1. Bevezetés
A műszaki műanyagok, például a poliamid (PA), a polikarbonát (PC), a polibutilén -tereftalát (PBT) és a polifenilén -szulfid (PPS), a hőre lágyuló műanyagok osztálya, amelyek kiváló szilárdságot, hőállóságot és tartósságot mutatnak. Előnyök ellenére a velejáró korlátozások, például a törékenység, a gyúlékonyság és a rossz feldolgozhatóság bizonyos körülmények között korlátozzák alkalmazásaikat. E korlátozások leküzdése érdekében különféle módosítási technikákat dolgoztak ki. Ide tartozik a keverés más polimerekkel, töltőanyagok vagy megerősítések beépítése, kémiai kezelések alkalmazása és adalékanyagok felhasználása a tulajdonságok testreszabására az adott végfelhasználási követelményekhez.
2. Módosítási technikák és stratégiák
2.1. Megerősítés szálakkal vagy töltőanyagokkal
A műszaki műanyagok megerősítése Az olyan anyagokkal, mint az üvegszálak, a szénszálak vagy a nano-agyagok, jelentősen javítják a mechanikai szilárdságukat és a dimenziós stabilitást. Például az üvegszálon erősített PA-t fokozott szakítószilárdság és merevség mutatja, így alkalmassá teszi a terhelést hordozó alkalmazásokra. A szénszál, bár drágább, kivételes szilárdság-súly arányt és elektromos vezetőképességet kínál. A nanofillerek, például a rétegelt szilikátok és a grafén, sokkal alacsonyabb töltőanyag -tartalom javítását biztosítják, befolyásolva a hőstabilitást és a gát tulajdonságait.
2.2. Láng késleltetés módosítása
A műszaki műanyagok gyakran lángkárosító tulajdonságokat igényelnek az elektronika és az autó belső tereiben alkalmazott alkalmazásokhoz. A hagyományos halogénezett égésgátlókat környezetbarát alternatívák, például foszfor-alapú vegyületek, becsapódó rendszerek és nanokompozitok váltják fel. Például a kibővíthető grafit és az ammónium-polifoszfát hozzáadása a poliamidhoz UL-94 V-0 besorolást érhet el, miközben megőrzi a mechanikai integritást.
2.3. A hatás és a keménység javítása
Számos mérnöki műanyag eredendően törékeny alacsony hőmérsékleten. Az olyan edzőszereket, mint az elasztomerek (például EPDM, SEBS) vagy a mag-héj részecskék, beépülnek az ütésállóság javítása érdekében. Ezek a módosítók úgy működnek, hogy elnyelik az energiát, és több nyírási hozamot kezdeményeznek az ütközés során, ezáltal javítva a rugalmasságot anélkül, hogy jelentősen veszélyeztetné a hőkezelőséget.
2.4. Termikus és UV stabilitási javítások
A termikus stabilizátorokat (például a fenolokat, a foszfitokat) és az UV-abszorbenseket (például benzotriazolokat, akadályozott amin fénystabilizátorokat) adják hozzá a szabadtéri vagy magas hőmérsékletű környezetben alkalmazott mérnöki műanyagokhoz. Ezek az adalékanyagok megakadályozzák a láncolvasást és az oxidatív lebomlást, meghosszabbítva a hőnek vagy napfénynek kitett alkatrészek élettartamát.
2.5. Bio-alapú és zöld módosítások
A fenntarthatóságra való összpontosítás növelésével a bio-alapú műszaki műanyagokat, például a polilaktinsavat (PLA) módosítják, hogy javítsák teljesítményüket. A technikák magukban foglalják a kemény polimerekkel való keverést, a természetes szálak (például kender, KenAF) hozzáadását, vagy a lánchosszabbítókkal való reaktív extrudálást a hőállóság és a tartósság javítása érdekében.
3. Teljesítményjavítások
3.1. Mechanikai tulajdonságok
A módosított mérnöki műanyagok jelentős javulást mutatnak a szakítószilárdság, az ütésállóság és a fáradtság viselkedésében. Például az üvegszál által megerősített PBT képes ellenállni a magasabb terheléseknek és az ismételt feszültségeknek hiba nélkül.
3.2. Termikus tulajdonságok
A hővezető képesség, a hő elhajlásának hőmérséklete (HDT) és az olvadásponttal kitöltőanyagokon és adalékanyagokon keresztül testreszabható. A bór -nitriddel módosított PPS javított hővezetőképességet mutat, ideális a hűtőszobákhoz és az elektronikus házakhoz.
3.3. Elektromos tulajdonságok
A szigetelést vagy az ellenőrzött vezetőképességet igénylő alkalmazásokban módosított műanyagokat használnak antisztatikus szerekkel, szén -fekete fekete vagy vezetőképes polimereket. Például a PC-ABS keverékek a szén nanocsövekkel elektrosztatikus kisülési védelmet kínálnak érzékeny elektronikus eszközökben.
3.4. Kémiai ellenállás és időjárási képesség
Az adalékanyagok, például a fluoropolimerek vagy a sziláncsatlakozó szerek javítják a kémiai tehetetlenséget és csökkentik a nedvességfelvételt. Az UV stabilizátorok és antioxidánsok segítenek fenntartani a megjelenést és a funkcionalitást kültéri körülmények között.
3.5. Feldolgozhatóság
A feldolgozás során a jobb áramlási viselkedés, az öntési képesség és a hőstabilitás reológiai módosítókkal és feldolgozási segédeszközökkel érhető el, lehetővé téve a komplex rész geometriáit és a következetes termelési minőséget.
4. Alkalmazási mezők
4.1. Autóipar
A módosított mérnöki műanyagokat a kaparó alatti alkatrészekben, a testpanelekben és a belső alkatrészekben használják. Az üvegszálakkal megerősített PA helyettesíti a fém alkatrészeket, csökkentve a jármű súlyát és az üzemanyag -fogyasztást. A láng-retardant PC-keverékeket világítási rendszerekhez és műszerfalakhoz használják.
4.2. Elektromos és elektronika
A nagyteljesítményű műanyagok, például a PPS és a PBT, lángrésítővel és hőstabilizátorokkal módosítva, csatlakozókban, áramköri táblákban és házakban használják. Dimenziós stabilitási és elektromos szigetelési tulajdonságaik kritikusak a miniatürizált és hőintenzív környezetben.
4.3. Fogyasztási cikkek
Az edzett és az UV-stabilizált műanyagokat elektromos eszközökben, készülékekben és sportárukban használják. Az ütközéssel módosított ABS népszerű a sisakhéjakban és a védőfelszerelésekben, míg a karcoló PC-t a szemüvegben és a képernyőkben használják.
4.4. Orvosi és egészségügyi ellátás
A sterilizációs rezisztencia és a biokompatibilitáshoz módosított műanyag műanyagok, például a PPSU és a PEI, műtéti eszközökben, diagnosztikai eszközökben és fogászati eszközökben használják. Az adalékmentes és alacsony szintű készítmények létfontosságúak az érzékeny alkalmazásokhoz.
4.5. Építési és ipari felhasználás
A módosított műanyagok korrózióállóságot, hőszigetelést és szerkezeti integritást kínálnak az építésben. A GF-vel megerősített poliolefineket és poliésztereket csövekben, panelekben és vegyi anyagoknak és terhelési feszültségeknek kitett gépekben használják.
5. Kihívások és jövőbeli kilátások
Előnyök ellenére a módosított mérnöki műanyagok olyan kihívásokkal szembesülnek, mint a magas anyagköltségek, az újrahasznosíthatósági problémák és egyes adalékanyagok környezeti hatása. A bio-eredetű és teljesen újrahasznosítható műszaki műanyagok fejlesztése kulcsfontosságú jövőbeli irány. Az öngyógyulással, a memóriával és az adaptív tulajdonságokkal rendelkező intelligens anyagok képviselik a következő határt. A reaktív feldolgozás, a nanotechnológia és a gépi tanulás által irányított anyagtervezés innovációi várhatóan felgyorsítják a nagy teljesítményű, fenntartható mérnöki műanyagok fejlődését.
