1. Введение
Инженерные пластмассы, такие как полиамид (PA), поликарбонат (PC), полибутилентерефталат (PBT) и полифениленсульфид (PPS), представляют собой класс термопластов, которые демонстрируют превосходную прочность, теплостойкость и долговечность. Несмотря на их преимущества, присущие ограничения, такие как хрупкость, воспламеняемость и плохая обработанность в определенных условиях, ограничивают их приложения. Чтобы преодолеть эти ограничения, были разработаны различные методы модификации. К ним относятся смешивание с другими полимерами, включение наполнителей или подкрепления, применение химического обработки и использование добавок для адаптации свойств для конкретных требований к конечному использованию.
2. Методы и стратегии модификации
2.1. Подкрепление волокон или наполнителей
Усиление инженерных пластиков С такими материалами, как стеклянные волокна, углеродные волокна или нано-глины значительно улучшают их механическую прочность и размерную стабильность. Например, PA, армированное стеклянным волокном, демонстрирует повышенную прочность и жесткость на растяжение, что делает его подходящим для нагрузки. Углеродное волокно, хотя и более дорогое, предлагает исключительное соотношение прочности к весу и электрическую проводимость. Нанонаполнители, такие как слоистые силикаты и графен, обеспечивают улучшения при гораздо более низком содержании наполнителя, влияющих на тепловую стабильность и свойства барьера.
2.2. Модификации задержки пламени
Инженерные пластмассы часто требуют огнестойких свойств для применений в области электроники и автомобильных интерьеров. Обычные галогенированные огнестойковые непредвзятости заменяются экологически чистыми альтернативными альтернативами, такими как соединения на основе фосфора, разрывные системы и нанокомпозиты. Например, добавление расширяемого графита и полифосфата аммония к полиамиду может достигать рейтинга V-0 UL-94 при сохранении механической целостности.
2.3. Улучшение воздействия и выносливости
Многие инженерные пластмассы по своей природе хрупкие при низких температурах. Угасчивые агенты, такие как эластомеры (например, EPDM, SEBS) или частицы ядро-оболочки, включены для улучшения воздействия. Эти модификаторы работают путем поглощения энергии и инициируя множественные сдвиг, полученные во время воздействия, тем самым значительно повышая пластичность без ущерба для тепловой сопротивления.
2.4. Улучшения термической и ультрафиолетовой стабильности
Термические стабилизаторы (например, затрудненные фенолы, фосфиты) и УФ-поглотители (например, бензотриазолы, затрудненные стабилизаторы света аминов) добавляются в инженерные пластмассы, используемые в наружной или высокотемпературной среде. Эти добавки предотвращают рассеяние цепи и окислительное деградацию, продлевая срок службы компонентов, подвергшихся воздействию тепла или солнечного света.
2.5. Биологические и зеленые модификации
С ростом внимания к устойчивости биографические инженерные пластмассы, такие как полилактивная кислота (PLA), модифицируются для повышения их производительности. Методы включают в себя смешивание с жесткими полимерами, добавление натуральных волокон (например, конопля, Kenaf) или реактивную экструзию с помощью цепных удлинителей для повышения теплостойкости и долговечности.
3. Улучшения производительности
3.1. Механические свойства
Модифицированные инженерные пластмассы показывают заметное улучшение прочности растяжения, воздействия и усталостного поведения. Например, PBT с корпоративным волокном из стекловолокна может выдерживать более высокие нагрузки и повторные напряжения без сбоя.
3.2. Тепловые свойства
Теплопроводность, температура отклонения тепла (HDT) и температура плавления могут быть адаптированы с помощью наполнителей и добавок. PPS, модифицированные нитридом бора, демонстрирует улучшенную теплопроводность, идеально подходящую для радиаторов и электронных корпусов.
3.3. Электрические свойства
В приложениях, требующих изоляции или контролируемой проводимости, используются модифицированные пластики с антистатическими агентами, углеродным черным или проводящими полимерами. Например, PC-ABS смеси с углеродными нанотрубками обеспечивает электростатическую защиту от разряда в чувствительных электронных устройствах.
3.4. Химическая устойчивость и пьеса
Дополнения, такие как фторполимеры или агенты, связанные с силановой связью, усиливают химическую инертность и снижают поглощение влаги. УФ -стабилизаторы и антиоксиданты помогают поддерживать внешний вид и функциональность в условиях наружного воздуха.
3.5. Обрабатываемость
Улучшение поведения потока, формулируемости и тепловой стабильности во время обработки достигаются с помощью реологических модификаторов и обработки, обеспечивая сложную геометрию части и последовательное качество производства.
4. Поля приложения
4.1. Автомобильная промышленность
Модифицированные инженерные пластмассы используются в компонентах под капюшоном, панелями кузова и внутренних частях. PA, усиленный стеклянными волокнами, заменяет металлические детали, уменьшая вес автомобиля и расход топлива. Пламенные смеси ПК используются для систем освещения и панелей мониторинга.
4.2. Электрика и электроника
Высокопроизводительные пластмассы, такие как PPS и PBT, модифицированные огнестойковыми затиханиями и термическими стабилизаторами, используются в разъемах, кругах и корпусах. Их размерная стабильность и свойства электрической изоляции имеют решающее значение в миниатюрной и теплоемкой среде.
4.3. Потребительские товары
Пластмассы, стабилизированные ультрафиолетами, используются в электроинструментах, приборах и спортивных товарах. Управляемый ударом ABS популярен в оболочках шлема и защитной передаче, в то время как устойчивый к царапинам ПК используется в очках и экранах.
4.4. Медицинское и здравоохранение
Инженерные пластмассы, модифицированные для устойчивости к стерилизации и биосовместимости, такие как PPSU и PEI, используются в хирургических инструментах, диагностических устройствах и стоматологических инструментах. Составы без добавок и низкого уровня имеют жизненно важное значение для чувствительных применений.
4.5. Строительство и промышленное использование
Модифицированные пластики обеспечивают коррозионную стойкость, теплоизоляцию и целостность конструкции в конструкции. Полиолефины и полиолефины с GF и полиэфиры используются в трубах, панелях и деталях машин, подверженных воздействию химических веществ и нагрузки.
5. Проблемы и будущие перспективы
Несмотря на их преимущества, модифицированные инженерные пластики сталкиваются с такими проблемами, как высокие затраты на материалы, проблемы с переработкой и воздействие на окружающую среду определенных добавок. Разработка био-полученных и полностью утилизируемых инженерных пластиков является ключевым будущим направлением. Умные материалы с самовосстановлением, памятью формы и адаптивными свойствами представляют собой следующую границу. Ожидается, что инновации в реактивной обработке, нанотехнологиях и дизайне материалов с управляемым машинным обучением ускорит эволюцию высокопроизводительных, устойчивых инженерных пластиков.
