1. Introducere în materiale plastice de inginerie modificate
1.1 Ce sunt materialele plastice inginerești?
Plastice de inginerie sunt o clasă de polimeri termoplastici sau termostători de înaltă performanță care posedă proprietăți mecanice, termice și chimice superioare în comparație cu materialele plastice de mărfuri precum polietilena sau polipropilena. Sunt concepute pentru a rezista la medii mai solicitante și sunt adesea utilizate ca înlocuitori pentru materiale tradiționale, cum ar fi metale, ceramică și lemn. Caracteristicile cheie ale materialelor plastice de inginerie includ rezistența la tracțiune ridicată, stabilitatea dimensională excelentă și rezistența la căldură și substanțe chimice. Exemple obișnuite includ policarbonatul (PC), nylon (poliamidă, PA), polioximetilenă (POM) și polietterretonă (PEEK).
1.2 Necesitatea modificării
În timp ce materialele plastice de inginerie au proprietăți excepționale, acestea nu sunt întotdeauna suficiente pentru a îndeplini cerințele specifice ale fiecărei aplicații. De exemplu, o componentă ar putea avea nevoie de o rezistență mai mare pentru o parte auto, o rezistență îmbunătățită la flăcări pentru electronice sau o lubrifiere îmbunătățită pentru mașinile în mișcare. Prin urmare, tehnicile de modificare sunt esențiale pentru a adapta proprietățile unui plastic la o nevoie precisă, permițând soluții de materiale personalizate fără a crea un polimer cu totul nou de la zero. Acest proces își extinde utilitatea, le îmbunătățește performanța și le face mai rentabile pentru o gamă mai largă de utilizări.
1.3 Prezentare generală a tehnicilor de modificare
Modificarea materialelor plastice inginerești implică modificarea proprietăților lor de bază printr -o varietate de metode. Aceste tehnici pot fi clasificate pe larg în trei abordări principale:
-
Amestecare și aliere: Combinând doi sau mai mulți polimeri pentru a crea un material nou cu proprietăți sinergice.
-
Armare: Încorporarea agenților de întărire, precum fibrele sau particulele, pentru a îmbunătăți proprietățile mecanice.
-
Aditivi: Introducerea unor cantități mici de diferite substanțe pentru a îmbunătăți caracteristici specifice, cum ar fi rezistența UV sau culoarea.
2.. Tipuri de modificări din plastic inginerie
2.1 amestecuri și aliaje de polimer
Amestecarea polimerului este un amestec fizic de doi sau mai mulți polimeri, în timp ce un aliaj este un amestec în care polimerii sunt compatibili chimic sau fizic, rezultând un material monofazat. Amestecarea poate combina trăsăturile dezirabile ale diferitelor materiale plastice, cum ar fi duritatea unui polimer cu rezistența la căldură a altuia, creând un material superior fiecărei componente. Un exemplu clasic este un amestec de butadienă PC/ABS (policarbonat/acrilonitril), care combină rezistența cu impact ridicat a PC -ului cu procesabilitatea ABS.
2.2 Armare de fibre (de exemplu, fibră de sticlă, fibră de carbon)
Armarea fibrelor este una dintre cele mai frecvente și eficiente metode de modificare. Ea implică încorporarea fibrelor de înaltă rezistență în matricea polimerică.
-
Fibra de sticlă (GF): Cea mai utilizată întărire. Fibrele de sticlă cresc semnificativ rezistența la tracțiune, rigiditatea și stabilitatea dimensională a materialelor plastice, fiind relativ ieftine.
-
Fibra de carbon (CF): Oferă un raport de rezistență și greutate mult mai mare decât fibra de sticlă, ceea ce îl face ideal pentru aplicații de înaltă performanță în echipamentele aerospațiale și sportive, unde reducerea greutății este critică.
2.3 aditivi pentru proprietăți îmbunătățite
Aditivii sunt substanțe amestecate în plastic pentru a obține proprietăți funcționale specifice.
-
Stabilizatori UV: Protejați plasticul de degradarea cauzată de radiațiile ultraviolete, împiedicând decolorarea și fragilitatea în aplicațiile în aer liber.
-
Retardanți de flăcări: Creșteți rezistența materialului la aprindere și reduceți răspândirea focului, crucial pentru electronice și construcții.
-
Plasticizatori: Îmbunătățiți flexibilitatea și reduceți fragilitatea.
-
Lubrifianți: Reduceți frecarea și uzura.
2.4 Tratamente de suprafață și acoperiri
Modificarea suprafeței modifică stratul superior al plasticului fără a -și schimba proprietățile în vrac. Aceste tratamente pot îmbunătăți aderența pentru pictură sau lipire, pot îmbunătăți rezistența la zgârieturi sau pot face suprafața mai hidrofilă sau hidrofobă. Tehnicile includ tratamentul cu plasmă, gravarea chimică și aplicarea acoperirilor cu film subțire.
3. Proprietăți îmbunătățite ale materialului prin modificare
3.1 Rezistența mecanică îmbunătățită și rigiditatea
Armarea cu sticlă sau fibre de carbon este metoda principală pentru îmbunătățirea rezistenței mecanice și a rigidității unui plastic. Fibrele acționează ca elemente purtătoare de încărcare, transferând efectiv stresul și prevenind deformarea materialelor.
3.2 Stabilitatea termică îmbunătățită și rezistența la căldură
Anumiți aditivi și umpluturi, împreună cu amestecuri specifice de polimer, pot ridica temperatura de deviere a căldurii (HDT) a materialului, permițându -i să reziste la temperaturi de funcționare mai mari, fără a se deforma. Acest lucru este deosebit de important pentru piesele auto și electronice sub capotă.
3.3 Rezistența chimică crescută
Amestecarea unui plastic de inginerie cu un polimer mai rezistent din punct de vedere chimic poate îmbunătăți durabilitatea acestuia în medii chimice dure, cum ar fi cele întâlnite în echipamente industriale sau aplicații medicale.
3.4 Rezistența și rezistența la impact sporită
Modificatorii de impact, cum ar fi elastomerii, sunt adăugați la matricea plastică pentru a absorbi și disipa energia de la impacturi bruște, crescând astfel duritatea materialului și prevenind fractura fragilă.
3.5 Stabilitatea dimensională îmbunătățită
Armarea și utilizarea de umpluturi pot reduce semnificativ coeficientul de expansiune termică și contracție termică, ceea ce duce la o stabilitate dimensională mai bună, ceea ce este vital pentru componentele de precizie și piesele care trebuie să mențină toleranțe strânse.
4. Aplicații ale materialelor plastice de inginerie modificate
4.1 Industria auto
Materialele plastice de inginerie modificate au revoluționat sectorul auto, permițând proiectarea vehiculelor mai ușoare, mai eficiente în combustibil.
-
Componente interioare: Tablourile de bord, panourile ușilor și consolele folosesc adesea ABS sau PC modificate pentru durabilitate și estetică.
-
Piese exterioare: Băturile și grilele sunt făcute din amestecuri întărite pentru a absorbi impactul.
-
Cereri sub capotă: Materiale cu rezistență termică și chimică îmbunătățită, cum ar fi nylon consolidat cu fibre de sticlă, sunt utilizate pentru huse și galerii de admisie.
