1. Wprowadzenie
Plastiki inżynieryjne, ze względu na ich doskonałe właściwości mechaniczne, odporność na ciepło i stabilność wymiarową, są szeroko stosowane w zastosowaniach motoryzacyjnych, elektronicznych, urządzeń domowych, lotniczych i medycznych. Dzięki modernizacji przemysłowej i coraz bardziej złożonym środowiskom aplikacyjnym tradycyjne tworzywa inżynieryjne walczą o spełnienie określonych wymagań wydajnościowych, takich jak niewystarczająca siła, ograniczony opór w wysokiej temperaturze i słaba opóźnienie płomienia. Aby rozwiązać te wyzwania, pojawiły się zmodyfikowane tworzywa inżynieryjne. Modyfikacje tworzyw sztucznych inżynierii za pomocą środków fizycznych lub chemicznych, takie jak wzmocnienie, zaostrzenie, opóźnienie płomienia, przewodność elektryczna i przewodność cieplna, nie tylko znacznie zwiększają ich wydajność, ale także rozszerzają ich zastosowania, stając się kluczowym kierunkiem rozwoju w branży materiałowej.
2. Kluczowe ulepszenia wydajności w Zmodyfikowane tworzywa inżynierskie
Poprawa właściwości mechanicznych
Wzmocnienie siły i sztywności: częstą metodą jest dodanie włókna szklanego (GF), włókna węglowego (CF) lub wypełniaczy mineralnych. Te wzmocnienia skutecznie poprawiają wytrzymałość na rozciąganie, moduł zginający i stabilność tworzyw sztucznych. Na przykład nylon wzmocniony włóknem szklanym (PA-GF) jest szeroko stosowany w motoryzacyjnych kapturach i biegu. Poprawa wytrzymałości i odporności na uderzenie: hartowanie gumy (takie jak EPDM i EPR), modyfikacja kopolimeryzacji lub mieszanie z elastomerami może poprawić kruchość plastiku, zwiększyć siłę uderzenia i zwiększyć wydajność w niskich temperaturach i w trudnych środowiskach.
Optymalizacja wydajności termicznej
Poprawa oporności o wysokiej temperaturze: konstrukcja struktury molekularnej, wprowadzenie aromatycznych struktur pierścieniowych i dodanie wysoce stabilnych termicznie wypełniaczy może znacznie zwiększyć temperaturę zniekształcenia ciepła (HDT) tworzyw sztucznych. Na przykład PPS i PEEK są szeroko stosowane w wysokiej klasy elektronice i lotach lotniczych.
Zwiększenie przewodności cieplnej: dodanie wypełniaczy termicznych, takich jak proszek metalu, azotek krzemowy i grafen może poprawić przewodność termiczną tworzyw sztucznych, umożliwiając ich zastosowanie w zastosowaniach takich jak oświetlenie LED i systemy chłodzenia akumulatora.
Zastosowanie płomienia
Opóźnione opóźnione oparte na halogenach: choć skuteczne, przedstawiają obawy dotyczące środowiska i obecnie spadają w użyciu.
Bez halogenu opóźniaczy płomienia: opóźnione opóźnione wodorotlenkowe na bazie azotu, oparte na azotach i nieorganicznych wodorotlenku są bardziej przyjazne dla środowiska i spełniają przepisy UE, takie jak ROH i zasięg. Materiały zmodyfikowane przez płomienie-retardant są szczególnie ważne w sektorach elektroniki i motoryzacyjnych wnętrz. Właściwości elektryczne
Izolacja: poprzez oczyszczenie i stosowanie wyspecjalizowanych wypełniaczy, tworzywa sztuczne mogą utrzymywać doskonałe właściwości izolacji i są stosowane w obudowie elektrycznych i komponentach izolacji silnika.
Właściwości przewodzące: dodając nanorurek węglowych (CNT), grafen lub włókna metalu, można wytwarzać modyfikowane lub antystatyczne modyfikowane tworzywa sztuczne w celu ochrony elektronicznej i elektrycznej.
Ochrona środowiska i zrównoważony rozwój
Zmodyfikowane tworzywa sztuczne: na przykład tworzywa inżynieryjne oparte na PLA, po wzmocnieniu i modyfikacji opóźnienia płomienia, mogą częściowo zastąpić tworzywa inżynieryjne oparte na petrochemicznych.
Zdolność do recyklingu i modyfikacja niskiej VOC: poprzez wolne od halogenowe opóźnienie w płomieniu, dodatki bez metali ciężkich i technologię mieszania fizycznego, zmodyfikowane tworzywa sztuczne inżynierskie są bardziej zgodne z zielonymi trendami środowiskowymi.
3. Typowe zastosowania zmodyfikowanych tworzyw sztucznych inżynierii
Przemysł motoryzacyjny
Lekkie: części motoryzacyjne stopniowo zastępują metal tworzywa sztuczne, aby zmniejszyć masę pojazdu i poprawić oszczędność paliwa. Na przykład PA i PBT wzmocnione włóknem szklanym są szeroko stosowane w maskach silnika, kolektora dolotowego, klamkach itp.
Nowe pojazdy energetyczne: moduły baterii, porty ładowania i lekkie korpusy pojazdów stawiają wyższe wymagania dotyczące platformy, odporne na ciepło i termicznie przewodzące tworzywa sztuczne. Elektronika i elektryczne
Wysoce odporne na ciepło, retardant płomienia i zmodyfikowane tworzywa sztuczne są podstawowymi materiałami do przełączników elektrycznych, gniazd, osłon kablowych i obudów urządzeń elektronicznych.
Wraz z rozwojem 5G i nowych branż energetycznych popyt na wysoką częstotliwość, stałą dielektryczną (DK) i modyfikowane straty o niskiej dielektrycznej (DF) gwałtownie rośnie.
Urządzenia domowe i towary konsumpcyjne
Zmodyfikowana estetyka bilansu inżynierii, siła mechaniczna i trwałość. Na przykład stopy ABS/PC są szeroko stosowane w obudowach telewizyjnych, drzwiach lodówki i obudowach odkurzaczy.
Aerospace
Zmodyfikowane tworzywa inżynieryjne o wysokiej wydajności, takie jak PEEK i PPS, utrzymują stabilną wydajność w środowiskach wysokotemperaturowych, wysokociśnieniowych i wysoce żrących, znacznie zmniejszając masę strukturalną samolotu.
Urządzenia medyczne
Zmodyfikowane materiały, takie jak PC i POM, są stosowane w instrumentach chirurgicznych i systemach dostarczania leków, preferowane ze względu na ich wysoką czystość, oporność sterylizacyjną i biokompatybilność.
4. Przyszłe trendy rozwojowe
Integracja wielofunkcyjna: Przyszłe modyfikacje nie tylko koncentrują się na poprawie jednej wydajności, ale także będą dążyć do kompleksowej równowagi właściwości mechanicznych, retardantów płomienia, odpornych na ciepło, przewodzących termicznych i elektrycznych. Nanotechnologia i inteligentne wypełniacze: dodanie nanomateriałów (takich jak grafen, CNT i nanoklewikon) nie tylko znacznie poprawia wydajność, ale także potencjalnie nadaje inteligentne funkcje (takie jak samowystarczanie i wykrywanie).
Zielony i zrównoważony rozwój: Zmodyfikowane tworzywa inżynierskie oparte na materiałach biologicznych stanie się ważną alternatywą dla tradycyjnych tworzyw sztucznych petrochemicznych.
Opłacalność i skalowalność: poprawa wydajności przy jednoczesnym zmniejszeniu kosztów i osiągnięciu aplikacji na dużą skalę są kluczowe dla przyszłej industrializacji.
