改性塑料技术分析、对比

时间：2019-07-29 00:00:00 浏览次数：1271 作者：

该成果在解决高分子材料同时增强增韧的科学难题方面获得重要突破，在国内首次成功地制备出超高韧性聚烯烃工程塑料，为大品种通用塑料升级。

（1）纤维增强
　　长纤维增强热塑性塑料（UCRT）是新型轻质高强度工程结构材料，因其重量轻、价廉、易于回收重复利用，在汽车上的应用发展很快。用天然纤维如亚麻、剑麻增强塑料制造车身零件，在汽车行业已经得到认可。一方面是由于天然纤维是环保材料，另一方面植物纤维比玻纤轻40%，减轻车重可降低油耗。用亚麻增强PP制作车身底板，材料的拉伸强度比钢要高，刚度不低于玻纤增强材料，制件更易于回收。英国用纤维增强塑料制造的传动轴，重量减轻50%-60%，抗扭性比钢大1.0倍，弯曲刚度大1.5倍。塑料弹簧可明显减轻重量。用碳纤维增强塑料（CFRP）制造的板簧为14kg，减轻重量76%。在美国、日本、欧洲都已使用板簧、圆柱形螺旋弹簧实现了纤维增强塑料化，除具有明显的防振和降噪效果外，还达到轻量化的目的。
　　（2）增韧技术
　　高分子结构材料的刚度（包括强度）和韧性是相互制约的两项最重要的性能指标。因此，增强刚度的同时增强增韧的研究一直是高分子材料科学的难题。中科院化学研究所高分子共混填充增强增韧新途径，该成果在解决高分子材料同时增强增韧的科学难题方面获得重要突破，在国内首次成功地制备出超高韧性聚烯烃工程塑料，为大品种通用塑料升级，为工程塑料以及工程塑料进一步高性能化提供了新途径。教育部超重力工程技术研究中心研制成功国家“863”计划项目—“纳米CaCO3塑料增韧母料及其制备技术”。这种母料可使PVC增韧改性，主要应用于PVC门窗异型材生产，也可应用于PVC管材、板材等其他硬制品的生产。从发展趋势看，PVC塑料门窗大有全面取代钢窗和木质门窗之势。目前国内PVC门窗异型材年生产能力为100万t，且呈不断上升之势。采用纳米CaCO3塑料增韧母料生产PVC门窗异型材，不仅可以全面提高产品性能，而且每吨异型材成本可降低100多元。同时，其应用领域还将向PP、ABS等塑料材料中扩展。采用纳米CaCO3对PVC进行增韧改性是近年发展起来的非弹性体增韧塑料技术（无机刚性粒子增韧塑料技术），国内尚处于研究阶段。直接添加纳米CaCO3会出现两大问题：一是纳米粒子会在塑料基体中聚结，以至于分散不均匀，影响增韧效果；二是由于纳米CaCO3颗粒微小，极易产生粉尘，影响环境。而纳米CaCO3塑料增韧母料及其制备技术的成功研制，有效地解决了国内外同一研究领域中所面临的这两大难题。
　　（3）填充改性（粉体填充）
　　塑料填充改性自二十世纪八十年代初投入市场以来，由于其价格低廉、产品性能优异，并改善塑料制品的某些物理特性，可替代合成树脂，且生产工艺简单、投资较小、具有显著的经济效益和社会效益。星期填充改性的无机粉体材料表面改性剂从硬脂酸到偶联剂，收到了一定的效果，而偶联剂有硅烷、钛酸酯、铝酸酯、硼酸酯、磷酸酯等品种纷纷涌现。滑石粉常用于填充聚丙烯。滑石粉具有薄片构型的片状结构特征，因此粒度较细的滑石粉可用作聚丙烯的补强填充剂。在聚丙烯的改性体系中，加人超细滑石粉母料不但能够显著的提高聚丙烯制品的刚性、表面硬度、耐热蠕变性、电绝缘性、尺寸稳定性，还可以提高聚丙烯的冲击强度。在聚丙烯中添加少量的滑石粉还能起到成核剂的作用，提高聚丙烯的结晶性，从而使聚丙烯各项机械性能得以提高，由于提高了聚丙烯的结晶性，细化晶粒，也就提高了聚丙烯的透明性。填充20%和40%超细滑石粉的聚丙烯复合材料，不论是在室温和高温下，都能够显著提高聚丙烯的刚性和高温下的耐蠕变性能。对于聚乙烯吹塑薄膜来说，填充超细滑石粉母料比其他填料好，易成型、工艺性好。
　　（4）共混改性
　　塑料共混改性是指在一种树脂中掺入一种或多种其它树脂（包括塑料和橡胶），从而达到改变原有树脂性能的一种改性方法。塑料共混改性是一种与添加改性并驾齐驱的常用塑料改性方法。它与塑料添加改性的区别在于，添加改性是在树脂中混入小分子物质，而塑料共混改性是在树脂中混入高分子物质。由于共混改性的复合体系中都为高分子物质，因而其相容性好于添加体系，且改性的同时，对原有树脂的其它性能影响比较小。塑料的共混物也称为聚合物合金，是一种开发新型高分子材料最有效的办法，也是对现有塑料品种实现高性能化、精细化的主要途径。几乎所有塑料需要的性能都可通过共混改性而取得。例如，PP具有密度小、透明性好、拉伸强度高、硬度高、耐热性好等优点，但其冲击性能差、耐应力开裂性不好，如与HDPE共混，即可保持PP原有的优点，又可使共混物具有耐冲击、耐应力开裂及耐低温等优点。

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