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特種工程塑料！什么是改性塑料？

發(fā)布單位：　發(fā)布人：蕪湖普爾泰科技　發(fā)布時間：2024/6/4 10:16:59　關(guān)注度：

特種工程塑料！什么是改性塑料？
改性塑料是指在聚合物（樹脂）中加入小分子無機(jī)物或有機(jī)物，通過物理或化學(xué)作用，從而賦予其某種性能（機(jī)械加工性能）或使其某種性能獲得改善。
改性塑料的技術(shù)及產(chǎn)品
改性塑料主體產(chǎn)品——無機(jī)粉填充改性塑料
我國無機(jī)粉填充改性塑料，無論在產(chǎn)量、品種，還是在加工工藝和基礎(chǔ)理論等方面，在國際上均處于領(lǐng)先地位。常用的無機(jī)粉有碳酸鈣、滑石、高嶺土、沉淀硫酸鋇、硅灰石、水鎂石、透閃石、云母和氧化鈣等。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)，每年我國用于填充改性塑料無機(jī)粉總量達(dá)700～1000萬噸，其中70％以上為碳酸鈣(重鈣、輕鈣)，其次為滑石粉。
無機(jī)粉填充改性塑料最大作用是節(jié)約石油資源。我國石油資源不能滿足經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需要，每年需要進(jìn)口大量石油和樹脂，僅五大通用樹脂(PE、PP、PVC、PS、ABS)每年進(jìn)口量高達(dá)2400多萬噸。無機(jī)粉的價格不足一般通用樹脂價格的1／20，對于塑料制品來說，原材料成本占總成本的近70％。對塑料制品生產(chǎn)企業(yè)，在不影響制品的外觀和使用性能的條件下，原材料成本降低，不僅增加企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，還可提高市場競爭力。
無機(jī)粉填充改性塑料，在治理白色污染、環(huán)境保護(hù)方面，也發(fā)揮著重要作用。實(shí)驗(yàn)證明，對不易回收的包裝材料和餐飲具等，在保證使用性能和衛(wèi)生的條件下，當(dāng)無機(jī)粉(尤其是碳酸鈣)填充量達(dá)到30％以上，廢棄后更容易被自然界消納。如果做為能源回收，高填充量的制品，容易燃燒，熱能回收率高，不易造成二次污染。　　無機(jī)粉填充改性塑料，并非單純?yōu)榱藴p小樹脂用量、節(jié)約石油資源、降低原料成本、減小環(huán)境污染，更重要的是可以賦予或改善材料某些功能，是其他方法無可替代的。
一、最有代表性的如以下幾種：
(1)滑石。填充到樹脂中可增加材料的剛性，被大量用于PE、PP管材中，可以提高管材的環(huán)剛度，增加抗壓強(qiáng)度。
(2)高嶺土。塑料用一般為煅燒高嶺土，可提高材料的絕緣性和阻隔紅外線，被廣泛應(yīng)用于電纜線和大棚膜與地膜，提高電纜線的絕緣性，增加棚內(nèi)和地面溫度。
(3)具有針狀結(jié)構(gòu)的無機(jī)粉，如硅灰石、透閃石粉(又稱復(fù)合針狀粉)和某些晶須。增加材料強(qiáng)度和韌性，用其生產(chǎn)的母粒通常稱之增強(qiáng)或補(bǔ)強(qiáng)母粒。
(4)云母。可明顯提高制品的剛性、耐熱性和電絕緣l生。其增加剛性優(yōu)于滑石粉，絕緣性優(yōu)于高嶺土。
(5)水鎂石。是一種廉價天然無機(jī)阻燃劑，當(dāng)鹵素系列，尤其是十溴聯(lián)苯醚使用受到限制后，無機(jī)阻燃劑越來越受到青睞。水鎂石純度越高，粒徑越小，阻燃性越好。水鎂石除阻燃外，還具有消煙功能。
(6)沉淀硫酸鋇。化學(xué)方法制備，純度可達(dá)99％，白度可達(dá)98％以上，粒徑一般在10000目以上，粒徑分布窄，顆粒比較規(guī)則呈圓形，耐化學(xué)性、耐熱性好。近年來，研究發(fā)現(xiàn)沉淀硫酸鋇吸油值遠(yuǎn)比其他無機(jī)粉小，只有16左右，難團(tuán)聚易分散，填充到塑料中對其力學(xué)性能影響小，可明顯增加制品的光亮度。增光效果比普通增光劑好，長效不溢出，填充到建筑用下水管材中，可增大管材密度，具有較好隔音效果。
(7)天然沸石。具有很強(qiáng)吸附性，可除去制品的異味，而且對制品的強(qiáng)度影響小。作為除味母粒應(yīng)用于再生料中效果很好。
二、改性塑料加工設(shè)備
改性塑料，無論是填充改性、共混改性還是增強(qiáng)改性，基本原理都是將不同性能的物料，在助劑的幫助下，通過機(jī)械方法，打破界面界限，將其混合成均勻體，混合的越均勻，界面之問結(jié)合的越緊密，材料的性能越好。加工機(jī)械性能好壞對改性塑料的性能和強(qiáng)度具有非常重要的作用。
在改性塑料迅速發(fā)展的帶動下，為了滿足改性塑料市場需求，我國塑料機(jī)械加工行業(yè)近20年來，在改性塑料加工設(shè)備方面也取得了較快發(fā)展。上世紀(jì)80年代初，碳酸鈣填充母粒問世時，國內(nèi)還未有雙螺桿擠出機(jī)，只能用單螺桿擠出機(jī)生產(chǎn)碳酸鈣母粒。至今我國雙螺桿擠出機(jī)水平已達(dá)國際先進(jìn)水平，不僅能滿足國內(nèi)生產(chǎn)需要，每年還有大量出口。
塑料機(jī)械加工行業(yè)，除了在雙螺桿擠出機(jī)方面不斷更新改造以滿足改性塑料需求外，先后還成功研究開發(fā)了往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)、三螺桿擠出機(jī)。對于死機(jī)粉填充改性，粉的表面活化處理好壞直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。目前生產(chǎn)填充母粒的企業(yè)，對無機(jī)粉表面活化處理，主要用高速攪拌機(jī)。近年來生產(chǎn)高速攪拌機(jī)的企業(yè)已成功開發(fā)出專門用于無機(jī)粉表面活化處理的連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備。
近幾年來，不少企業(yè)將本來用于橡膠工業(yè)的密煉機(jī)，成功地應(yīng)用到填充母粒生產(chǎn)中，也收到較好效果。其優(yōu)勢為：生產(chǎn)效率高，節(jié)省電能、人力及助劑，減小粉塵污染。具體作法是：按配方將所有物料一起加入密煉機(jī)內(nèi)，無需加熱，通過密煉機(jī)本身的壓力和強(qiáng)剪切力自動升溫，約12～15min塑煉，壓入單螺桿或雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行造粒。物料混煉塑化是在密煉機(jī)內(nèi)完成，這里的單螺桿或雙螺桿只起造粒作用，所以在結(jié)構(gòu)上比普通單螺桿或雙螺桿要簡單的多。采用密煉機(jī)工藝，生產(chǎn)同樣規(guī)格的填充母粒，每噸可節(jié)省成本150～180元。
據(jù)有關(guān)報導(dǎo)，最近又研究開發(fā)出類似密煉機(jī)工藝的新型造粒設(shè)備，采用雙轉(zhuǎn)子連續(xù)混煉機(jī)替代密煉機(jī)，塑化后的物料直接通過雙階方式進(jìn)入單螺桿造粒，整套設(shè)備成為一體。
三、改性塑料加工助劑
助劑是改性塑料生產(chǎn)不可缺少的重要原料，不管是填充改性，還是共混改性或增強(qiáng)改性都離不開助劑。改性塑料中所用助劑種類很多，常用的有：偶聯(lián)劑、分散劑、潤滑劑(分內(nèi)潤滑與外潤滑)、增塑劑、增容劑、成核劑和熒光增白劑等。改性塑料的發(fā)展帶動了助劑的發(fā)展。最初生產(chǎn)碳酸鈣填充母粒時，市場上沒有偶聯(lián)劑產(chǎn)品，而是用硬脂酸代替。1984年鋁酸酯偶聯(lián)劑首先問世，由于價格低、色澤淺、無毒、熱穩(wěn)定性好、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，很快被推廣使用。鋁酸酯偶聯(lián)劑的應(yīng)用，對提高無機(jī)粉填充母粒的性能和質(zhì)量起到重要作用。繼鋁酸酯偶聯(lián)劑之后，硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑、稀土偶聯(lián)劑、酸式亞磷酸酯偶聯(lián)劑、鋁／鈦復(fù)合偶聯(lián)劑、高分子偶聯(lián)劑等一系列性能優(yōu)異、可供不同改性產(chǎn)品選用的新型偶聯(lián)劑產(chǎn)品相繼被開發(fā)出來。對于無機(jī)粉體填充改性塑料，偶聯(lián)劑對產(chǎn)品的性能質(zhì)量具有至關(guān)重要的作用。
隨著科學(xué)理論的不斷進(jìn)步與發(fā)展，為了更好地滿足市場需求，近幾年來又不斷涌現(xiàn)了一些多功能性的偶聯(lián)劑，如增強(qiáng)型、增韌型、雙親抑水型、抗紫外線型、增光型等新型偶聯(lián)劑。
盡管改性塑料所用加工助劑有著長足的進(jìn)步與發(fā)展，但離實(shí)際需要還有一定距離，如解決納米級無機(jī)粉在塑料中團(tuán)聚的問題。
四、改性塑料的發(fā)展趨勢
1、通用塑料工程塑料化，盡管工程塑料新品不斷增加，在不斷開拓應(yīng)用領(lǐng)域，并由于生產(chǎn)裝置的擴(kuò)大，成本不斷降低；但是，在改性設(shè)備、改性技術(shù)不斷發(fā)展成熟的今天，通用熱塑性樹脂通過改性不斷具有工程化特點(diǎn)，并已搶占了部分傳統(tǒng)工程塑料的應(yīng)用市場。
2、工程塑料高性能化，隨著國內(nèi)汽車、電氣、電子、通信和機(jī)械工業(yè)的蓬勃發(fā)展，改性工程塑料的需求將大幅上升，各種高強(qiáng)度耐熱型工程塑料將得到廣泛應(yīng)用。
3、特種工程塑料低成本化，如聚苯硫醚(PPS)、聚醚酰亞胺（PEI）聚酰亞胺(PI )、聚醚醚酮(PEEK)、酰亞胺（PAI）、聚砜(PSU)和聚亞苯基砜(PPSU)等高性能工程塑料，由于具有電性能好、耐高溫和尺寸穩(wěn)定等特性，有的還具有很好的阻燃性、耐放射性、耐化學(xué)性和機(jī)械性能，因此在電子電器、汽車、航空、儀表、石油化工以及火箭、宇航等尖端技術(shù)領(lǐng)域具有越來越重要的應(yīng)用。
4、納米復(fù)合技術(shù)將為改性塑料帶來新機(jī) ，聚合物納米復(fù)合材料的制造與應(yīng)用是未來的一個重要課題。現(xiàn)在，納米技術(shù)的發(fā)展日新月異，納米高分子材料作為其中的重要分支，研發(fā)呈現(xiàn)出新的趨勢。納米技術(shù)的潛在利益驅(qū)使著許多國家的科學(xué)家們不斷地探索和研究，競爭十分激烈。對于納米高分子材料來說，由于納米粉末粒子的粒子小、表面積大、易于團(tuán)聚，因此，在制備納米粉末改性的聚合物復(fù)合材料時，用通常的共混方法難以得到納米結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料。為了增加納米添加物與聚合物的界面結(jié)合力，提高納米微粒的均勻分散能力，需要對納米粉末進(jìn)行表面改性。主要是降低粒子的表面能態(tài)、消除粒子的表面電荷、提高納米粒子與有機(jī)相的親和力、減弱納米粒子的表面極性等。
5、開發(fā)新型高效助劑也是改性塑料的重要發(fā)展方向，改性塑料涉及的助劑除了塑料加工常用的助劑如熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑、紫外吸收劑、成核劑、抗靜電劑、分散劑和阻燃劑等外，增韌劑、阻燃增效劑、合金相容劑等對改性塑料也是非常關(guān)鍵的。
6、開發(fā)高效反應(yīng)型功能插層劑，　以使在化學(xué)鍵連接下原位生成納米尺度分散相，從而將納米分散相通過化學(xué)鍵連接在聚合物分子主鏈上，形成渾然一體的聚合物／層狀硅酸鹽納米復(fù)合材料，用現(xiàn)有塑料膜、片、瓶的成型設(shè)備和工藝，高效低成本制造新型塑料包裝制品，可以回收重復(fù)再使用、回收造粒再利用，是具備綠色環(huán)保理念的新型高阻隔塑料包裝材料。