Từ những điều cơ bản đến đột phá: Logic khoa học về sửa đổi điện trở nhiệt độ cao PP
Điện trở nhiệt của PP tinh khiết bị giới hạn bởi vùng vô định hình trong cấu trúc bán tinh thể của nó. Khi nhiệt độ tiến đến nhiệt độ chuyển đổi thủy tinh (khoảng -10 ° C đến 20 ° C), các phân đoạn chuỗi phân tử bắt đầu di chuyển dữ dội, khiến vật liệu mềm. Cốt lõi của dự án sửa đổi là xây dựng một hệ thống phòng thủ kép: một mặt, cốt thép vật lý được sử dụng để hạn chế sự di chuyển của chuỗi phân tử, và mặt khác, ổn định hóa học được sử dụng để trì hoãn sự thoái hóa oxy hóa nhiệt. Ví dụ, nhiệt độ biến dạng nhiệt của vật liệu composite PP với sợi thủy tinh 30% có thể tăng từ 100 ° C của PP nguyên chất lên hơn 160 ° C. Sợi thủy tinh tạo thành cấu trúc lưới ba chiều trong quá trình xử lý tan chảy, giống như cấy "bộ xương thép gia cố" trong ma trận nhựa. Ngay cả ở nhiệt độ cao, các sợi cứng này có thể ức chế hiệu quả sự trượt và leo của PP Sửa đổi Nhựa Kỹ thuật . Thậm chí khéo léo hơn, một số sơ đồ sửa đổi sử dụng công nghệ xử lý bề mặt để phủ lớp sợi thủy tinh bên ngoài với các tác nhân ghép silane, do đó chúng được liên kết hóa học với ma trận PP, cải thiện hơn nữa cường độ liên kết giao thoa.
Trò chơi và tích hợp nhiều tuyến kỹ thuật
Trong thực tiễn công nghiệp, sửa đổi kháng nhiệt độ cao không phải là chương trình một người của một công nghệ duy nhất, mà là một bản giao hưởng của nhiều phương tiện. Lấy ống nạp ô tô làm ví dụ, các bộ phận kim loại truyền thống nặng và dễ bị ăn mòn. Khi dung dịch hợp kim PP/PA được áp dụng, điểm nóng chảy cao của nylon (điểm nóng chảy PA66 265 ° C) và tính lưu động của PP bổ sung cho nhau. Thông qua công nghệ lưu hóa động, các hạt PA liên kết chéo có kích thước micron được phân tán trong ma trận PP, không chỉ giữ lại hiệu quả đúc phun của PP, mà còn giữ cho vật liệu đủ cứng ở 140 ° C. Công nghệ nanocompozit tiên tiến hơn các nỗ lực giới thiệu các silicat phân lớp. Khi các mảnh nanoclay được phân tán trong ma trận PP ở dạng tẩy tế bào chết, chỉ 5% lượng bổ sung có thể làm tăng nhiệt độ biến dạng nhiệt lên 30 ° C. "Hiệu ứng nano" này xuất phát từ hàng rào quanh co của vảy đất sét đến đường khuếch tán khí, làm chậm đáng kể quá trình lão hóa oxy hóa nhiệt.
Sự phát triển hiệu suất dưới sự xác minh nghiêm ngặt
Kịch bản ứng dụng thực tế kiểm tra vật liệu vượt xa các điều kiện thử nghiệm trong phòng thí nghiệm. Trường hợp phát triển của một đường ống tăng áp của một công ty xe hơi Đức khá đại diện: dưới nhiệt độ hoạt động 140 ° C và áp suất xung 0,8MPa, các vật liệu PP thông thường chỉ có thể kéo dài trong 500 giờ trước khi các vết nứt xuất hiện, trong khi vật liệu PP đặc biệt với chất chống oxy hóa chất chống oxy hóa. Điều này là do sự kết hợp đặc biệt của các chất ổn định ánh sáng amin bị cản trở và các chất ức chế đồng trong công thức, nắm bắt các gốc tự do như "bảo vệ phân tử" và cắt bỏ phản ứng chuỗi oxy hóa nhiệt. Dữ liệu thử nghiệm của bên thứ ba cho thấy sau 1000 giờ lão hóa nhiệt ở 150 ° C, tốc độ duy trì độ bền kéo của PP được sửa đổi vượt quá 85%, tăng gần gấp đôi so với các vật liệu không biến đổi. Tính ổn định này đặc biệt quan trọng trong vỏ pin của các phương tiện năng lượng mới-Vật liệu tổng hợp PP chống cháy không chỉ vượt qua chứng nhận UL94 V-0, mà còn chịu được tác động nhiệt độ cao ngắn hạn là 300 ° C tại thời điểm chạy nhiệt của pin. Tại thời điểm này, chất làm chậm ngọn lửa trong vật liệu sẽ nhanh chóng tạo thành một lớp carbon dày đặc để phân lập oxy và truyền nhiệt.
Chiến trường tương lai: Từ cải thiện hiệu suất đến đổi mới hệ thống
Với việc phổ biến các nền tảng điện áp cao 800V và hệ thống truyền động điện tích hợp, các yêu cầu điện trở nhiệt độ của ô tô cho nhựa kỹ thuật đang chuyển từ 150 ° C sang ngưỡng 180 ° C. Điều này đã tạo ra một chiến lược sửa đổi đột phá hơn: công nghệ "trùng hợp tại chỗ" được phát triển bởi một công ty vật liệu Nhật Bản trực tiếp ghép các nhóm anhydride maleic trên chuỗi phân tử PP để tạo thành một liên kết cộng hóa trị với sợi carbon. Hỗn hợp cấp độ phân tử này cho phép nhiệt độ biến dạng nhiệt của vật liệu vượt quá 190 ° C. Đồng thời, việc nghiên cứu và phát triển các tác nhân chịu nhiệt dựa trên sinh học đang viết lại các quy tắc của các chất chống oxy hóa tự nhiên trong ngành công nghiệp được chiết xuất từ lignin không chỉ có hiệu suất chống lão hóa giống như BHT truyền thống, mà còn giảm 62% lượng khí thải có hại trong quá trình đốt cháy. Điều đáng chú ý hơn là sự thâm nhập của công nghệ kỹ thuật số. Một phòng thí nghiệm châu Âu đã sử dụng thuật toán học máy để sàng lọc tỷ lệ hợp chất ternary sợi thủy tinh/mica/carbon tối ưu trong ba tháng, nén chu kỳ phát triển công thức truyền thống đòi hỏi vài năm lặp lại 80%.
