1簡介

塑料改性是將石油化工企業生產出的大批量通用樹脂通過物理的、化學的、機械的方法,改善或增加其功能,在電、磁、光、熱、耐老化、阻燃、機械性能等方面達到特殊環境條件下使用的功能。
改性塑料是涉及面廣、科技含量高的一個塑料產業領域,而塑料改性技術——填充、共混和增強改性更是深入幾乎所有的塑料製品的原材料與成型加工過程。從原料樹脂的生產到從多種規格及品種的改性塑料母料,為了降低塑料製品的成本,提高其功能性,離不開塑料改性技術
為了降低成本,提高性能,滿足不同的需要,塑料常要通過改性才能適應各種實際要求。常用的方法主要有:
1.填充改性在塑料中加入一定量的填料是降低塑料價格,改善性能的重要方法。如酚醛樹脂中填充木屑和紙張製成實用的電木材料,克服了性脆的弱點。加入有特殊功能的納米粉體可以製成相應功能母料,比如加入導電性能好的銀粉、金粉等製成導電母粒等。
2.共混改性性質相近的兩種或兩種以上的高分子化合物按一定比例混合製成高分子共混物。
3.共聚改性兩種或兩種以上的單體發生聚合反應得到一種共聚物,如乙烯和丙烯共聚得到一種彈性很好的乙丙橡膠;丙烯腈,丁二烯和苯乙烯一起共聚得到ABS樹脂。

2塑料改性相關知識

提高塑料的密度
提高塑料的密度是使原樹脂相對密度升高的一種方法,主要為添加重質填料和共混重質樹脂。  
1、添加重質填料提高塑料的密度  
(1) 金屬粉
(2) 重質礦物填料  
2、共混重質樹脂提高塑料的密度 。此種方法提高幅度比較小,一般最高只能達到50%左右。主要適於一些輕質樹脂如PE、PP、PS、EVA、PA1010及PPO等。常加入的重質樹脂有:PTFE、FEP、PPS及POM等。  

改進塑料的透明性

塑料的透明性是衡量一種材料的透明性好壞,有許多性能指標都需要考慮。常用的指標有:透光率、霧度、折光指數、雙折射及色散等。在上述指標中,透光率和霧度二個指標主要表徵材料的透光性,而折光指數、雙折射及色散三個指標主要用於表徵材料的透光質量。一種好的透明性材料,要求上述性能指標優異且均衡。 透明性的分類 :按材料的透光率大小,可將其分為如下三類:  
透明材料——波長400nm—800nm可見光的透光率在80%以上;  
半透明材料——波長400nm—800nm可見光的透光率在50%—80%之間;  
不透明材料——波長400nm—800nm可見光的透光率在50%以下。  
按上述的分類方法,可將樹脂分成如下幾類: 
(1)透明性樹脂  主要包括:PMMA、PC、PS、PET、PES、J.D系列、CR-39、SAN(又稱AS)、TPX、HEMA及BS(又稱K樹脂)等。  其中PES為聚醚碸,J.D系列光學樹脂為PES的共聚衍生物,SAN為苯乙烯/丙烯腈共聚物,TPX為聚甲基戊烯-1,BS為25%丁二烯/75%苯乙烯共聚物,CR-39為雙烯丙基二甘醇碳酸酯聚合物,HEMA為聚甲基丙烯酸羥乙酯。  
(2)半透明樹脂  主要包括PP和PA兩種。  
(3)不透明樹脂  主要包括ABS、POM、PTFE及PF等。
結晶性樹脂的成型品內部混雜有結晶部分和非晶部分,由於結晶時隨機性分子鏈會有規則地排列,因此樹脂體積會縮小。這種現象稱為「收縮」。
樹脂一旦固化,其分子鏈就會固定下來,且固體成型品中的結晶部分/非晶部分的比例也似乎不再變化。然而實際情況則是,成型品遇到某種程度的高溫時,非晶部分的分子鏈有時會重新排列,從而出現結晶現象。其結果,成型品體積縮小。這種現象稱為「后收縮」。后收縮容易導致尺寸變化、凹痕、翹曲等故障。
成型品的使用環境溫度偏高時容易導致后收縮。成型時的急冷固化有時會導致結晶不充分,從而容易引起后收縮。
要防止后收縮,應在實際使用成型品前使之充分結晶。具體來說,要在比使用成型品時的環境溫度高20℃左右的溫度環境下靜置2~3小時。這稱為「退火處理」。如果在退火處理后已處於尺寸公差內,則通常不大會發生問題。
2、結晶性樹脂
樹脂材料多種多樣,「結晶性樹脂」便是其中之一。下面介紹其基本情況:
樹脂大致分為熱塑性樹脂和熱固性樹脂。熱塑性樹脂是一種熱熔冷固性樹脂。熱固性樹脂則是一種樹脂其原材料在被加熱後會發生化學反應,並在固化后不再熔化的樹脂。熱塑性樹脂可進一步分為結晶性樹脂和非結晶性樹脂。
熔融時,樹脂的分子鏈隨機混雜並運動。樹脂冷卻后,分子鏈開始整齊排列,最終結晶部分與非結晶部分混雜在一起並固化。即便是結晶性樹脂有時也不會100%結晶,其中必然混雜有非結晶部分。另一方面,非結晶性樹脂則在(A)圖那樣的隨機狀態下固化。
根據其物理結構上的差異,結晶性樹脂和非結晶性樹脂的特點如下:
結晶性樹脂
非結晶性樹脂
· 存在分子鏈排列整齊的「結晶」
· 有玻璃轉化溫度和熔點
· 分子鏈是隨機的
· 僅有玻璃轉化溫度
[優點]
· 良好的剛性和彈性、良好的耐疲勞性、
· 機械強度高 、良好的耐藥品性
[缺點]
· 難以透明、成型收縮率大

[優點]
· 易於透明、良好的耐衝擊性、成型收縮率小 、吸水性小
[缺點]
· 耐藥品性差、耐疲勞性差、滑動性差
3、ISO和ASTM物理性質的測定方法
隨著國際標準化的推進,國內也大多用ISO規定的測量方法來作為標準。這和以前的ASTM的標準方法有多大區別呢?
背景:世界各先進國家都有獨自的工業統一規格。比如說,日本有JIS(日本工業規格) ,美國有ANSI(美國規格協會),德國有DIN(德國規格)等等。除此之外,象美國的ASTM(美國材料實驗協會規格)的獨立團體的規格也廣泛地受到認可。這些各式各樣的規格,即使同樣的實驗項目也有很多不同的地方,隨著國際市場化的進程 的加快,它的不利點就越來越突出。為了消除這些不利點,大家都急需一個國際標準化。1995年1月WTO(世界貿易組織)就發行了TBT(關於貿易上的技術性障礙的協定),所有的都要按照ISO國際規定進行。日本的JIS(日本工業規格)也漸漸被ISO規格所取代,工程塑料也不例外。
ASTM和ISO的區別:以拉伸實驗為例來說明ASTM和ISO的區別

3改性

(1)共聚型聚醯亞胺的合成改性:聚醯亞胺通常是由二胺和二酐單體在一定溶劑中進行縮聚反應生成聚醯胺酸,再經熱環化或化學環化脫水得到。研究發現當體系中加入第三種單體組合成兩種二酐和一種二胺或是兩種二胺一種二酐時,製得的聚合物性能會發生改變。如果全部用全芳香族的二酐或二胺,合成材料耐熱性和強度提高;若使用脂肪族的二酐或二胺,溶解性會適當增加。
(2)聚醯亞胺主鏈改性:主鏈改性主要是在聚醯亞胺單體上引入柔性基團、硅元素或液晶單元等。改性后的材料在加工流動性、柔韌性等性能上有所改善。
(3)聚醯亞胺側鏈改性:引入功能性側基的方法有兩種:一種是先合成含官能團的單體,再進一步聚合成側鏈性PI;另一種是先合成已經亞胺化的且主鏈上帶有活性基團的PI,再把一些功能性基團接到PI主鏈上。由於主鏈和側鏈結構上的差異且聚集態結構不同,引入側基后,PI的加工性和溶解性可得到改善,長側鏈的力學性能要優於短側鏈的聚合物。引入的功能性側基一般是有機硅氧烷側基、生色側基、含乙炔側基等。
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