塑料改性粒子应用解决方案

简介

塑料改性粒子是一个比较泛的概念，不管是通过物理、化学、机械等途径提高树脂原有性能或改善的都称为塑料改性，塑料改性的应用范围较广，可以这么说凡是塑料，都可以通过改性的方法来提高塑料质量，如密度、硬度、精度、外观、加工性、透明性、机械性能、电磁性能、化学性能、耐腐蚀性能、耐老化性、耐磨性、热性能、阻燃性、阻隔性及成本性等方面。而塑料改性是降低成本，提高性能最有效的方法。

塑料改性相关知识

塑料改性方法：

1.填充改性：通过在塑料中添加一定量的填料可有效降低塑料生产成本，另外加入有特殊功能的纳米粉体可以制成相应功能母料。

2.共混改性：性质相近的两种或两种以上的高分子化合物按一定比例混合制成高分子共混物。

3.共聚改性：两种或两种以上的单体发生聚合反应得到一种共聚物，如乙烯+丙烯=乙丙橡胶；丙烯腈+丁二烯+苯乙烯=ABS树脂。

降低塑料的密度：

降低塑料的密度是指通过适当的办法，使塑料原有的相对密度下降，以适应不同应用场合的需要。降低塑料的密度方法有发泡改性、添加轻质填料及共混轻质树脂三种。

1、发泡降低塑料的密度。塑料制品的发泡成型是降低其密度的最有效方法。而添加轻质添料和共混轻质树脂两种改性方法，只能小幅度地降低密度，其降幅一般只有50%左右，最低相对密度只能达到0.5左右。塑料发泡制品的密度变化范围很广范，相对密度最低可达到10-3。

2、添加轻质填料降低塑料的密度。这种方法使密度降低幅度比较小，一般最低可下降到相对密度0.4—0.5左右。填料的相对密度大都比塑料大，比塑料相对密度小的填料品种只有如下几种：

（1）微珠类 　a、 玻璃中空微球（漂珠）　相对密度为0.4—0.7，主要用于热固性树脂；

b、 酚醛微珠　相对密度为0.1。

（2）有机填料类

a、 软木粉　相对密度0.5，表观密度0.05—0.06；

b、纤维粉屑、棉屑　相对密度0.2—0.3；

c、果壳农作物　如稻草粉、花生粉及椰壳粉等。轻质填料的加入量一般在50%以下，以不严重影响其原有性能为原则。

3、共混轻质树脂降低塑料的密度。这种方法的降低幅度更小，一般只适合于相对密度较大的塑料选用，如氟塑料、POM、PPS、HPVC、PA66、PI及热固性塑料等。可选用的轻质塑料指相对密度为1以下的几种树脂，如聚4-甲基戊烯-1、EPR（乙丙共聚物）、 PE类、PP类、EVA等。加入量以不影响塑料的其它性能为主中，一般为20%—40%左右。

提高塑料的密度：

提高塑料的密度是使原树脂相对密度升高的一种方法，主要为添加重质填料和共混重质树脂。

1、添加重质填料提高塑料的密度

(1) 金属粉

(2) 重质矿物填料

2、共混重质树脂提高塑料的密度 。此种方法提高幅度比较小，一般最高只能达到50%左右。主要适于一些轻质树脂如PE、PP、PS、EVA、PA1010及PPO等。常加入的重质树脂有：PTFE、FEP、PPS及POM等。

改进塑料的透明性：

塑料的透明性是衡量一种材料的透明性好坏，有许多性能指标都需要考虑。常用的指标有：透光率、雾度、折光指数、双折射及色散等。在上述指标中，透光率和雾度二个指标主要表征材料的透光性，而折光指数、双折射及色散三个指标主要用于表征材料的透光质量。一种好的透明性材料，要求上述性能指标优异且均衡。 透明性的分类 ：按材料的透光率大小，可将其分为如下三类：

透明材料——波长400nm—800nm可见光的透光率在80%以上；

半透明材料——波长400nm—800nm可见光的透光率在50%—80%之间；

不透明材料——波长400nm—800nm可见光的透光率在50%以下。

按上述的分类方法，可将树脂分成如下几类：

（1）透明性树脂 　主要包括：PMMA、PC、PS、PET、PES、J.D系列、CR-39、SAN（又称AS）、TPX、HEMA及BS（又称K树脂）等。 　其中PES为聚醚砜，J.D系列光学树脂为PES的共聚衍生物，SAN为苯乙烯/丙烯腈共聚物，TPX为聚甲基戊烯-1，BS为25%丁二烯/75%苯乙烯共聚物，CR-39为双烯丙基二甘醇碳酸酯聚合物，HEMA为聚甲基丙烯酸羟乙酯。

（2）半透明树脂 　主要包括PP和PA两种。

（3）不透明树脂 　主要包括ABS、POM、PTFE及PF等。 [2]

结晶性树脂的成型品内部混杂有结晶部分和非晶部分，由于结晶时随机性分子链会有规则地排列，因此树脂体积会缩小。这种现象称为“收缩”。

树脂一旦固化，其分子链就会固定下来，且固体成型品中的结晶部分/非晶部分的比例也似乎不再变化。然而实际情况则是，成型品遇到某种程度的高温时，非晶部分的分子链有时会重新排列，从而出现结晶现象。其结果，成型品体积缩小。这种现象称为“后收缩”。后收缩容易导致尺寸变化、凹痕、翘曲等故障。

成型品的使用环境温度偏高时容易导致后收缩。成型时的急冷固化有时会导致结晶不充分，从而容易引起后收缩。

要防止后收缩，应在实际使用成型品前使之充分结晶。具体来说，要在比使用成型品时的环境温度高20℃左右的温度环境下静置2～3小时。这称为“退火处理”。如果在退火处理后已处于尺寸公差内，则通常不大会发生问题。

2、结晶性树脂

树脂材料多种多样，“结晶性树脂”便是其中之一。下面介绍其基本情况：[3]

树脂大致分为热塑性树脂和热固性树脂。热塑性树脂是一种热熔冷固性树脂。热固性树脂则是一种树脂其原材料在被加热后会发生化学反应，并在固化后不再熔化的树脂。热塑性树脂可进一步分为结晶性树脂和非结晶性树脂。

熔融时，树脂的分子链随机混杂并运动。树脂冷却后，分子链开始整齐排列，最终结晶部分与非结晶部分混杂在一起并固化。即便是结晶性树脂有时也不会100%结晶，其中必然混杂有非结晶部分。另一方面，非结晶性树脂则在(A)图那样的随机状态下固化。

根据其物理结构上的差异，结晶性树脂和非结晶性树脂的特点如下：

结晶性树脂

非结晶性树脂

· 存在分子链排列整齐的“结晶”

· 有玻璃转化温度和熔点

· 分子链是随机的

· 仅有玻璃转化温度

[优点]

· 良好的刚性和弹性、良好的耐疲劳性、

· 机械强度高 、良好的耐药品性

[缺点]

· 难以透明、成型收缩率大

[优点]

· 易于透明、良好的耐冲击性、成型收缩率小 、吸水性小

[缺点]

· 耐药品性差、耐疲劳性差、滑动性差

3、ISO和ASTM物理性质的测定方法

随着国际标准化的推进，国内也大多用ISO规定的测量方法来作为标准。这和以前的ASTM的标准方法有多大区别呢？

背景：世界各先进国家都有独自的工业统一规格。比如说，日本有JIS（日本工业规格） ，美国有ANSI（美国规格协会），德国有DIN（德国规格）等等。除此之外，象美国的ASTM（美国材料实验协会规格）的独立团体的规格也广泛地受到认可。这些各式各样的规格，即使同样的实验项目也有很多不同的地方，随着国际市场化的进程 的加快，它的不利点就越来越突出。为了消除这些不利点，大家都急需一个国际标准化。1995年1月WTO（世界贸易组织）就发行了TBT（关于贸易上的技术性障碍的协定），所有的都要按照ISO国际规定进行。日本的JIS（日本工业规格）也渐渐被ISO规格所取代，工程塑料也不例外。

ASTM和ISO的区别：以拉伸实验为例来说明ASTM和ISO的区别

改性

(1)共聚型聚酰亚胺的合成改性：聚酰亚胺通常是由二胺和二酐单体在一定溶剂中进行缩聚反应生成聚酰胺酸，再经热环化或化学环化脱水得到。研究发现当体系中加入第三种单体组合成两种二酐和一种二胺或是两种二胺一种二酐时，制得的聚合物性能会发生改变。如果全部用全芳香族的二酐或二胺，合成材料耐热性和强度提高；若使用脂肪族的二酐或二胺，溶解性会适当增加。[4]

(2)聚酰亚胺主链改性：主链改性主要是在聚酰亚胺单体上引入柔性基团、硅元素或液晶单元等。改性后的材料在加工流动性、柔韧性等性能上有所改善。

(3)聚酰亚胺侧链改性：引入功能性侧基的方法有两种：一种是先合成含官能团的单体，再进一步聚合成侧链性PI；另一种是先合成已经亚胺化的且主链上带有活性基团的PI，再把一些功能性基团接到PI主链上。由于主链和侧链结构上的差异且聚集态结构不同，引入侧基后，PI的加工性和溶解性可得到改善，长侧链的力学性能要优于短侧链的聚合物。引入的功能性侧基一般是有机硅氧烷侧基、生色侧基、含乙炔侧基等。