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塑料原材料基础—塑料的组成(成分)(塑料的主要成分是什么)

发布:2024-06-11 浏览:65

核心提示:塑料原材料基础—塑料的组成(成分)大家通过前面基本了解到树脂的由来,和它的基本分类,那么我们在生产中用到的树脂并不是直接聚合好直接使用的,而是需要添加一些东西才可以,也就是塑料的改性,那么添加的东西又是什么呢,接下来继续介绍这些。塑料是以单体为原料,通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物(macromolecules),其抗形变能力中等,介于纤维和橡胶之间,由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成。塑料的改性方法有多种,根据在改性过程中是否有化学反应可以划分为物理改性和化学改性两类。①

塑料原材料基础—塑料的组成(成分)大家通过前面基本了解到树脂的由来,和它的基本分类,那么我们在生产中用到的树脂并不是直接聚合好直接使用的,而是需要添加一些东西才可以,也就是塑料的改性,那么添加的东西又是什么呢,接下来继续介绍这些。
塑料是以单体为原料,通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物(macromolecules),其抗形变能力中等,介于纤维和橡胶之间,由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成。
塑料的改性方法有多种,根据在改性过程中是否有化学反应可以划分为物理改性和化学改性两类。
①化学改性是指通过化学方法改变聚合物分子链上的原子或原子团的种类及组合方式的改性方法,即塑料通过嵌段共聚、接枝共聚、交联等反应,或者引入新的官能团而形成特定功能的高分子材料。
②物理改性则是在塑料加工过程中实施的改性,原则上不发生化学反应,主要是物理混合过程。
由于物理改性方法简单,适用性强,所以应用也比较多,下面会着重介绍一下物理改性方法。
1、填充改性:"填充"即在塑料成型加工过程中加入无机填料或有机填料,在满足使用要求的前提下降低生产成本或者使材料的某些性能得到提高。
方法:树脂+偶联剂+填料作用:(1)改善力学性能。
主要增加材料的模量,提高热变形温度和尺寸稳定性。
(2)改善一些加工性能,突出的是减小成型收缩率。
(3)降低成本.填料的分类:通常把与塑料基体间界面相互作用小,力学性能改进效果小的添加材料称为填充材料(简称填料)或填充剂。
填料可分为无机填料和有机填料两大类。
2、增强改性:塑料添加纤维增强的方法是一种最常用且有效的方法方法:增强用纤维类材料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。
增强用纤维类材料包括纤维和晶须两大类,具体品种主要有:(1)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;(2)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;(3)金属类:如硼纤维及铝、钛、钙等金属晶须等。
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;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。
效果:可以明显改善材料的刚性、强度、硬度、耐热性。
不良影响:很多材料会导致表面不良和韧性明显降低,流动性变差。
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,增加材料的韧性。
原理:增韧改性添加弹性体传统方法是添加橡胶颗粒,现在发展到添加各种新型弹性体。
弹性体颗粒的作用主要是引发塑料基体产生大量的银纹和剪切带,并控制银纹的扩展。
在弹性粒子和塑料的界面具有很好的粘结作用的条件下,塑料基体产生大量的银纹和剪切带,直接吸收冲击能,并且剪切带还可以终止银纹,阻止其发展成为裂纹。
对于脆性基体而言,弹性颗粒主要在塑料基体中诱发银纹,对于有一定韧性的基体,橡胶(弹性)颗粒主要诱发剪切带。
对此,有三种理论提出来:微裂纹理论、多重银纹理论和剪切屈服理论。
在实际的弹性体增韧塑料试样拉伸过程中,由于剪切变形导致高分子的取向接近于拉伸方向,从而更利于银纹产生,所以可以认为,正是由于剪切带与银纹的这些相互作用,促使材料具有更好的增韧效果。
增韧方式:①、橡胶弹性体增韧:EPR(二元乙丙)、EPDM(三元乙丙)、顺丁橡胶(BR)、天然橡胶(NR)、异丁烯橡胶(IBR)、丁腈橡胶(NBR)等,适用于所有塑料树脂的增韧改性。
②、热塑性弹性体增韧:SBS、SEBS、POE、TPO、TPV等,多用于聚烯烃或非极性树脂增韧,用于聚酯类、聚酰胺类等含有极性官能团的聚合物增韧时需加入相容剂。
③、核-壳共聚物及反应型三元共聚物增韧:ACR(丙烯酸酯类)、MBS(丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯共聚物)、PTW(乙烯-丙烯酸丁酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物)、E-MA-GMA(乙烯-丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物)等,多用于工程塑料以及耐高温高分子合金增韧。
④、高韧性塑料共混增韧:PP/PA、PP/ABS、PA/ABS、HIPS/PPO、PPS/PA、PC/ABS、PC/PBT等,高分子合金技术是制备高韧性工程塑料的重要途径。
⑤、其它方式增韧:纳米粒子增韧(如纳米CaCO3)、沙林树脂(杜邦金属离聚物)增韧等;4、阻燃改性:在较多的场合,要求材料有阻燃性,比较常用的场合是电子电器,汽车行业也有阻燃要求,阻燃可以通过加入阻燃剂实现。
阻燃剂又称难燃剂、耐火剂或者防火剂,赋予易燃聚合物难燃性的功能助剂。
方法:树脂+主阻燃剂+辅助阻燃剂+抑烟剂+抗滴落剂…阻燃原理:1) 吸热作用:任何燃烧在较短的时间所放出的热量是有限的,如果能在较短的时间吸收火源所放出的一部分热量,那么火焰温度就会降低,辐射到燃烧表面和作用于将已经气化的可燃分子裂解成自由基的热量就会减少,燃烧反应就会得到一定程度的抑制。
在高温条件下,阻燃剂发生了强烈的吸热反应,吸收燃烧放出的部分热量,降低可燃物表面的温度,有效地抑制可燃性气体的生成,阻止燃烧的蔓延。
Al (OH) 3阻燃剂的阻燃机理就是通过提高聚合物的热容,使其在达到热分解温度前吸收更多的热量,从而提高其阻燃性能。
这类阻燃剂充分发挥其结合水蒸汽时大量吸热的特性,提高其自身的阻燃能力。
2)覆盖作用:在可燃材料中加入阻燃剂后,阻燃剂在高温下能形成玻璃状或稳定泡沫覆盖层,隔绝氧气,具有隔热、隔氧、阻止可燃气体向外逸出的作用,从而达到阻燃目的。
如有机阻磷类阻燃剂受热时能产生结构更趋稳定的交联状固体物质或碳化层。
碳化层的形成一方面能阻止聚合物进一步热解,另一方面能阻止其内部的热分解产生物进入气相参与燃烧过程,3)抑制链反应:根据燃烧的链反应理论,维持燃烧所需的是自由基,阻燃剂可作用于气相燃烧区,捕捉燃烧反应中的自由基,从而阻止火焰的传播,使燃烧区的火焰密度下降,最终使燃烧反应速度下降直至终止,如含卤阻燃剂,它的蒸发温度和聚合物分解温度相同或相近,当聚合物受热分解时,阻燃剂也同时挥发出来,此时含卤阻燃剂与热分解产物同时处于气相燃烧区,卤素便能够捕捉燃烧反应中的自由基,从而阻止火焰的传播,使燃烧区的火焰密度下降,最终使燃烧反应速度下降直至终止,4)不燃气体窒息作用:阻燃剂受热时分解出不燃气体,将可燃物分解出来的可燃气体的浓度冲淡到燃烧下限以下。
同时也对燃烧区内的氧浓度具有稀释的作用,阻止燃烧的继续进行,达到阻燃的作用。
5、耐热改性方法:树脂+矿物填充常用材料:碳酸钙、滑石粉、云母、玻璃微珠、玻纤等(一般可提高2~3倍)相关指标:■ 热变形温度:在一定负荷下(1.81MPa/0.45MPa),以120℃/h升温,达到规定变形量时的温度。
■ 维卡软化点:规定条件下,刺入试样深度1mm时的温度。
6、抗静电、导电改性方法:树脂+抗静电剂/导电材料常用材料:a.有机盐类(汽巴190、科林93P、永久抗静电剂P18)b.导电母料、导电料、聚吡咯(PPy)、聚苯胺(PAn)、聚噻吩(PTh)相关指标:体积电阻率Ω.cm分级:导电、半导电、抗静电7、抗老化改性方法:树脂+抗氧剂/光稳定剂常用材料:1010、168、1098、944、770、炭黑、二氧化钛相关指标:耐老化试验8、高分子合金定义:利用物理共混或化学接枝的方法,对现有的塑料进行改性,使之实现高性能化、功能化、专用化。
常见的合金:PC/ABS、PBT/PA、PBT/PC、PA/PP……

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