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常見的塑料改性技術對比分析


 ?。?)纖維增強
  長纖維增強熱塑性塑料(UCRT)是新型輕質高強度工程結構材料,因其重量輕、價廉、易于回收重復利用,在汽車上的應用發展很快。用天然纖維如亞麻、劍麻增強塑料制造車身零件,在汽車行業已經得到認可。一方面是由于天然纖維是環保材料,另一方面植物纖維比玻纖輕40%,減輕車重可降低油耗。用亞麻增強PP制作車身底板,材料的拉伸強度比鋼要高,剛度不低于玻纖增強材料,制件更易于回收。英國用纖維增強塑料制造的傳動軸,重量減輕50%-60%,抗扭性比鋼大1.0倍,彎曲剛度大1.5倍。塑料彈簧可明顯減輕重量。用碳纖維增強塑料(CFRP)制造的板簧為14kg,減輕重量76%。在美國、日本、歐洲都已使用板簧、圓柱形螺旋彈簧實現了纖維增強塑料化,除具有明顯的防振和降噪效果外,還達到輕量化的目的。
 ?。?)增韌技術
  高分子結構材料的剛度(包括強度)和韌性是相互制約的兩項最重要的性能指標。因此,增強剛度的同時增強增韌的研究一直是高分子材料科學的難題。中科院化學研究所高分子共混填充增強增韌新途徑,該成果在解決高分子材料同時增強增韌的科學難題方面獲得重要突破,在國內首次成功地制備出超高韌性聚烯烴工程塑料,為大品種通用塑料升級,為工程塑料以及工程塑料進一步高性能化提供了新途徑。教育部超重力工程技術研究中心研制成功國家“863”計劃項目—“納米CaCO3塑料增韌母料及其制備技術”。這種母料可使PVC增韌改性,主要應用于PVC門窗異型材生產,也可應用于PVC管材、板材等其他硬制品的生產。從發展趨勢看,PVC塑料門窗大有全面取代鋼窗和木質門窗之勢。目前國內PVC門窗異型材年生產能力為100萬t,且呈不斷上升之勢。采用納米CaCO3塑料增韌母料生產PVC門窗異型材,不僅可以全面提高產品性能,而且每噸異型材成本可降低100多元。同時,其應用領域還將向PP、ABS等塑料材料中擴展。采用納米CaCO3對PVC進行增韌改性是近年發展起來的非彈性體增韌塑料技術(無機剛性粒子增韌塑料技術),國內尚處于研究階段。直接添加納米CaCO3會出現兩大問題:一是納米粒子會在塑料基體中聚結,以至于分散不均勻,影響增韌效果;二是由于納米CaCO3顆粒微小,極易產生粉塵,影響環境。而納米CaCO3塑料增韌母料及其制備技術的成功研制,有效地解決了國內外同一研究領域中所面臨的這兩大難題。
 ?。?)填充改性(粉體填充)
  塑料填充改性自二十世紀八十年代初投入市場以來,由于其價格低廉、產品性能優異,并改善塑料制品的某些物理特性,可替代合成樹脂,且生產工藝簡單、投資較小、具有顯著的經濟效益和社會效益。星期填充改性的無機粉體材料表面改性劑從硬脂酸到偶聯劑,收到了一定的效果,而偶聯劑有硅烷、鈦酸酯、鋁酸酯、硼酸酯、磷酸酯等品種紛紛涌現?;鄢S糜谔畛渚郾??;劬哂斜∑瑯嬓偷钠瑺罱Y構特征,因此粒度較細的滑石粉可用作聚丙烯的補強填充劑。在聚丙烯的改性體系中,加人超細滑石粉母料不但能夠顯著的提高聚丙烯制品的剛性、表面硬度、耐熱蠕變性、電絕緣性、尺寸穩定性,還可以提高聚丙烯的沖擊強度。在聚丙烯中添加少量的滑石粉還能起到成核劑的作用,提高聚丙烯的結晶性,從而使聚丙烯各項機械性能得以提高,由于提高了聚丙烯的結晶性,細化晶粒,也就提高了聚丙烯的透明性。填充20%和40%超細滑石粉的聚丙烯復合材料,不論是在室溫和高溫下,都能夠顯著提高聚丙烯的剛性和高溫下的耐蠕變性能。對于聚乙烯吹塑薄膜來說,填充超細滑石粉母料比其他填料好,易成型、工藝性好。
 ?。?)共混改性
  塑料共混改性是指在一種樹脂中摻入一種或多種其它樹脂(包括塑料和橡膠),從而達到改變原有樹脂性能的一種改性方法。塑料共混改性是一種與添加改性并駕齊驅的常用塑料改性方法。它與塑料添加改性的區別在于,添加改性是在樹脂中混入小分子物質,而塑料共混改性是在樹脂中混入高分子物質。由于共混改性的復合體系中都為高分子物質,因而其相容性好于添加體系,且改性的同時,對原有樹脂的其它性能影響比較小。塑料的共混物也稱為聚合物合金,是一種開發新型高分子材料最有效的辦法,也是對現有塑料品種實現高性能化、精細化的主要途徑。幾乎所有塑料需要的性能都可通過共混改性而取得。例如,PP具有密度小、透明性好、拉伸強度高、硬度高、耐熱性好等優點,但其沖擊性能差、耐應力開裂性不好,如與HDPE共混,即可保持PP原有的優點,又可使共混物具有耐沖擊、耐應力開裂及耐低溫等優點。
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