1. Giới thiệu
Nhựa kỹ thuật, do tính chất cơ học tuyệt vời của chúng, điện trở nhiệt và độ ổn định kích thước, được sử dụng rộng rãi trong ô tô, điện tử, thiết bị gia dụng, hàng không vũ trụ và các ứng dụng y tế. Với các nâng cấp công nghiệp và môi trường ứng dụng ngày càng phức tạp, nhựa truyền thống đang đấu tranh để đáp ứng các yêu cầu hiệu suất nhất định, như không đủ sức mạnh, khả năng chống nhiệt độ cao hạn chế và độ trễ ngọn lửa kém. Để giải quyết những thách thức này, nhựa kỹ thuật sửa đổi đã xuất hiện. Sửa đổi nhựa kỹ thuật thông qua các phương tiện vật lý hoặc hóa học, chẳng hạn như tăng cường, tăng cường, độ trễ ngọn lửa, độ dẫn điện và độ dẫn nhiệt, không chỉ tăng cường đáng kể hiệu suất mà còn mở rộng các ứng dụng của chúng, trở thành một hướng phát triển chính trong ngành vật liệu.
2. Cải tiến hiệu suất chính trong Nhựa kỹ thuật sửa đổi
Cải thiện tính chất cơ học
Tăng cường sức mạnh và độ cứng: Một phương pháp phổ biến là thêm sợi thủy tinh (GF), sợi carbon (CF) hoặc chất độn khoáng. Những củng cố này cải thiện hiệu quả độ bền kéo, mô đun uốn và độ ổn định kích thước của nhựa. Ví dụ, nylon được gia cố bằng sợi thủy tinh (PA-GF) được sử dụng rộng rãi trong mũ trùm đầu và bánh răng ô tô. Cải thiện độ dẻo dai và khả năng chống va đập: Tăng cao su (như EPDM và EPR), sửa đổi copolyme hóa hoặc pha trộn với chất đàn hồi có thể cải thiện độ giòn của nhựa, tăng cường sức mạnh tác động và tăng cường hiệu suất ở nhiệt độ thấp và trong môi trường thách thức.
Tối ưu hóa hiệu suất nhiệt
Cải thiện điện trở nhiệt độ cao: Thiết kế cấu trúc phân tử, sự ra đời của cấu trúc vòng thơm và việc bổ sung chất độn ổn định nhiệt có thể làm tăng đáng kể nhiệt độ biến dạng nhiệt (HDT) của nhựa. Ví dụ, PPS và PEEK được sử dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử và hàng không vũ trụ cao cấp.
Tăng cường độ dẫn nhiệt: Việc bổ sung các chất độn dẫn nhiệt như bột kim loại, nitride silicon và graphene có thể cải thiện độ dẫn nhiệt của nhựa, cho phép sử dụng chúng trong các ứng dụng như ánh sáng LED và hệ thống làm mát pin.
Khả năng chống cháy
Chất chống cháy dựa trên halogen: Trong khi hiệu quả, chúng đưa ra những lo ngại về môi trường và hiện đang giảm sử dụng.
Chất làm chậm ngọn lửa không có halogen: chất chống cháy dựa trên phốt pho, dựa trên nitơ và vô cơ dựa trên hydroxit thân thiện với môi trường hơn và đáp ứng các quy định của EU như ROHS và Reach. Vật liệu sửa đổi chống cháy đặc biệt quan trọng trong các lĩnh vực nội thất điện tử và ô tô. Tính chất điện
Cách điện: Thông qua tinh chế và sử dụng chất độn chuyên dụng, nhựa có thể duy trì các đặc tính cách nhiệt tuyệt vời và được sử dụng trong vỏ điện và các thành phần cách nhiệt của động cơ.
Tính chất dẫn điện: Bằng cách thêm các ống nano carbon (CNTs), sợi graphene hoặc kim loại, nhựa biến đổi hoặc chống tĩnh điện có thể được sản xuất để bảo vệ điện và điện.
Bảo vệ môi trường và tính bền vững
Nhựa sửa đổi dựa trên sinh học: Ví dụ, nhựa kỹ thuật dựa trên PLA, sau khi tăng cường và sửa đổi chất chống cháy, có thể thay thế một phần nhựa kỹ thuật dựa trên hóa dầu.
Khả năng tái chế và sửa đổi VOC thấp: Thông qua độ trễ của ngọn lửa không có halogen, các chất phụ gia không có kim loại nặng và công nghệ pha chế vật lý, nhựa kỹ thuật sửa đổi phù hợp hơn với xu hướng môi trường xanh.
3. Các ứng dụng điển hình của nhựa kỹ thuật sửa đổi
Ngành công nghiệp ô tô
Nhẹ: Các bộ phận ô tô đang dần thay thế kim loại bằng nhựa để giảm trọng lượng xe và cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu. Ví dụ, PA được gia cố bằng sợi thủy tinh được sử dụng rộng rãi trong mũ trùm đầu, ống nạp, tay nắm cửa, v.v.
Phương tiện năng lượng mới: Các mô-đun pin, cổng sạc và thân xe nhẹ đều có nhu cầu cao hơn đối với nhựa chống cháy, chống nhiệt và dẫn điện. Điện tử và điện
Chống nhiệt cao, chống cháy và nhựa biến đổi cách điện là vật liệu chính cho công tắc điện, ổ cắm, vỏ cáp và vỏ thiết bị điện tử.
Với sự phát triển của các ngành công nghiệp năng lượng 5G và năng lượng mới, nhu cầu về hằng số cao, hằng số điện tử thấp (DK) và tổn thất điện tử thấp (DF) đang phát triển nhanh chóng.
Thiết bị gia dụng và hàng tiêu dùng
Nhựa kỹ thuật sửa đổi cân bằng thẩm mỹ, sức mạnh cơ học và độ bền. Ví dụ, hợp kim ABS/PC được sử dụng rộng rãi trong vỏ TV, cửa tủ lạnh và vỏ máy hút bụi.
Không gian vũ trụ
Các loại nhựa kỹ thuật sửa đổi hiệu suất cao như PEEK và PPS duy trì hiệu suất ổn định trong môi trường nhiệt độ cao, áp suất cao và ăn mòn cao, làm giảm đáng kể trọng lượng cấu trúc máy bay.
Thiết bị y tế
Các vật liệu được sửa đổi như PC và POM được sử dụng trong các dụng cụ phẫu thuật và hệ thống phân phối thuốc, được ưa chuộng vì độ sạch cao, khả năng kháng khử trùng và khả năng tương thích sinh học.
4. Xu hướng phát triển trong tương lai
Tích hợp đa chức năng: Sửa đổi trong tương lai sẽ không chỉ tập trung vào việc cải thiện một hiệu suất duy nhất mà còn theo đuổi sự cân bằng toàn diện của các tính chất cơ học, chống cháy, chống nhiệt, dẫn điện và điện. Công nghệ nano và chất độn thông minh: Việc bổ sung vật liệu nano (như graphene, CNT và nanosilicon) không chỉ cải thiện đáng kể hiệu suất mà còn có khả năng truyền đạt các chức năng thông minh (như tự phục hồi và cảm nhận).
Phát triển xanh và bền vững: Nhựa kỹ thuật sửa đổi dựa trên các vật liệu dựa trên sinh học sẽ trở thành một sự thay thế quan trọng cho nhựa hóa dầu truyền thống.
Hiệu quả chi phí và khả năng mở rộng: Cải thiện hiệu suất trong khi giảm chi phí và đạt được ứng dụng quy mô lớn là chìa khóa cho công nghiệp hóa trong tương lai.
