1. Introducere
Materialele plastice de inginerie, datorită proprietăților lor mecanice excelente, rezistenței la căldură și stabilității dimensionale, sunt utilizate pe scară largă în automobile, electronice, aparate de acasă, aerospațiale și aplicații medicale. Cu modernizarea industrială și medii de aplicare din ce în ce mai complexe, materialele plastice de inginerie tradiționale se luptă să îndeplinească anumite cerințe de performanță, cum ar fi rezistența insuficientă, o rezistență limitată la temperatură ridicată și o retardanță slabă a flăcării. Pentru a rezolva aceste provocări, au apărut materiale plastice de inginerie modificate. Modificările materialelor plastice de inginerie prin mijloace fizice sau chimice, cum ar fi întărire, întărire, retardanță de flacără, conductivitate electrică și conductivitate termică, nu numai că își îmbunătățesc semnificativ performanța, ci și își extind aplicațiile, devenind o direcție cheie de dezvoltare în industria materialelor.
2. Îmbunătățiri cheie ale performanței în Plastice de inginerie modificate
Îmbunătățirea proprietăților mecanice
Consolidarea rezistenței și rigidității: o metodă comună este adăugarea fibrei de sticlă (GF), fibra de carbon (CF) sau umpluturi minerale. Aceste întăriri îmbunătățesc eficient rezistența la tracțiune, modulul flexual și stabilitatea dimensională a materialelor plastice. De exemplu, nailonul forțat cu fibre de sticlă (PA-GF) este utilizat pe scară largă în hote și viteze auto. Îmbunătățirea rezistenței la duritate și la impact: întărirea cauciucului (cum ar fi EPDM și EPR), modificarea copolimerizării sau amestecarea cu elastomerii poate îmbunătăți fragilitatea plastică, îmbunătăți rezistența la impact și îmbunătățirea performanței la temperaturi scăzute și în medii provocatoare.
Optimizarea performanței termice
Îmbunătățirea rezistenței la temperaturi ridicate: proiectarea structurii moleculare, introducerea structurilor inelare aromatice și adăugarea de umpluturi extrem de stabile termic pot crește semnificativ temperatura de distorsiune a căldurii (HDT) a materialelor plastice. De exemplu, PPS și PEEK sunt utilizate pe scară largă în electronice de înaltă calitate și aerospațial.
Îmbunătățirea conductivității termice: Adăugarea de umpluturi conductoare termic, cum ar fi pulberea metalică, nitrura de siliciu și grafenul poate îmbunătăți conductivitatea termică a materialelor plastice, permițând utilizarea lor în aplicații precum sistemele de iluminare cu LED și răcirea bateriei.
Retardarea flăcării
Retardanți cu flacără pe bază de halogen: Deși sunt eficienți, ei prezintă probleme de mediu și în prezent scad în utilizare.
Retardanți cu flacără fără halogen: retardanții pe bază de hidroxid pe bază de fosfor, pe bază de azot și anorganic, pe bază de azot, sunt mai ecologici și îndeplinesc reglementări ale UE, cum ar fi ROH-urile și Reach. Materialele modificate cu flacără sunt deosebit de importante în sectoarele electronice și interioare auto. Proprietăți electrice
Izolație: prin purificare și utilizarea de umpluturi specializate, materialele plastice pot menține proprietăți excelente de izolare și sunt utilizate în incinte electrice și componente de izolare a motorului.
Proprietăți conductoare: Prin adăugarea de nanotuburi de carbon (CNT), grafen sau fibre metalice, materialele plastice conductive sau antistatice modificate pot fi produse pentru protecție electronică și electrică.
Protecția mediului și durabilitatea
Plastice modificate bazate pe bio: de exemplu, materialele plastice de inginerie bazate pe PLA, după consolidarea și modificarea ignifugului, pot înlocui parțial materialele plastice de inginerie bazate pe petrochimie.
Reciclabilitate și modificări scăzute de VOC: prin retardanța cu flacără fără halogen, aditivi fără metale grele și tehnologie de amestecare fizică, materialele plastice de inginerie modificate sunt mai în concordanță cu tendințele ecologice ecologice.
3. Aplicații tipice ale materialelor plastice de inginerie modificate
Industria auto
Ușoare: piesele auto înlocuiesc treptat metalul cu materiale plastice pentru a reduce greutatea vehiculului și pentru a îmbunătăți economia de combustibil. De exemplu, PA și PBT consolidat cu fibre de sticlă sunt utilizate pe scară largă în hote ale motorului, galerii de admisie, mânerele ușilor etc.
Noi vehicule energetice: module de baterii, porturi de încărcare și corpuri de vehicule ușoare, toate plasează cerințe mai mari pe materiale plastice retardate, rezistente la căldură și conductoare termic. Electronică și electrică
Materialele modificate foarte rezistente la căldură, retardant și izolatoare sunt materialele principale pentru întrerupătoarele electrice, prize, teci de cablu și carcase electronice de dispozitiv.
Odată cu dezvoltarea 5G și a noilor industrii energetice, cererea de constantă de înaltă frecvență, constantă cu dielectrică scăzută (DK) și de pierderi reduse cu pierderi-dielectrice (DF), materiale plastice modificate cu pierderi dielectrice (DF) este în creștere rapidă.
Aparate de acasă și bunuri de consum
Plastice de inginerie modificate echilibrează estetica, rezistența mecanică și durabilitatea. De exemplu, aliajele ABS/PC sunt utilizate pe scară largă în carcasele TV, ușile frigiderului și carcasele de aspirare.
Aerospațial
Materialele plastice de inginerie modificate de înaltă performanță, cum ar fi PEEK și PPS, mențin performanțe stabile în medii de înaltă temperatură, de înaltă presiune și extrem de corozive, reducând semnificativ greutatea structurală a aeronavelor.
Dispozitive medicale
Materialele modificate, cum ar fi PC și POM, sunt utilizate în instrumente chirurgicale și sisteme de administrare a medicamentelor, favorizate pentru curățenia ridicată, rezistența la sterilizare și biocompatibilitatea lor.
4. Tendințe viitoare de dezvoltare
Integrare multifuncțională: Modificările viitoare nu se vor concentra doar pe îmbunătățirea unei singure performanțe, dar vor urmări, de asemenea, un echilibru cuprinzător de proprietăți mecanice, retardant, rezistente la căldură, conductoare termic și electrice. Nanotehnologie și umpluturi inteligente: adăugarea de nanomateriale (cum ar fi grafenul, CNT-urile și nanosiliconul) nu numai că îmbunătățește în mod semnificativ performanța, dar, de asemenea, transmite funcții inteligente (cum ar fi auto-vindecarea și detectarea).
Dezvoltare verde și durabilă: materialele plastice de inginerie modificate bazate pe materiale pe bază de bio va deveni o alternativă importantă la materialele plastice petrochimice tradiționale.
Eficiența costurilor și scalabilității: îmbunătățirea performanței, reducând în același timp costurile și realizarea unei aplicații la scară largă sunt esențiale pentru industrializarea viitoare.
