Что такое модифицированный пластик?

Специальные инженерные пластики! Что такое модифицированный пластик?

Модифицированные пластмассы представляют собой полимеры (смолы), в которые добавлены неорганические или органические вещества с малыми молекулами, что придает им определенные свойства (свойства механической обработки) или улучшает определенные свойства посредством физических или химических реакций.

Технологии и изделия из модифицированных пластмасс

Основной продукт модифицированного пластика - модифицированный пластик с неорганическим порошковым наполнителем
Китайские неорганические порошковые модифицированные пластики занимают лидирующие позиции на международном уровне с точки зрения производства, разнообразия, технологии обработки и базовой теории. Обычные неорганические порошки включают карбонат кальция, тальк, каолин, осажденный сульфат бария, волластонит, брусит, тремолит, слюду и оксид кальция. Согласно соответствующим статистическим данным, общее количество неорганического порошка, используемого для наполнения модифицированных пластиков в Китае каждый год, достигает 7-10 миллионов тонн, из которых более 70% составляет карбонат кальция (тяжелый кальций, легкий кальций), за которым следует тальковый порошок.

Самая большая функция модифицированных пластиков с неорганическим порошковым наполнителем — экономия нефтяных ресурсов. Нефтяные ресурсы Китая не могут удовлетворить потребности быстрого экономического развития, и каждый год необходимо импортировать большое количество нефти и смолы. Только пять основных смол общего назначения (ПЭ, ПП, ПВХ, ПС, АБС) имеют годовой объем импорта более 24 миллионов тонн. Цена неорганического порошка составляет менее 1/20 от цены обычной смолы, а для пластиковых изделий затраты на сырье составляют почти 70% от общей стоимости. Для предприятий по производству пластиковых изделий снижение затрат на сырье без ущерба для внешнего вида и эксплуатационных характеристик продукции не только увеличивает экономические выгоды предприятия, но и повышает конкурентоспособность на рынке.

Неорганические порошковые модифицированные пластмассы также играют важную роль в контроле белого загрязнения и защите окружающей среды. Экспериментальные результаты показали, что для упаковочных материалов и столовых приборов, которые нелегко перерабатываются, в условиях обеспечения производительности и гигиены, когда количество наполнителя неорганического порошка (особенно карбоната кальция) достигает 30% или более, они легче усваиваются природой после утилизации. Если они используются в качестве продукта для рекуперации энергии с высокой заполняющей способностью, они легко сжигаются, имеют высокую скорость рекуперации тепла и с меньшей вероятностью вызывают вторичное загрязнение. Неорганические порошковые модифицированные пластмассы не просто используются для сокращения использования смолы, экономии нефтяных ресурсов, снижения затрат на сырье и минимизации загрязнения окружающей среды. Что еще более важно, они могут наделять или улучшать определенные функции материала, которые незаменимы другими методами.

1. Наиболее представительными из них являются следующие:

(1) Тальк. Заполнение смолы может повысить жесткость материала и широко используется в трубах из ПЭ и ПП, что может улучшить кольцевую жесткость трубы и увеличить ее прочность на сжатие.

(2) Каолин. Пластик обычно изготавливается из прокаленного каолина, который может улучшить изоляцию и блокировать инфракрасное излучение материала. Он широко используется в кабелях, парниковых пленках и пластиковых пленках для улучшения изоляции кабелей и повышения температуры внутри и на земле.

(3) Неорганические порошки с игольчатыми структурами, такие как волластонит, порошок тремолита (также известный как композитный игольчатый порошок) и некоторые кристаллические усы. Мастербатч, полученный путем повышения прочности и ударной вязкости материала, обычно называют армированным или усиливающим мастербатчем.

(4) Слюда. Она может значительно улучшить жесткость, термостойкость и электроизоляцию продукта. Ее повышенная жесткость лучше, чем у талька, а ее изоляция лучше, чем у каолина.

(5) Гидрат магния. Это дешевый природный неорганический антипирен, который все больше используется, когда ограничивается использование галогенных серий, особенно декабромдифенилового эфира. Чем выше чистота брусита, тем меньше размер частиц и тем лучше антипиреновые свойства. Помимо антипиреновых свойств, брусит также обладает свойствами снижения дымообразования.

(6) Осаждение сульфата бария. Приготовлен химическими методами, чистота может достигать 99%, белизна может достигать более 98%, размер частиц обычно превышает 10000 меш, распределение размеров частиц узкое, частицы относительно регулярные и круглые, а химическая и термостойкость хорошая. В последние годы исследования показали, что значение поглощения масла осажденным сульфатом бария намного меньше, чем у других неорганических порошков, всего около 16, что затрудняет агломерацию и облегчает диспергирование. Заполнение его в пластмассы мало влияет на его механические свойства и может значительно увеличить яркость продукта. Эффект осветления лучше, чем у обычных осветлителей, при длительном отсутствии перелива. При заполнении в дренажные трубы зданий он может увеличить плотность труб и иметь хороший звукоизоляционный эффект.

(7) Натуральный цеолит. Он обладает сильной адсорбционной способностью, может удалять запах продукта и мало влияет на прочность продукта. Как дезодорирующий мастербатч, применяемый в переработанных материалах, он имеет хороший эффект.

2. Оборудование для переработки модифицированного пластика

Основной принцип модифицированных пластиков, будь то модификация заполнения, модификация смешивания или модификация армирования, заключается в разрушении границ интерфейса материалов с различными свойствами с помощью добавок механическими методами и смешивании их в однородное тело. Чем равномернее смешивание, тем прочнее связь интерфейса и тем лучше эксплуатационные характеристики материала. Производительность перерабатывающего оборудования играет очень важную роль в эксплуатационных характеристиках и прочности модифицированных пластиков.

Движимая быстрым развитием модифицированных пластиков, чтобы удовлетворить рыночный спрос на модифицированные пластики, китайская промышленность по переработке пластиковых машин также достигла быстрого развития в оборудовании для переработки модифицированных пластиков за последние 20 лет. В начале 1980-х годов, когда был представлен концентрат с наполнителем из карбоната кальция, в Китае не было двухшнековых экструдеров, и для производства концентрата с карбонатом кальция можно было использовать только одношнековые экструдеры. На сегодняшний день уровень двухшнековых экструдеров в Китае достиг международного передового уровня, что позволяет не только удовлетворять внутренние производственные потребности, но и экспортировать большие объемы каждый год.

Помимо постоянного обновления и преобразования двухшнековых экструдеров для удовлетворения спроса на модифицированные пластмассы, отрасль обработки пластмасс также успешно исследовала и разработала возвратно-поступательные одношнековые экструдеры и трехшнековые экструдеры. Для модификации наполнителя из краш-порошка обработка поверхностной активации порошка напрямую влияет на качество продукта. В настоящее время предприятия, производящие наполнительную мастербатч, в основном используют высокоскоростные смесители для поверхностной активации неорганических порошков. В последние годы предприятия, производящие высокоскоростные смесители, успешно разработали непрерывное производственное оборудование специально для поверхностной активации неорганических порошков.

В последние годы многие предприятия успешно применяли внутренний смеситель, первоначально использовавшийся в резиновой промышленности, для производства наполняющей маточной смеси и достигли хороших результатов. Его преимуществами являются высокая эффективность производства, экономия электроэнергии, рабочей силы и добавок, а также снижение загрязнения пылью. Конкретный метод заключается в добавлении всех материалов вместе во внутренний смеситель в соответствии с формулой, без нагрева. Температура автоматически повышается давлением и сильным сдвиговым усилием самого внутреннего смесителя, и он формуется в течение примерно 12-15 минут, прежде чем его прессуют в одношнековый или двухшнековый экструдер для грануляции. Смешивание и пластификация материалов завершаются во внутреннем смесителе, где одношнековый или двухшнековый экструдер играет только роль грануляции, поэтому структура намного проще, чем у обычного одношнекового или двухшнекового. Использование процесса внутреннего смесителя для производства наполняющей маточной смеси тех же спецификаций может сэкономить затраты в размере 150-180 юаней за тонну.

Согласно соответствующим отчетам, недавно был разработан новый тип оборудования для грануляции, аналогичный процессу внутреннего смесителя, в котором вместо внутреннего смесителя используется двухроторный смеситель непрерывного действия. Пластифицированный материал напрямую подается в одношнековую грануляцию с помощью двухступенчатого метода, и все оборудование интегрировано.

3. Модифицированные добавки для переработки пластика

Добавки являются необходимым сырьем для производства модифицированных пластиков, будь то модификация наполнения, модификация смешивания или модификация армирования, все из которых зависят от добавок. Существует много типов добавок, используемых в модифицированных пластиках, включая связующие агенты, диспергаторы, смазочные материалы (внутренняя и внешняя смазка), пластификаторы, компатибилизаторы, зародышеобразователи и флуоресцентные отбеливатели. Разработка модифицированных пластиков стимулировала разработку добавок. Когда изначально производился мастербатч, наполненный карбонатом кальция, на рынке не было связующих агентов, но вместо них использовалась стеариновая кислота. Связующие агенты на основе эфира алюминия были впервые представлены в 1984 году и быстро получили распространение благодаря своей низкой цене, светлому цвету, нетоксичности, хорошей термической стабильности и простоте использования. Применение связующих агентов на основе эфира алюминия играет важную роль в улучшении производительности и качества мастербатча, наполненного неорганическим порошком. После связующих агентов на основе эфира алюминия, ряд новых связующих агентов с превосходными характеристиками, таких как связующие агенты на основе силана, связующие агенты на основе эфира титана, связующие агенты на основе редкоземельных элементов, связующие агенты на основе кислого фосфита, связующие агенты на основе композита алюминия/титана и полимерные связующие агенты, были разработаны последовательно для различных модифицированных продуктов. Связующие агенты играют решающую роль в производительности и качестве модифицированных пластиков с неорганическим порошковым наполнителем.

Благодаря постоянному прогрессу и развитию научных теорий, в целях лучшего удовлетворения спроса на рынке в последние годы появились некоторые многофункциональные связующие агенты, такие как армирующие, упрочняющие, амфифильные, подавляющие воду, устойчивые к УФ-излучению и осветляющие новые связующие агенты.

Несмотря на значительный прогресс и развитие в использовании технологических добавок для модифицированных пластмасс, все еще существует определенный дистанц до практических потребностей, таких как решение проблемы агрегации наноразмерных неорганических порошков в пластмассах.

4. Тенденция развития модифицированных пластмасс

1. Общая пластификация пластмасс, несмотря на постоянное увеличение новых продуктов из пластмасс и исследование областей применения, а также постоянное снижение затрат из-за расширения производственного оборудования; Однако, с постоянным развитием и зрелостью оборудования и технологий модификации, термопластичные смолы общего назначения все чаще подвергаются модификации и захватили некоторые рынки применения традиционных пластмасс.

2. В связи с бурным развитием отечественной автомобильной, электротехнической, электронной, коммуникационной и машиностроительной промышленности значительно возрастет спрос на модифицированные инженерные пластики, будут широко использоваться различные высокопрочные и термостойкие инженерные пластики.

3. Недорогие специальные инженерные пластики, такие как полифениленсульфид (PPS), полиэфиримид (PEI), полиимид (PI), полиэфирэфиркетон (PEEK), имид (PAI), полисульфон (PSU) и полифениленсульфон (PPSU), становятся все более важными приложениями в передовых технологических областях, таких как электроника, автомобилестроение, авиация, приборостроение, нефтехимия, ракетостроение и аэрокосмическая промышленность, благодаря своим превосходным электрическим свойствам, высокой термостойкости и размерной стабильности. Некоторые из них также обладают хорошей огнестойкостью, радиационной стойкостью, химической стойкостью и механическими свойствами.

4. Нанокомпозитная технология откроет новые возможности для модифицированных пластиков, а производство и применение полимерных нанокомпозитов станет важной темой в будущем. В настоящее время развитие нанотехнологий стремительно развивается, и нанополимерные материалы как важная отрасль демонстрируют новые тенденции в исследованиях и разработках. Потенциальные преимущества нанотехнологий побуждают ученых из многих стран постоянно изучать и исследовать, а конкуренция жесткая. Для нанополимерных материалов из-за малого размера частиц, большой площади поверхности и легкой агломерации частиц нанопорошка сложно получить наноструктурированные композиты обычными методами смешивания при приготовлении модифицированных нанопорошком полимерных композитов. Для увеличения межфазной адгезии между нанодобавками и полимерами и улучшения равномерной дисперсионной способности наночастиц требуется поверхностная модификация нанопорошков. В основном для снижения состояния поверхностной энергии частиц, устранения поверхностного заряда частиц, улучшения сродства между наночастицами и органическими фазами и ослабления поверхностной полярности наночастиц.

5. Разработка новых и эффективных добавок также является важным направлением для разработки модифицированных пластиков. В дополнение к обычно используемым добавкам в переработке пластика, таким как термостабилизаторы, антиоксиданты, поглотители УФ-излучения, зародышеобразователи, антистатики, диспергаторы и антипирены, для модифицированных пластиков также важны упрочняющие добавки, усилители антипиренов, компатибилизаторы сплавов и другие добавки.

6. Разработка эффективных реактивных функциональных интеркаляционных агентов для создания наномасштабных дисперсных фаз in situ посредством химической связи, тем самым соединяя наномасштабные дисперсные фазы с основной цепью полимерных молекул посредством химической связи, образуя бесшовный полимерный/слоистый силикатный нанокомпозитный материал. С существующим оборудованием и процессами для формования пластиковой пленки, листа и бутылок можно эффективно и недорого производить новые пластиковые упаковочные продукты, которые можно перерабатывать и использовать повторно, перерабатывать и гранулировать для повторного использования. Это новый тип высокобарьерного пластикового упаковочного материала с концепциями зеленой защиты окружающей среды.

PRES фокусируется на производстве специальных инженерных пластиковых частиц, производстве модификаций, производстве листов и производстве прутков. Специальные инженерные пластики, производимые PRES, обладают хорошей прочностью и ударной вязкостью, высокой устойчивостью к окислению и старению, а также большой ценностью в использовании. Они повышают твердость, жесткость, сжатие и износостойкость и подходят для обработки прутков, листов, профилей и т. д., тем самым снижая производственные затраты предприятий.