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我们常说的改性塑料,到底改了哪些性能

所周知,有些聚合物的纯树脂性能并不是很优秀,大多不能直接使用,需要进行改性来满足制品的需求。我们常说的改性塑料,到底改性了什么,都有哪些性能可以被改变,密度、透明性、硬度、加工性、强度、韧性?


一、什么是塑料的改性?


简单来讲,塑料的改性就是通过一些物理、化学等方法改变塑料原有的性能,增加或改善其原有性能,使其更适合终端制品。


二、塑料改性8大方向


说到改性,一般的改性塑料都改了材料的哪些性能呢?总结起来大致有8种。分别是:


1

密度

图 微发泡PP材料应用于汽车仪表盘


改变塑料的密度分为两种,一种是减轻塑料密度,另一种是增加塑料密度,具体看终端应用的选择。这里主要介绍减轻塑料密度的方式。


降低塑料密度:根据高中公式M=ρV,也就是说当降低材料的密度以后,在原有制品体积不变得前提下,质量也会随着下降,常见用汽车等终端的轻量化中。常见的降低塑料密度的方法有添加轻质的填料或者树脂,但是密度降低幅度较小;另一种就是发泡技术,此方法的减重范围大。但是难度稍大。


2

透明度

关于塑料的透明性,一般是利用晶体和透明性的关系,塑料的透明度和制品结晶度有关,通过控制制品的不同形态结构,可以改善其透明性。


衡量一种材料的透明性好坏,有许多性能指标都需要考虑。常用的指标有:透光率、雾度、折光指数、双折射及色散等。一种好的透明性材料,要求上述性能指标优异且均衡。


常用的改变晶型方法有:


①控制结晶质量,例如晶型、球晶含量、晶体尺寸、晶体规整性的控制。

②提高折射率,主要是通过加入不影响透明性的高折射率有机物或无机物来提高。

③降低双折射,可通过控制加工中的取向,即降低取向度而达到降低双折射的目的。

④添加改进塑料的透明性,是指在透明树脂中加入小分子物质,从而改善其透明性的方法。利用这种方法可提高透光率、折射率,降低双折射。

⑤添加成核剂,是增大透明树脂透光率最有效的一种方法。成核剂是一种可以促进结晶的小分子物质。它在树脂中可以起到晶核的作用,使原有的均相成核变成异相成核,增加结晶体系内晶核的数目,使微晶的数量增多,球晶数目减少,从而使晶体尺寸变细,树脂的透明性提高。

⑥添加高折射率无机物

⑦添加能降低双折射的物质

⑧添加抗雾剂


3

硬度和柔性

图 仪表盘加硬膜


硬度

改变塑料的硬度分为表面硬度和整体硬度,一般都是在塑料中加入硬质添加剂,一般为刚性无机填料。

表面硬度:只改善塑料制品外表的硬度,而制品内部的硬度不变。成本较低,主要用于装饰材料日用品等。主要方法有涂层、镀层及表面处理三种。

整体硬度:一般用塑料共混改进方法即在低硬度树脂混高硬度树脂,以提高其整体硬度。

常见的共混树脂有:PS、PMMA、ABS及MF等,需要改性的树脂主要为PE类、PA、PTFE及PP等。


柔性

一般添加增塑剂来改变塑料的柔性,增塑剂的主要作用是改善树脂的加工性,即降低加工温度,改善加工流动性。但其加入到相关的树脂中,还可以赋予制品以柔性。适用于增塑剂进行改进柔性的树脂有:PVC、PVDC、CPE、SBS、PA、ABS、PVA及氯化聚醚等。


4

加工性能


改进塑料的加工性能一般表现在:提高树脂的热分解温度;降低树脂的熔融温度;改善树脂的加工流动性;改善树脂的熔体特性。


常用改性方法是添加改性,添加增塑剂和润滑剂。增塑剂可提高聚合物塑性;润滑剂的作用是降低物料之间及物料和加工设备表面的磨擦力,从面降低熔体的流动阻力,降低熔体粘度,提高熔体的流动性,避免熔体与设备的粘附,提高制品表面的光洁度等。


5

强度

图 玻纤增强尼龙材料应用于汽车进气歧管


塑料的增强一般是添加补强填料和纤维。大部分常规填料直接添加到树脂中,会引起塑料的拉伸强度下降。但有些直接添加的特殊填料不但不引起拉伸强度的下降,反而会在一定程度上提高拉伸强度,我们称这类填料为补强填料。补强填补的增强改性远不及增强纤维,只可用于一些强度要求不太高的场合。塑料添加纤维增强方法是最常用且有效的增强方法。


增强用纤维类材料是塑料用最主要的增强材料,其用量可占整个增强材料的90%以上。主要包括纤维和晶须两大类,具体品种主要有:无机类(如玻璃纤维、石棉纤维、碳纤维、晶须、石英纤维、石墨纤维及陶瓷纤维等)、有机类(如PAN纤维、聚乙烯纤维、PA纤维、PC纤维、PVC纤维及聚酯纤维等)、金属类(如硼纤维及铝、钛、钙等金属晶须等)。


6

韧性

图 矿物增韧PP应用于汽车仪表台


塑料的增韧一般是共混弹性体材料,使塑料韧性增强。常用弹性体增韧材料有:高抗冲击树脂,如CPE、MBS、EVA、改性石油树脂(MPR)等;高抗冲击橡胶,如乙丙橡胶(EPR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、丁腈胶(NBR)、丁苯胶、天然胶、顺丁胶、氯丁胶等。


7

热学性能

图 PC/PBT合金材料应用于加油壶盖板


影响塑料制品使用的热学性能主要为耐热温度和耐低温温度。耐热温度主要可用热变形温度、马丁耐热温度及维卡软化点表示;而耐低温温度一般可用脆化温度表示。


在所有填料中,除有机填料外,大部分无机矿物填料都可明显提高塑料的耐热温度。常用的耐热填料有:碳酸钙、滑石粉、硅灰石、云母、煅烧陶土、铝矾土及石棉等。


另外,塑料的增强改变耐热性效果比填充还要好,这主要是因为大部分纤维的耐热温度十分高,熔点大都超过1500摄氏度。常用的耐热纤维主要有:石棉纤维、玻璃纤维、碳纤维、晶须、聚酰胺纤维及丙烯酸酯纤维等。


8

阻燃性能

图 阻燃PC材料应用于充电器外壳


大多数的塑料都是易燃的,阻燃性能不是很好,所以在一些配方中就要添加阻燃剂,阻燃剂一般是能提高塑料的燃点,或者能抑制火焰的传播等。


以上素材来自网络,艾邦高分子虚竹编辑整理。

材料#


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