1. Giới thiệu về Nhựa Kỹ thuật sửa đổi
1.1 Nhựa kỹ thuật là gì?
Nhựa kỹ thuật là một nhóm các polyme nhựa nhiệt dẻo hoặc nhiệt hiệu suất cao có tính chất cơ học, nhiệt và hóa học vượt trội so với nhựa hàng hóa như polyetylen hoặc polypropylen. Chúng được thiết kế để chịu được các môi trường đòi hỏi khắt khe hơn và thường được sử dụng làm thay thế cho các vật liệu truyền thống như kim loại, gốm sứ và gỗ. Các đặc điểm chính của nhựa kỹ thuật bao gồm độ bền kéo cao, độ ổn định kích thước tuyệt vời và khả năng chống nhiệt và hóa chất. Các ví dụ phổ biến bao gồm polycarbonate (PC), nylon (polyamide, PA), polyoxymetylen (POM) và polyetheretherketone (PEEK).
1.2 Nhu cầu sửa đổi
Mặc dù nhựa kỹ thuật có tính chất đặc biệt, nhưng chúng không phải lúc nào cũng đủ để đáp ứng các yêu cầu cụ thể của mọi ứng dụng. Ví dụ, một thành phần có thể cần cường độ cao hơn cho một bộ phận ô tô, cải thiện khả năng chống ngọn lửa đối với thiết bị điện tử hoặc tăng cường bôi trơn cho máy móc di chuyển. Do đó, các kỹ thuật sửa đổi là rất cần thiết để điều chỉnh các thuộc tính của nhựa theo nhu cầu chính xác, cho phép các giải pháp vật liệu tùy chỉnh mà không tạo ra một polymer hoàn toàn mới từ đầu. Quá trình này mở rộng tiện ích của họ, nâng cao hiệu suất của họ và làm cho chúng hiệu quả hơn về chi phí cho phạm vi sử dụng rộng hơn.
1.3 Tổng quan về các kỹ thuật sửa đổi
Việc sửa đổi nhựa kỹ thuật liên quan đến việc thay đổi tính chất cơ sở của chúng thông qua nhiều phương pháp. Những kỹ thuật này có thể được phân loại thành ba phương pháp chính:
-
Pha trộn và hợp kim: Kết hợp hai hoặc nhiều polyme để tạo ra một vật liệu mới với các đặc tính hiệp đồng.
-
Củng cố: Kết hợp các tác nhân gia cố, như sợi hoặc hạt, để cải thiện tính chất cơ học.
-
Phụ gia: Giới thiệu một lượng nhỏ các chất khác nhau để tăng cường các đặc điểm cụ thể như kháng tia cực tím hoặc màu sắc.
2. Các loại sửa đổi nhựa kỹ thuật
2.1 Hỗn hợp polymer và hợp kim
Pha trộn polymer là hỗn hợp vật lý của hai hoặc nhiều polyme, trong khi hợp kim là sự pha trộn trong đó các polyme tương thích về mặt hóa học hoặc vật lý, dẫn đến vật liệu một pha. Pha trộn có thể kết hợp các đặc điểm mong muốn của các loại nhựa khác nhau, chẳng hạn như độ dẻo dai của một polymer với khả năng chịu nhiệt của một loại khác, tạo ra một vật liệu vượt trội so với một trong hai thành phần. Một ví dụ cổ điển là hỗn hợp PC/ABS (polycarbonate/acrylonitrile butadien), kết hợp cường độ tác động cao của PC với khả năng xử lý của ABS.
2.2 Củng cố sợi (ví dụ: sợi thủy tinh, sợi carbon)
Củng cố sợi là một trong những phương pháp sửa đổi phổ biến và hiệu quả nhất. Nó liên quan đến việc kết hợp các sợi cường độ cao vào ma trận polymer.
-
Sợi thủy tinh (GF): Các gia cố được sử dụng rộng rãi nhất. Sợi thủy tinh làm tăng đáng kể độ bền kéo, độ cứng và độ ổn định kích thước của nhựa trong khi tương đối rẻ tiền.
-
Sợi carbon (CF): Cung cấp tỷ lệ và độ cứng mạnh cao hơn nhiều so với sợi thủy tinh, làm cho nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng hiệu suất cao trong thiết bị hàng không vũ trụ và thể thao trong đó giảm cân là rất quan trọng.
2.3 Phụ gia cho các thuộc tính nâng cao
Các chất phụ gia là các chất được trộn vào nhựa để đạt được các tính chất chức năng cụ thể.
-
Ổn định UV: Bảo vệ nhựa khỏi sự xuống cấp gây ra bởi bức xạ cực tím, ngăn chặn sự đổi màu và độ giòn trong các ứng dụng ngoài trời.
-
Chất chống cháy: Tăng sức đề kháng của vật liệu đối với đánh lửa và giảm sự lây lan của lửa, rất quan trọng đối với thiết bị điện tử và xây dựng.
-
Chất hóa dẻo: Cải thiện tính linh hoạt và giảm độ giòn.
-
Chất bôi trơn: Giảm ma sát và hao mòn.
2.4 Phương pháp điều trị bề mặt và lớp phủ
Sửa đổi bề mặt làm thay đổi lớp trên cùng của nhựa mà không thay đổi tính chất khối của nó. Những phương pháp điều trị này có thể cải thiện độ bám dính để sơn hoặc liên kết, tăng cường khả năng chống trầy xước hoặc làm cho bề mặt kỵ nước hoặc kỵ nước hơn. Các kỹ thuật bao gồm xử lý huyết tương, khắc hóa học và áp dụng lớp phủ màng mỏng.
3. Tính chất vật liệu nâng cao thông qua sửa đổi
3.1 Cải thiện sức mạnh cơ học và độ cứng
Củng cố bằng sợi thủy tinh hoặc sợi carbon là phương pháp chính để cải thiện cường độ cơ học và độ cứng của nhựa. Các sợi hoạt động như các yếu tố chịu tải, chuyển hiệu quả căng thẳng và ngăn ngừa biến dạng vật liệu.
3.2 Tăng cường độ ổn định nhiệt và khả năng chịu nhiệt
Một số chất phụ gia và chất độn, cùng với hỗn hợp polymer cụ thể, có thể làm tăng nhiệt độ độ lệch nhiệt của vật liệu (HDT), cho phép nó chịu được nhiệt độ hoạt động cao hơn mà không bị biến dạng. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các bộ phận ô tô và thiết bị điện tử.
3.3 Tăng sức đề kháng hóa học
Pha trộn một loại nhựa kỹ thuật với polymer chống hóa học hơn có thể cải thiện độ bền của nó trong môi trường hóa học khắc nghiệt, chẳng hạn như những người gặp phải trong các thiết bị công nghiệp hoặc các ứng dụng y tế.
3.4 Tăng cường khả năng chống va đập và độ dẻo dai
Các bộ điều chỉnh tác động, chẳng hạn như chất đàn hồi, được thêm vào ma trận nhựa để hấp thụ và tiêu tan năng lượng từ các tác động đột ngột, do đó làm tăng độ bền của vật liệu và ngăn ngừa gãy xương giòn.
3.5 Tính ổn định kích thước được cải thiện
Củng cố và sử dụng chất độn có thể làm giảm đáng kể hệ số giãn nở và co lại của vật liệu, dẫn đến sự ổn định kích thước tốt hơn, điều này rất quan trọng đối với các thành phần chính xác và các bộ phận phải duy trì dung sai chặt chẽ.
4. Ứng dụng Nhựa Kỹ thuật sửa đổi
4.1 Ngành công nghiệp ô tô
Nhựa kỹ thuật sửa đổi đã cách mạng hóa lĩnh vực ô tô bằng cách cho phép thiết kế các phương tiện nhẹ hơn, tiết kiệm nhiên liệu hơn.
-
Thành phần nội thất: Bảng điều khiển, tấm cửa và bảng điều khiển thường sử dụng ABS hoặc PC được sửa đổi cho độ bền và tính thẩm mỹ.
-
Các bộ phận bên ngoài: Ghép và lưới tản nhiệt được làm từ hỗn hợp tăng cường để hấp thụ tác động.
-
Ứng dụng dưới thời gian: Các vật liệu có điện trở nhiệt và hóa học tăng cường, chẳng hạn như nylon được gia cố bằng sợi thủy tinh, được sử dụng cho nắp động cơ và ống nạp.
