǎn)品制成的，而石油資源是有限的，因此回收利用再生塑料可以節(jié)約石油資源，響應(yīng)國家節(jié)約資源的倡導(dǎo)。
回收的塑料往往丟失了原始塑料性能，要想利用再生料的生產(chǎn)新的塑料，塑料改性的過程是必然的。
根據(jù)不同的需要，加工某個方面的屬性，制造出對應(yīng)的產(chǎn)品，這樣不會讓資源流失。人們通過資源的回收利用，才能真正的做到環(huán)保節(jié)能。
2、擴(kuò)展塑料的適用范圍
首先說說塑料的優(yōu)缺點(diǎn)。
優(yōu)點(diǎn)：大多數(shù)塑料質(zhì)輕；化學(xué)穩(wěn)定性好，不易銹蝕；具有一定的韌性，即耐沖擊性好；絕緣性好，導(dǎo)熱性低；容易加工，加工成本低。
缺點(diǎn)：耐熱性差，易燃；易應(yīng)力變形，尺寸穩(wěn)定性差；強(qiáng)度不高；低溫脆性；耐溶劑性差等。
這些塑料在實(shí)際應(yīng)用中，其強(qiáng)度、阻燃性、抗沖擊性以及加工性能等屬性需要達(dá)到指定要求才能應(yīng)用在市場。
比如說PP作為一種通用塑料，在汽車外飾領(lǐng)域，純PP材料低溫性、剛性、韌性均不能達(dá)到要求，在對PP材料進(jìn)行性能增剛增韌改性之后，才能滿足使用需求。
日常應(yīng)用中往往需要塑料具備多種特性，要一定的韌性也還要抗低溫脆性；不僅要絕緣性，還要穩(wěn)定性。
塑料改性的目的就是拓寬原材料的使用環(huán)境，大幅提升原材料的部分性能，從而擴(kuò)展塑料的適用范圍，因此塑料的改性的意義不言而喻。
3、合成新的高分子材料難度大，既不經(jīng)濟(jì)也不現(xiàn)實(shí)
塑料化工從第一個塑料產(chǎn)品誕生算起，塑料工業(yè)發(fā)展至今已有120年的歷史，已成功研究合成出上千種高分子材料，但其中具有工業(yè)價值的塑料僅百余種，而常用的塑料90%以上集中在PE、PP、PVC、PS、ABS這五大通用樹脂。
開發(fā)新的高分子聚合物不僅投資巨大，而且應(yīng)用前景不明朗，既不經(jīng)濟(jì)也不現(xiàn)實(shí)。因此利用好現(xiàn)有的塑料，通過改性技術(shù)來擴(kuò)充其性能是最具性價比的解決方案。
塑料改性的方法有哪些？
1、填充改性（礦物填充）
通過給普通塑料加入無機(jī)礦物（有機(jī)）粉末，改善塑料材料的剛性、硬度、耐熱性等性能。填充劑種類繁多，其特性也及其復(fù)雜。
塑料填充劑的作用：提高塑料加工性能、改進(jìn)物化性質(zhì)、增加容積、降低成本。
對塑料添加劑的要求：
（1）化學(xué)性質(zhì)不活潑，呈惰性，不與樹脂及其他助劑發(fā)生不良反應(yīng)；
（2）不影響塑料的耐水性、耐化學(xué)藥品性、耐候性、耐熱性等；
（3）不降低塑料的物理性能；
（4）可以大量填充；
（5）相對密度小，對制品的密度影響不大。
2、增強(qiáng)改性（玻纖/碳纖）
增強(qiáng)措施：通過在加入玻璃纖維、碳纖維等纖維狀物質(zhì)。
增強(qiáng)效果：可以明顯改善材料的剛性、強(qiáng)度、硬度、耐熱性。
改性的不良影響：但很多材料會導(dǎo)致表面不良和斷裂伸長率降低。
增強(qiáng)原理：
（1）增強(qiáng)材料具有較高的強(qiáng)度和模量；
（2）樹脂具有許多固有的優(yōu)良物理、化學(xué)（耐腐蝕、絕緣、耐輻照、耐瞬時高溫?zé)g等）和加工性能；
（3）樹脂與增強(qiáng)材料復(fù)合后，增強(qiáng)材料可以起到增進(jìn)樹脂的力學(xué)或其他性能，而樹脂對增強(qiáng)材料可以起到粘合和傳遞載荷的作用，使增強(qiáng)塑料具有優(yōu)良性能。
3、增韌改性
有較多的材料韌性不夠、太脆，可以通過加入韌性較好的材料或者超細(xì)無機(jī)材料，增加材料韌性和低溫使用性能。
增韌劑：為了降低塑料硬化后的脆性，提高其沖擊強(qiáng)度和延伸率而加入樹脂中的一種添加劑。
常用增韌劑——多為馬來酸酐接枝相容劑：
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)
聚烯烴彈性體(POE)
氯化聚乙烯(CPE)
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)
苯乙烯-丁二烯熱塑性彈性(SBS)
三元乙丙橡膠(EPDM)
4、阻燃改性（無鹵阻燃）
在電子電器、汽車等很多行業(yè)要求材料有阻燃性，但很多塑料原料本身的阻燃性較低?？梢酝ㄟ^加入阻燃劑實(shí)現(xiàn)提高材料的阻燃性。
阻燃劑：又稱難燃劑，耐火劑或防火劑，賦予易燃聚合物難燃性的功能性助劑；它們大多是元素周期表中第ⅤA（磷）、ⅦA（溴、氯）和ⅢA（銻、鋁）族元素的化合物。
具有抑煙作用的鉬化合物、錫化合物和鐵化合物等亦屬阻燃劑的范疇，主要適用于有阻燃需求的塑料，延遲或防止塑料尤其是高分子類塑料的燃燒。使其點(diǎn)燃時間增長，點(diǎn)燃自熄，難以點(diǎn)燃。
塑料阻燃等級：由HB，V-2，V-1，V-0，5VB 向5VA逐級遞增。
5、耐候改性（抗老化、防紫外線、耐低溫）
一般指塑料在低溫下的耐寒能力，由于塑料固有的低溫脆性，使塑料在低溫下變脆，因而對于很多在低溫環(huán)境下使用的塑料制品，一般要求其具有耐寒性。
耐候性：是指塑料制品因受到陽光照射，溫度變化，風(fēng)吹雨淋等外界條件的影響，而出現(xiàn)的褪色、變色、龜裂、粉化和強(qiáng)度下降等一系列老化的現(xiàn)象。紫外線照射是促使塑料老化的關(guān)鍵因素。
6、改性合金
塑料合金是利用物理共混或化學(xué)接枝、共聚的方法，將兩種或多種材料制備成高性能、功能化、專用化一種新材料，達(dá)到改善一種材料的性能或兼具兩種材料特性的目的。它能改善或提高現(xiàn)有塑料的性能并降低成本。
通用塑料合金：如PVC、PE、PP、PS合金使用廣泛，生產(chǎn)技術(shù)已被普遍掌握。
工程塑料合金：泛指工程塑料（樹脂）的共混物，主要包括以PC、PBT、PA、POM（聚甲醛）、PPO、PTFE（聚四氟乙烯）等工程塑料為主體的共混體系，以及ABS樹脂改性材料。
PC/ABS合金的使用量增速在塑料領(lǐng)域中排在前列。目前，PC/ABS合金化研究已經(jīng)成為高分子合金研究熱點(diǎn)。
7、其他改性
如利用導(dǎo)電性填料來降低塑料的電阻率；加入顏料/染料來改變材料的顏色、加入內(nèi)/外潤滑劑使材料的加工性能得到改善、使用成核劑改變半結(jié)晶性塑料的結(jié)晶特性來改善其機(jī)械性能及光學(xué)性能等等。
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