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應用案例 | 塑料也是合金么?

來源:廣州領拓儀器科技有限公司   2024年07月24日 10:22  

應用案例 | 塑料也是合金么?


看到上面的圖大家都會很清晰地區別出塑料和金屬來,很明顯一個是高分子材料(塑料,橡膠,纖維)的一種(塑料:以單體為原料,通過加聚或縮聚反應聚合而成的高分子化合物,

由合成樹脂及填料、增塑劑、穩定劑、潤滑劑、色料等添加劑組成。),另一個則是金屬,而合金是兩種或者兩種以上以金屬相為特征的混合物。從這個意義上來說塑料和合金真是

風馬牛不相及,不是同種材料的定義了。


塑料改性的前世今生


不過人類從20世紀初正式人工合成高分子材料以來,將近100年的時間中發明量達到了成千上萬種,理論上甚至可以是無窮的。但實際生活中用到的塑料也就僅百余種,

其中 90%以上集中在PE、PP、PVC、PS、ABS五大通用塑料和聚酰胺PA、聚甲醛POM、聚碳酸酯PC、聚苯醚PPE、熱塑性聚酯PET/PBT五大工程塑料。就像純金屬的應用相當罕見一樣

一般也很少有單一化學結構的塑料應用,填充和共混改性的塑料也是最常見的。因為單一化學結構的塑料的缺點和優點都非常明顯,例如PC是一種非晶體工程材料,具有特別好的抗沖擊強度、

熱穩定性、光學性能好、抑制細菌特性、阻燃特性以及抗污染性,可用來做玻璃替代品。雖然PC有很好的機械特性,但加工流動特性較差,最終產品抗疲勞強度差,容易產生應力開裂,

抗溶劑性差,耐磨性欠佳。所以為了獲得更好的使用效果,改性(modified)是一種必然的選擇。


應用案例 | 塑料也是合金么?


塑料改性可分為物理改性和化學改性兩大類。物理改性是在保持塑料本身化學結構不變的同時,添加填料(無機物/有機物/納米材料);添加化學添加劑(增韌,阻燃,抗氧化劑等);

添加其他高分子材料共混;或以物理方式改變性能(加熱、拉伸、壓縮、增加表面粗糙度、表面涂覆等)。化學改性則是通過改變高分子材料的成分,如改變聚合物的組成、分子量分布等,

來調控材料的結構和性能:化學交聯改性;引入共聚單體或插入均聚物及接枝;用功能基團改造。


應用案例 | 塑料也是合金么?


如果說填充改性是在塑料中混入小分子物質,那共混改性是在塑料中混入高分子物質。詳細來講,共混就是將兩種或兩種以上的塑料、橡膠(或彈性體)、添加劑在一定的工藝條件下充分混合與混煉,從而制得具有新穎結構特征和性能的聚合物材料的一種改性方法。 所得到的新的聚合物體系稱為塑料共混物,有時也稱為塑料合金(因為兩種或兩種以上聚合物

是用物理或化學方法制得的多組分聚合物,它們的結構和性能特征類似于金屬合金,因此常把聚合物共混物形象地稱為聚合物合金Polymer Alloy)。從這個意義上來說,我們還真的

可以把改性塑料共混物叫做合金。具體像PC改性共混物就有PC/ABS合金,PC/ASA合金、PC/PBT合金、PC/PET合金、PC/PET/彈性體共混物、PC/MBS共混物、PC/PTFE合金、

PC/PA合金等。這樣就能利用兩種不同高分子材料性能優點,并降低了制造成本,如PC/PA合金中,PC主要貢獻高耐熱性,較好的韌性和沖擊強度,高強度、阻燃性,PA則能改進

可成型性,表觀質量,降低密度和耐磨損特性。


應用案例 | 塑料也是合金么?



塑料改性的原理看似簡單,真正考驗的過程還是在配方上,提高配方的精確度一定離不開喂料的準確與可操作性。如何將塑料粒子做成粉末狀,在開發中這也是項不小的考驗。因為高分子材料的特性就是容易在加工過程中發熱,由Tg點(玻璃化轉變溫度)轉化至Tm(粘流態轉變溫度),樣品由可分散的疏松狀態變為粘性極大,非常容易團聚的狀態。如何快速安全地處理樣品至需要的細度,穩定輸出不團聚,最后還能維護好設備,不會使用中宕機,都是對粉碎設備的高要求。

應用案例 | 塑料也是合金么?

ZM300+自動進樣DR100+旋風收集裝置


德國Retsch 新一代超離心粉碎儀ZM300,最高轉速23000rpm,備有1200ml大容量收集盤,最大收集量提升一倍。對于樣品敏感性樣品可以通過液氮或者干冰冷凍脆化,并可外接旋風收集裝置,在提升收集量的同時(4.5l max),還能降低樣品的升溫速率,保持室溫,快速而溫和地處理樣品至可接受細度。對于防重金屬污染的客戶痛點,也可以引入鈦合金配件,保證樣品無污染的后顧之憂。

應用案例 | 塑料也是合金么?

針對溫度敏感樣品的間距篩和鈦合金轉刀與篩網

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樹脂樣品粉碎前后對比

ZM300 18000rpm 0.25mm間距篩 + LN2

應用案例 | 塑料也是合金么?

D50 結果 100-120um 結果由MRB Camsizer X2 檢測

本應用介紹涉及到客戶研發項目,所用樣品和報告文字皆已做修改處理,但是實際效果確如圖所示。在處理高分子材料上來講,ZM300的“快、準、狠”特別適合高分子粉末配方的開發。更多新材料的發現,也為我們美好的未來,更增添了一份希望和助力。



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