پلاستیک های مهندسی ویژه، پلاستیک اصلاح شده چیست؟

پلاستیک های مهندسی خاص! پلاستیک اصلاح شده چیست؟

پلاستیک های اصلاح شده به افزودن مواد معدنی یا آلی مولکولی کوچک به پلیمرها (رزین) اطلاق می شود که خواص خاصی (خواص پردازش مکانیکی) ایجاد می کند یا خواص خاصی را از طریق واکنش های فیزیکی یا شیمیایی بهبود می بخشد.

فناوری ها و محصولات پلاستیک های اصلاح شده

محصول اصلی پلاستیک اصلاح شده - پلاستیک اصلاح شده پر از پودر معدنی
پلاستیک های اصلاح شده پر از پودر معدنی چین از نظر تولید، تنوع، فناوری پردازش و تئوری پایه در جایگاه پیشرو در سطح بین المللی قرار دارند. پودرهای معدنی رایج عبارتند از کربنات کلسیم، تالک، کائولن، سولفات باریم رسوب شده، ولاستونیت، بروسیت، ترمولیت، میکا و اکسید کلسیم. بر اساس آمار مربوطه، میزان کل پودر معدنی مورد استفاده برای پر کردن پلاستیک های اصلاح شده در چین هر ساله به 7 تا 10 میلیون تن می رسد که بیش از 70 درصد آن کربنات کلسیم (کلسیم سنگین، کلسیم سبک) و پس از آن پودر تالک است.

بزرگترین عملکرد پلاستیک های اصلاح شده پر از پودر معدنی، صرفه جویی در منابع نفتی است. منابع نفتی چین نمی تواند نیازهای توسعه سریع اقتصادی را برآورده کند و سالانه مقدار زیادی نفت و رزین باید وارد شود. تنها پنج رزین عمده همه منظوره (PE، PP، PVC، PS، ABS) حجم واردات سالانه بیش از 24 میلیون تن دارند. قیمت پودر معدنی کمتر از 1/20 قیمت رزین عمومی است و برای محصولات پلاستیکی، هزینه مواد اولیه نزدیک به 70٪ از کل هزینه را تشکیل می دهد. برای شرکت‌های تولید محصولات پلاستیکی، کاهش هزینه‌های مواد خام بدون تأثیر بر ظاهر و عملکرد محصولات، نه تنها منافع اقتصادی شرکت را افزایش می‌دهد، بلکه رقابت‌پذیری بازار را نیز افزایش می‌دهد.

پلاستیک های اصلاح شده پر از پودر معدنی نیز نقش مهمی در کنترل آلودگی سفید و حفاظت از محیط زیست دارند. نتایج تجربی نشان داده است که برای بسته بندی مواد و ظروف غذاخوری که به راحتی قابل بازیافت نیستند، در شرایط حصول اطمینان از عملکرد و بهداشت، زمانی که مقدار پرکننده پودر معدنی (به ویژه کربنات کلسیم) به 30 درصد یا بیشتر برسد، توسط طبیعت راحت تر هضم می شوند. پس از دفع اگر به عنوان یک محصول بازیابی انرژی با ظرفیت پر کردن بالا استفاده شود، به راحتی سوزانده می شود، سرعت بازیابی حرارت بالایی دارد و احتمال کمتری ایجاد آلودگی ثانویه دارد. پلاستیک های اصلاح شده پر از پودر معدنی به سادگی برای کاهش مصرف رزین، صرفه جویی در منابع نفت، کاهش هزینه مواد خام و به حداقل رساندن آلودگی محیط زیست استفاده نمی شوند. مهمتر از آن، آنها می توانند عملکردهای خاصی از مواد را تقویت یا بهبود بخشند، که با روش های دیگر غیر قابل جایگزینی است.

1- نماینده ترین آنها به شرح زیر است:

(1) تالک. پر کردن رزین می تواند استحکام مواد را افزایش دهد و به طور گسترده در لوله های پلی اتیلن و پلی اتیلن استفاده می شود که می تواند سفتی حلقه لوله را بهبود بخشد و مقاومت فشاری آن را افزایش دهد.

(2) کائولن. پلاستیک به طور کلی از کائولن کلسینه ساخته شده است که می تواند عایق را بهبود بخشد و تابش مادون قرمز مواد را مسدود کند. به طور گسترده ای در کابل ها، فیلم های گلخانه ای و فیلم های پلاستیکی برای بهبود عایق کابل ها و افزایش دمای داخل و روی زمین استفاده می شود.

(3) پودرهای غیر آلی با ساختارهای سوزنی مانند ولاستونیت، پودر ترمولیت (همچنین به عنوان پودر سوزنی کامپوزیت شناخته می شود)، و سبیل های کریستالی خاص. مستربچ تولید شده با افزایش استحکام و چقرمگی مواد معمولاً به عنوان مستربچ تقویت شده یا تقویت کننده شناخته می شود.

(4) میکا. این می تواند به طور قابل توجهی استحکام، مقاومت در برابر حرارت و عایق الکتریکی محصول را بهبود بخشد. سفتی افزایش یافته آن بهتر از پودر تالک و عایق آن بهتر از کائولن است.

(5) هیدرات منیزیم. این یک ضد شعله غیر آلی طبیعی ارزان است، که زمانی که استفاده از سری هالوژن، به ویژه دکابرومودی فنیل اتر، محدود می شود، به طور فزاینده ای مورد توجه قرار می گیرد. هرچه خلوص بروسیت بیشتر باشد، اندازه ذرات کوچکتر و دیر اشتعال بهتری دارد. بروسیت علاوه بر ضد شعله، خاصیت کاهش دود نیز دارد.

(6) رسوب سولفات باریم. تهیه شده با روش های شیمیایی، خلوص می تواند به 99٪، سفیدی می تواند به بیش از 98٪ برسد، اندازه ذرات به طور کلی بالای 10000 مش است، توزیع اندازه ذرات باریک است، ذرات نسبتا منظم و گرد هستند، و مقاومت شیمیایی و حرارتی دارند. خوب است در سال‌های اخیر، مطالعات نشان داده‌اند که ارزش جذب روغن سولفات باریم رسوب‌شده بسیار کوچک‌تر از سایر پودرهای معدنی است و تنها حدود 16 است، که تجمع آن را دشوار می‌کند و به راحتی پراکنده می‌شود. پر کردن آن در پلاستیک تأثیر کمی بر خواص مکانیکی آن دارد و می تواند روشنایی محصول را به میزان قابل توجهی افزایش دهد. اثر روشن کننده بهتر از روشن کننده های معمولی است، بدون سرریز شدن طولانی مدت. هنگامی که در لوله های زهکشی ساختمان پر می شود، می تواند تراکم لوله ها را افزایش دهد و اثر عایق صوتی خوبی داشته باشد.

(7) زئولیت طبیعی. این قابلیت جذب قوی دارد، می تواند بوی محصول را از بین ببرد و تأثیر کمی بر استحکام محصول دارد. به عنوان یک مستربچ خوشبو کننده که در مواد بازیافتی استفاده می شود، اثر خوبی دارد.

2، تجهیزات پردازش پلاستیک اصلاح شده

اصل اساسی پلاستیک های اصلاح شده، اعم از اصلاح پرکننده، اصلاح ترکیبی یا اصلاح تقویتی، شکستن مرزهای مشترک مواد با خواص مختلف با کمک مواد افزودنی از طریق روش های مکانیکی و مخلوط کردن آنها به یک بدنه یکنواخت است. هرچه مخلوط یکنواخت تر باشد، اتصال رابط محکم تر و عملکرد مواد بهتر است. عملکرد ماشین آلات پردازش نقش بسیار مهمی در عملکرد و استحکام پلاستیک های اصلاح شده ایفا می کند.

با توسعه سریع پلاستیک های اصلاح شده، به منظور پاسخگویی به تقاضای بازار برای پلاستیک های اصلاح شده، صنعت پردازش ماشین آلات پلاستیکی چین نیز در 20 سال گذشته به توسعه سریعی در تجهیزات پردازش پلاستیک اصلاح شده دست یافته است. در اوایل دهه 1980، زمانی که مستربچ پر شده از کربنات کلسیم معرفی شد، هیچ اکسترودر دو پیچی در چین وجود نداشت و فقط می‌توان از اکسترودرهای تک پیچ برای تولید مستربچ کربنات کلسیم استفاده کرد. تا کنون سطح اکسترودرهای دو مارپیچ در چین به سطح پیشرفته بین المللی رسیده است که می تواند نه تنها نیازهای تولید داخلی را برآورده کند، بلکه سالانه مقدار زیادی صادرات نیز دارد.

علاوه بر به روز رسانی و تبدیل مداوم اکسترودرهای دو مارپیچ برای پاسخگویی به تقاضا برای پلاستیک های اصلاح شده، صنعت ماشینکاری پلاستیک نیز با موفقیت تحقیق و توسعه اکسترودرهای تک پیچ متقابل و اکسترودرهای سه پیچی را انجام داده است. برای اصلاح پر کردن پودر کراش، عملیات فعال سازی سطحی پودر به طور مستقیم بر کیفیت محصول تأثیر می گذارد. در حال حاضر، شرکت های تولید کننده مستربچ پرکننده عمدتاً از مخلوط کن های پرسرعت برای عملیات فعال سازی سطحی پودرهای معدنی استفاده می کنند. در سال های اخیر، شرکت های تولید کننده میکسرهای پرسرعت، تجهیزات تولید مداوم را به طور خاص برای عملیات فعال سازی سطحی پودرهای معدنی با موفقیت توسعه داده اند.

در سال های اخیر، بسیاری از شرکت ها با موفقیت از میکسر داخلی که در اصل در صنعت لاستیک استفاده می شد برای تولید مستربچ پرکننده استفاده کرده اند و به نتایج خوبی دست یافته اند. از مزایای آن می توان به راندمان تولید بالا، صرفه جویی در مصرف برق، نیروی انسانی و مواد افزودنی و کاهش آلودگی گرد و غبار اشاره کرد. روش خاص این است که همه مواد را با هم در مخلوط کن داخلی طبق فرمول بدون حرارت دادن اضافه کنید. دما به طور خودکار توسط فشار و نیروی برشی قوی خود میکسر داخلی افزایش می‌یابد و حدود 12-15 دقیقه قبل از فشار دادن به یک اکسترودر تک پیچ یا دو پیچه برای دانه‌بندی قالب‌گیری می‌شود. اختلاط مواد و پلاستیک سازی در میکسر داخلی تکمیل می شود، جایی که تک پیچ یا دو پیچ فقط نقش دانه بندی را ایفا می کند، بنابراین ساختار بسیار ساده تر از یک پیچ معمولی یا دو پیچ است. استفاده از فرآیند میکسر داخلی برای تولید مستربچ پرکننده با همان مشخصات می تواند در هزینه های 150-180 یوان در هر تن صرفه جویی کند.

بر اساس گزارشات مربوطه، اخیراً نوع جدیدی از تجهیزات دانه بندی مشابه فرآیند میکسر داخلی ساخته شده است که به جای میکسر داخلی از مخلوط کن پیوسته دو روتور استفاده می کند. مواد پلاستیکی مستقیماً از طریق روش دو مرحله ای به دانه بندی تک پیچ وارد می شوند و کل تجهیزات یکپارچه می شوند.

3، کمک های پردازش پلاستیک اصلاح شده

افزودنی‌ها مواد اولیه ضروری برای تولید پلاستیک‌های اصلاح‌شده هستند، خواه اصلاح پرکننده، اصلاح ترکیبی یا اصلاح تقویت‌کننده باشد، که همگی به مواد افزودنی متکی هستند. انواع مختلفی از افزودنی‌ها در پلاستیک‌های اصلاح‌شده مورد استفاده قرار می‌گیرند، از جمله عوامل جفت‌کننده، پخش‌کننده‌ها، روان‌کننده‌ها (روغن‌کاری داخلی و خارجی)، نرم‌کننده‌ها، سازگارکننده‌ها، عوامل هسته‌زا و سفیدکننده‌های فلورسنت. توسعه پلاستیک های اصلاح شده باعث توسعه مواد افزودنی شده است. هنگامی که در ابتدا مستربچ پر شده از کربنات کلسیم تولید می شد، هیچ محصول عامل جفت کننده در بازار وجود نداشت، اما به جای آن از اسید استئاریک استفاده شد. عوامل کوپلینگ استر آلومینیومی برای اولین بار در سال 1984 معرفی شدند و به دلیل قیمت پایین، رنگ روشن، غیرسمی بودن، پایداری حرارتی خوب و استفاده آسان، به سرعت معرفی شدند. استفاده از عوامل کوپلینگ استر آلومینیومی نقش مهمی در بهبود عملکرد و کیفیت مستربچ پر شده با پودر معدنی دارد. پس از عوامل کوپلینگ استر آلومینیوم، یک سری از محصولات جفت کننده جدید با عملکرد عالی، مانند عوامل کوپلینگ سیلان، عوامل کوپلینگ استر تیتانیوم، عوامل کوپلینگ خاکی کمیاب، عوامل کوپلینگ اسید فسفیت، عوامل کوپلینگ کامپوزیت آلومینیوم/تیتانیوم، و کوپلینگ پلیمری، به طور متوالی برای محصولات اصلاح شده مختلف توسعه یافته اند. عوامل جفت کننده نقش مهمی در عملکرد و کیفیت پلاستیک های اصلاح شده پر شده با پودر معدنی دارند.

با پیشرفت و توسعه مداوم تئوری های علمی، به منظور پاسخگویی بهتر به تقاضای بازار، برخی از عوامل جفت کننده چند منظوره در سال های اخیر ظهور کرده اند، مانند تقویت کننده، سخت کننده، سرکوب کننده آب آمفی دوست، مقاوم در برابر اشعه ماوراء بنفش و روشن کننده عوامل جفت کننده جدید.

اگرچه پیشرفت و توسعه قابل توجهی در استفاده از مواد کمکی پردازش برای پلاستیک های اصلاح شده صورت گرفته است، اما هنوز فاصله مشخصی با نیازهای عملی مانند حل مشکل تجمع پودرهای معدنی نانومقیاس در پلاستیک وجود دارد.

4، روند توسعه پلاستیک های اصلاح شده

1. پلاستیک سازی مهندسی پلاستیک عمومی، علیرغم افزایش مستمر محصولات جدید پلاستیک های مهندسی و کاوش در زمینه های کاربردی و کاهش مستمر هزینه ها به دلیل گسترش تجهیزات تولید. با این حال، با توسعه مداوم و بلوغ تجهیزات و فناوری اصلاح، رزین‌های ترموپلاستیک همه منظوره به طور فزاینده‌ای از طریق اصلاح مهندسی شده‌اند و برخی از بازارهای کاربردی پلاستیک‌های مهندسی سنتی را تصرف کرده‌اند.

2. با توسعه پررونق صنایع داخلی خودرو، برق، الکترونیک، ارتباطات و ماشین آلات، تقاضا برای پلاستیک های مهندسی اصلاح شده به طور قابل توجهی افزایش می یابد و انواع پلاستیک های مهندسی با استحکام بالا و مقاوم در برابر حرارت به طور گسترده ای مورد استفاده قرار خواهند گرفت.

3. پلاستیک های مهندسی ویژه کم هزینه، مانند پلی فنیلن سولفید (PPS)، پلی اتریمید (PEI)، پلی آمید (PI)، پلی اترترکتون (PEEK)، ایمید (PAI)، پلی سولفون (PSU) و پلی فنیلن سولفون (PPSU) تبدیل شده اند. به دلیل خواص الکتریکی عالی، مقاومت در برابر دمای بالا و پایداری ابعادی، کاربردهای مهم روزافزونی در زمینه های فناوری پیشرفته مانند الکترونیک، خودرو، هوانوردی، ابزار دقیق، پتروشیمی، موشک و هوا فضا دارند. برخی از آنها نیز دارای مقاومت در برابر شعله، مقاومت در برابر تشعشع، مقاومت شیمیایی و خواص مکانیکی هستند.

4. فناوری نانوکامپوزیت فرصت های جدیدی را برای پلاستیک های اصلاح شده به ارمغان خواهد آورد و ساخت و کاربرد نانوکامپوزیت های پلیمری موضوع مهمی در آینده خواهد بود. امروزه توسعه فناوری نانو به سرعت در حال پیشرفت است و مواد پلیمری نانو به عنوان یک شاخه مهم، روندهای جدیدی را در تحقیق و توسعه نشان می دهد. مزایای بالقوه فناوری نانو، دانشمندان بسیاری از کشورها را به کاوش و تحقیق دائمی سوق می دهد و رقابت بسیار شدید است. برای مواد نانو پلیمری، به دلیل اندازه ذرات کوچک، مساحت سطح بزرگ و تراکم آسان ذرات نانو پودر، به‌دست آوردن کامپوزیت‌های نانوساختار با روش‌های اختلاط مرسوم هنگام تهیه کامپوزیت‌های پلیمری اصلاح‌شده با پودر نانو دشوار است. به منظور افزایش چسبندگی سطحی بین مواد افزودنی نانو و پلیمرها و بهبود توانایی پخش یکنواخت نانوذرات، اصلاح سطح نانو پودرها مورد نیاز است. عمدتاً برای کاهش حالت انرژی سطحی ذرات، حذف بار سطحی ذرات، بهبود میل ترکیبی بین نانوذرات و فازهای آلی و تضعیف قطبیت سطحی نانوذرات.

5. توسعه افزودنی های جدید و کارآمد نیز یک جهت مهم برای توسعه پلاستیک های اصلاح شده است. علاوه بر افزودنی‌های رایج در پردازش پلاستیک مانند تثبیت‌کننده‌های حرارتی، آنتی‌اکسیدان‌ها، جاذب‌های UV، عوامل هسته‌زا، عوامل ضد الکتریسیته ساکن، پراکنده‌کننده‌ها و بازدارنده‌های شعله، عوامل سفت‌کننده، تقویت‌کننده‌های بازدارنده شعله، سازگارکننده‌های آلیاژی و سایر افزودنی‌ها نیز برای پلاستیک‌های اصلاح‌شده بسیار مهم هستند. .

6. توسعه عوامل بینابینی عملکردی واکنشی کارآمد برای تولید فازهای پراکنده در مقیاس نانو در محل از طریق پیوند شیمیایی، در نتیجه فازهای پراکنده نانو را از طریق پیوند شیمیایی به زنجیره اصلی مولکول‌های پلیمر متصل می‌کند و یک ماده نانوکامپوزیتی سیلیکات پلیمری/لایه‌ای بدون درز را تشکیل می‌دهد. با تجهیزات و فرآیندهای تشکیل دهنده فیلم، ورق و بطری پلاستیکی موجود، محصولات بسته بندی پلاستیکی جدید را می توان به طور موثر و کم هزینه تولید کرد، که می توانند بازیافت و استفاده مجدد شوند، بازیافت شوند و برای استفاده مجدد گرانول شوند. این نوع جدیدی از مواد بسته بندی پلاستیکی با مانع بالا با مفاهیم حفاظت از محیط زیست سبز است.

PRES بر تولید ذرات پلاستیک مهندسی خاص، تولید اصلاح، تولید ورق و تولید میله تمرکز دارد. پلاستیک های مهندسی ویژه تولید شده توسط PRES دارای استحکام و چقرمگی خوب، مقاومت قوی در برابر اکسیداسیون و پیری و ارزش زیادی در استفاده هستند. آنها سختی، استحکام، فشرده سازی و مقاومت در برابر سایش را افزایش می دهند و برای پردازش میله ها، ورق ها، پروفیل ها و غیره مناسب هستند و در نتیجه هزینه های تولید را برای شرکت ها کاهش می دهند.