改性塑料的基础知识与生产工艺
2023-09-19
改性塑料的主要生产设备是双螺杆挤出机，改性塑料的特性不同，使用的方法不同、助剂也不一样。鑫鹏宇公司根据20多年的经验积淀和技术创新，现带大家简单了解下改性塑料的基础知识与生产工艺。
什么是改性塑料？
塑料的主要成分是树脂，因此其基本性能主要决定于树脂的本性，但添加剂也起着一定作用。树脂约占塑料总重量的40%～100%，树脂是未和各种添加剂混合的高分子化合物。
塑料改性是通过物理、化学、机械等途径提高或改善树脂原有性能的都称为塑料改性。经过改性的塑料统称为“改性塑料”。
改性的过程可以在合成树脂聚合的过程中发生，即化学改性，如共聚、接枝、交联等，也可以在合成树脂被加工的过程中进行，即物理改性，如填充、共混、增强等。
在实际的塑料生产中，几乎都会添加一定比例的稳定剂，为了防止原料在储存、运输及加工中降解。所以说，非改性的塑料是基本不存在的。
凡是塑料，都可以通过改性的方法来提高塑料质量，如密度、硬度、精度、加工性、化学性能、耐腐蚀性能、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。尤其在再生塑料行业应用广泛。
为什么要进行塑料改性？
1、资源再生理念深入人心
世界资源永远是人类的一大热门话题，资源再生的理念已深入人心，塑料是由石油炼制的产品制成的，而石油资源是有限的，因此回收利用再生塑料可以节约石油资源，响应国家节约资源的倡导。
回收的塑料往往丢失了原始塑料性能，要想利用再生料的生产新的塑料，塑料改性的过程是必然的。
根据不同的需要，加工某个方面的属性，制造出对应的产品，这样不会让资源流失。人们通过资源的回收利用，才能真正的做到环保节能。
2、扩展塑料的适用范围
首先说说塑料的优缺点。
优点：大多数塑料质轻；化学稳定性好，不易锈蚀；具有一定的韧性，即耐冲击性好；绝缘性好，导热性低；容易加工，加工成本低。
缺点：耐热性差，易燃；易应力变形，尺寸稳定性差；强度不高；低温脆性；耐溶剂性差等。
这些塑料在实际应用中，其强度、阻燃性、抗冲击性以及加工性能等属性需要达到指定要求才能应用在市场。
比如说PP作为一种通用塑料，在汽车外饰领域，纯PP材料低温性、刚性、韧性均不能达到要求，在对PP材料进行性能增刚增韧改性之后，才能满足使用需求。
日常应用中往往需要塑料具备多种特性，要一定的韧性也还要抗低温脆性；不仅要绝缘性，还要稳定性。
塑料改性的目的就是拓宽原材料的使用环境，大幅提升原材料的部分性能，从而扩展塑料的适用范围，因此塑料的改性的意义不言而喻。
3、合成新的高分子材料难度大，既不经济也不现实
塑料化工从第一个塑料产品诞生算起，塑料工业发展至今已有120年的历史，已成功研究合成出上千种高分子材料，但其中具有工业价值的塑料仅百余种，而常用的塑料90%以上集中在PE、PP、PVC、PS、ABS这五大通用树脂。
开发新的高分子聚合物不仅投资巨大，而且应用前景不明朗，既不经济也不现实。因此利用好现有的塑料，通过改性技术来扩充其性能是最具性价比的解决方案。
塑料改性的方法有哪些？
1、填充改性（矿物填充）
通过给普通塑料加入无机矿物（有机）粉末，改善塑料材料的刚性、硬度、耐热性等性能。填充剂种类繁多，其特性也及其复杂。
塑料填充剂的作用：提高塑料加工性能、改进物化性质、增加容积、降低成本。
对塑料添加剂的要求：
（1）化学性质不活泼，呈惰性，不与树脂及其他助剂发生不良反应；
（2）不影响塑料的耐水性、耐化学药品性、耐候性、耐热性等；
（3）不降低塑料的物理性能；
（4）可以大量填充；
（5）相对密度小，对制品的密度影响不大。
2、增强改性（玻纤/碳纤）
增强措施：通过在加入玻璃纤维、碳纤维等纤维状物质。
增强效果：可以明显改善材料的刚性、强度、硬度、耐热性。
改性的不良影响：但很多材料会导致表面不良和断裂伸长率降低。
增强原理：
（1）增强材料具有较高的强度和模量；
（2）树脂具有许多固有的优良物理、化学（耐腐蚀、绝缘、耐辐照、耐瞬时高温烧蚀等）和加工性能；
（3）树脂与增强材料复合后，增强材料可以起到增进树脂的力学或其他性能，而树脂对增强材料可以起到粘合和传递载荷的作用，使增强塑料具有优良性能。
3、增韧改性
有较多的材料韧性不够、太脆，可以通过加入韧性较好的材料或者超细无机材料，增加材料韧性和低温使用性能。
增韧剂：为了降低塑料硬化后的脆性，提高其冲击强度和延伸率而加入树脂中的一种添加剂。
常用增韧剂——多为马来酸酐接枝相容剂：
乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)
聚烯烃弹性体(POE)
氯化聚乙烯(CPE)
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)
苯乙烯-丁二烯热塑性弹性(SBS)
三元乙丙橡胶(EPDM)
4、阻燃改性（无卤阻燃）
在电子电器、汽车等很多行业要求材料有阻燃性，但很多塑料原料本身的阻燃性较低。可以通过加入阻燃剂实现提高材料的阻燃性。
阻燃剂：又称难燃剂，耐火剂或防火剂，赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂；它们大多是元素周期表中第ⅤA（磷）、ⅦA（溴、氯）和ⅢA（锑、铝）族元素的化合物。
具有抑烟作用的钼化合物、锡化合物和铁化合物等亦属阻燃剂的范畴，主要适用于有阻燃需求的塑料，延迟或防止塑料尤其是高分子类塑料的燃烧。使其点燃时间增长，点燃自熄，难以点燃。
塑料阻燃等级：由HB，V-2，V-1，V-0，5VB 向5VA逐级递增。
5、耐候改性（抗老化、防紫外线、耐低温）
一般指塑料在低温下的耐寒能力，由于塑料固有的低温脆性，使塑料在低温下变脆，因而对于很多在低温环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阳光照射，温度变化，风吹雨淋等外界条件的影响，而出现的褪色、变色、龟裂、粉化和强度下降等一系列老化的现象。紫外线照射是促使塑料老化的关键因素。
6、改性合金
塑料合金是利用物理共混或化学接枝、共聚的方法，将两种或多种材料制备成高性能、功能化、专用化一种新材料，达到改善一种材料的性能或兼具两种材料特性的目的。它能改善或提高现有塑料的性能并降低成本。
通用塑料合金：如PVC、PE、PP、PS合金使用广泛，生产技术已被普遍掌握。
工程塑料合金：泛指工程塑料（树脂）的共混物，主要包括以PC、PBT、PA、POM（聚甲醛）、PPO、PTFE（聚四氟乙烯）等工程塑料为主体的共混体系，以及ABS树脂改性材料。
PC/ABS合金的使用量增速在塑料领域中排在前列。目前，PC/ABS合金化研究已经成为高分子合金研究热点。
7、其他改性
如利用导电性填料来降低塑料的电阻率；加入颜料/染料来改变材料的颜色、加入内/外润滑剂使材料的加工性能得到改善、使用成核剂改变半结晶性塑料的结晶特性来改善其机械性能及光学性能等等。
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