1. Introduzione
Le materie plastiche ingegneristiche, grazie alle loro eccellenti proprietà meccaniche, resistenza al calore e stabilità dimensionale, sono ampiamente utilizzate in automobili, elettronica, elettrodomestici, aerospaziali e applicazioni mediche. Con gli aggiornamenti industriali e gli ambienti di applicazione sempre più complessi, le materie plastiche ingegneristiche tradizionali stanno lottando per soddisfare determinati requisiti di prestazione, come resistenza insufficiente, resistenza ad alta temperatura limitata e scarsa ritardo della fiamma. Per affrontare queste sfide, sono emerse materie plastiche ingegneristiche modificate. Le modifiche delle materie plastiche ingegneristiche attraverso mezzi fisici o chimici, come rinforzo, ingegning, ritardo della fiamma, conducibilità elettrica e conducibilità termica, non solo migliorano in modo significativo le loro prestazioni, ma ampliano anche le loro applicazioni, diventando una direzione di sviluppo chiave nel settore dei materiali.
2. Miglioramenti delle prestazioni chiave in Plastiche ingegneristiche modificate
Miglioramento delle proprietà meccaniche
Rafforzamento della resistenza e rigidità: un metodo comune è quello di aggiungere fibra di vetro (GF), fibra di carbonio (CF) o filler minerali. Questi rinforzi migliorano efficacemente la resistenza alla trazione, il modulo flessurale e la stabilità dimensionale delle materie plastiche. Ad esempio, il nylon rinforzato con fibra di vetro (PA-GF) è ampiamente utilizzato in cappe e ingranaggi automobilistici. Migliorare la resistenza alla tenacità e dell'impatto: il restringimento della gomma (come EPDM ed EPR), la modifica della copolimerizzazione o la miscelazione con gli elastomeri può migliorare la fragilità in plastica, migliorare la resistenza all'impatto e migliorare le prestazioni a basse temperature e in ambienti impegnativi.
Ottimizzazione delle prestazioni termiche
Miglioramento della resistenza ad alta temperatura: progettazione della struttura molecolare, introduzione di strutture ad anello aromatico e aggiunta di riempitivi altamente stabili termicamente stabili possono aumentare significativamente la temperatura di distorsione del calore (HDT) delle materie plastiche. Ad esempio, PPS e PEEK sono ampiamente utilizzati nell'elettronica di fascia alta e nell'aerospaziale.
Migliorare la conduttività termica: l'aggiunta di riempitivi termicamente conduttivi come polvere di metallo, nitruro di silicio e grafene può migliorare la conduttività termica delle materie plastiche, consentendo il loro utilizzo in applicazioni come l'illuminazione a LED e i sistemi di raffreddamento della batteria.
Ritardo di fiamma
Ritardanti di fiamma a base di alogeni: sebbene efficaci, presentano preoccupazioni ambientali e attualmente stanno diminuendo in uso.
Ritardanti di fiamma senza alogeni: ritardanti di fiamma a base di idrossido a base di fosforo, a base di azoto e inorganici a base di idrossido sono più ecologici e soddisfano regolamenti dell'UE come ROHS e REACH. I materiali modificati da fiamma retardanti sono particolarmente importanti nei settori elettronici e interni automobilistici. Proprietà elettriche
Isolamento: attraverso la purificazione e l'uso di riempitivi specializzati, le materie plastiche possono mantenere eccellenti proprietà di isolamento e vengono utilizzate in recinti elettrici e componenti dell'isolamento del motore.
Proprietà conduttive: aggiungendo nanotubi di carbonio (CNT), grafene o fibre metalliche, possono essere prodotte materie plastiche modificate conduttive o antistatiche per protezione elettronica ed elettrica.
Protezione ambientale e sostenibilità
Plastiche modificate a base biologica: ad esempio, la plastica ingegneristica basata su PLA, dopo il rinforzo e la modifica del ritardo della fiamma, possono sostituire parzialmente materie plastiche ingegneristiche basate su petrolchimici.
RICYCLABILIBILIBILITÀ E MODIFICAZIONE A CASA CHE VOC: attraverso la ritardo della fiamma senza alogena, gli additivi senza metalli pesanti e la tecnologia di miscelazione fisica, le materie plastiche ingegneristiche modificate sono più in linea con le tendenze ambientali verdi.
3. Applicazioni tipiche di materie plastiche ingegneristiche modificate
Industria automobilistica
Leggero: le parti automobilistiche stanno gradualmente sostituendo il metallo con materie plastiche per ridurre il peso del veicolo e migliorare il risparmio di carburante. Ad esempio, PA e PBT rinforzati in fibra di vetro sono ampiamente utilizzati in cappucci del motore, collettori di aspirazione, maniglie delle porte, ecc.
Nuovi veicoli energetici: moduli a batteria, porte di ricarica e corpi di veicoli leggeri pongono tutte richieste più elevate su materie plastiche a fiamma, resistenti al calore e termicamente conduttivo. Elettronica ed elettrica
La materie plastiche modificate altamente resistenti al calore, a fiamma e isolanti sono i materiali primari per interruttori elettrici, prese, guaine per cavi e involucri di dispositivi elettronici.
Con lo sviluppo di 5G e nuove industrie energetiche, la domanda di materie plastiche modificate a bassa frequenza, a bassa dielettrica (DK) e a bassa perdita dielettrica (DF) è in rapida crescita.
Elettrodomestici e beni di consumo
Ingegneria modificata Equilibrio delle materie plastiche estetica, resistenza meccanica e durata. Ad esempio, le leghe ABS/PC sono ampiamente utilizzate in involucri TV, porte del frigorifero e alloggi per aspirapolvere.
Aerospaziale
Le materie plastiche ingegneristiche modificate ad alte prestazioni come Peek e PPS mantengono prestazioni stabili in ambienti ad alta temperatura, ad alta pressione e altamente corrosivi, riducendo significativamente il peso strutturale dell'aeromobile.
Dispositivi medici
I materiali modificati come PC e POM sono utilizzati in strumenti chirurgici e sistemi di rilascio di farmaci, favoriti per la loro alta pulizia, resistenza alla sterilizzazione e biocompatibilità.
4. Future Tendenze di sviluppo
Integrazione multifunzionale: le modifiche future non si concentreranno solo sul miglioramento di una singola prestazione, ma perseguiranno anche un equilibrio completo di proprietà meccaniche, di fiamma, resistenti al calore, termicamente conduttive ed elettriche. Nanotecnologie e riempitivi intelligenti: l'aggiunta di nanomateriali (come grafene, CNT e nanosilicon) non solo migliora significativamente le prestazioni, ma potenzialmente impartisce funzioni intelligenti (come l'auto-guarigione e il rilevamento).
Sviluppo verde e sostenibile: materie plastiche ingegneristiche modificate basate su materiali a base biologica diventeranno un'importante alternativa alla tradizionale plastica petrolchimica.
Efficacia in termini di costi e scalabilità: migliorare le prestazioni riducendo i costi e il raggiungimento dell'applicazione su larga scala è la chiave per la futura industrializzazione.
