Methoden zur plastischen Modifizierung von Polymermaterialien

In den letzten Jahren ist es angesichts der rasanten Entwicklung der Automobil-, Haushaltsgeräte-, Kommunikations- und Elektronikproduktindustrie meines Landes schwierig, die Anwendungsanforderungen für Kunststoffe einer einzigen Sorte oder Beschaffenheit zu erfüllen.Um den Anforderungen verschiedener Verwendungszwecke gerecht zu werden, werden daher chemische oder physikalische Methoden eingesetzt, um einige Eigenschaften von Kunststoffprodukten zu ändern, um den beabsichtigten Zweck, nämlich die Kunststoffmodifikation, zu erreichen.

Die plastische Modifikation wird im Allgemeinen in chemische Modifikation und physikalische Modifikation unterteilt.Die Kunststoffmodifizierungstechnologie ist viel einfacher als die Synthese eines neuen Harzes, insbesondere die physikalische Modifikation, die in allgemeinen Kunststoffformverarbeitungsfabriken durchgeführt werden kann, einfach und leicht umzusetzen ist und schnelle Ergebnisse liefert.

Technologie und Verfahren zur chemischen Modifikation von Kunststoffen

Die chemische Modifizierung von Polymermaterialien erfolgt im Allgemeinen in der Synthesephase, insbesondere in der Beschichtungs-, Klebstoff-, Duroplastharz- und anderen Industriezweigen.Da diese Art von Materialien im Anwendungsprozess meist eine Vernetzung und Aushärtung erfordern, können durch die Einführung funktioneller Gruppen mit unterschiedlicher Reaktivität oder Struktureigenschaften unterschiedliche erwartete Effekte und Materialeigenschaften erzielt werden.Bei Kunststoffen kommt die chemische Modifizierung häufiger in Harzsynthesefabriken vor, insbesondere bei der Synthese und Produktion von Spezialharzen.Natürlich führen einige Fabriken zur Verarbeitung von Kunststoffformteilen, wie z. B. Kabelfabriken, auch chemische Modifikationen durch.

GFloßmodifikation

Unter Pfropfmodifikation versteht man eine Modifizierungsmethode, die die erforderlichen Eigenschaften durch chemische Bindung geeigneter verzweigter Ketten oder funktioneller Seitengruppen an die makromolekulare Kette des Polymers erreicht.Die Pfropfcopolymerisationsreaktion muss zunächst aktive Pfropfpunkte bilden, und verschiedene Polymerisationsinitiatoren oder Katalysatoren können aktive Spezies für die Pfropfcopolymerisation bereitstellen und dann Pfropfpunkte erzeugen.Der aktive Punkt liegt in der Mitte des Polymerkettensegments und nach der Polymerisation entsteht das Pfropfcopolymer.

Die Leistung von Pfropfcopolymeren hängt von der Zusammensetzung, Struktur, Länge und Anzahl der Verzweigungen der Haupt- und Verzweigungskette ab.Das langkettige verzweigte Transplantat ähnelt einer Mischung.Durch Copolymerisation können zwei Polymere mit unterschiedlichen Eigenschaften zu einem Pfropf mit besonderen Eigenschaften, dem ABS-Harz, zusammengepfropft werden.Transplantate mit kurzen und vielen Ästen werden meist als Kompatibilisatoren verwendet, wie z. B. MAH- und GMA-Transplantate.Daher ist die Pfropfmodifizierung von Polymeren zu einer einfachen und effektiven Methode geworden, um die Anwendungsbereiche von Polymeren zu erweitern und die Eigenschaften von Polymermaterialien zu verbessern.

Blockcopolymerisationsmodifikation

Bei der Blockcopolymerisationsmodifikation handelt es sich um ein spezielles Polymer, das durch die Verknüpfung von zwei oder mehr Polymersegmenten mit unterschiedlichen Eigenschaften hergestellt wird.Entsprechend der Anzahl der Segmente, aus denen das Blockcopolymer besteht, kann es unterteilt werden in: Diblockcopolymere, wie z. B. Styrol-Butadien-Copolymere;Triblock-Copolymere, wie etwa Styrol-Butadien-3-Chlorpropen-Copolymer;Multiblockcopolymere usw.

Je nachdem, ob die alternierende Polymerisation verschiedener Segmente regelmäßig verläuft oder nicht, kann sie in reguläre Blockcopolymere und statistische Blockcopolymere unterteilt werden.Diese Art von Polymer verfügt über ein kontrollierbares Molekulargewicht, eine enge Molekulargewichtsverteilung sowie eine gestaltbare Molekülstruktur und -zusammensetzung.Es handelt sich um eine der bedeutendsten und anspruchsvollsten Forschungsaufgaben im Bereich der Polymerforschung.Blockpolymere mit spezifischen Strukturen weisen andere Eigenschaften auf als einfache lineare Polymere sowie viele statistische Copolymere und sogar Mischungen von Homopolymeren.Es kann als thermoplastisches Elastomer, Mischkompatibilisator, Grenzflächenmodifikator usw. verwendet werden. Weit verbreitet in verschiedenen Bereichen wie der Biomedizin, dem Bauwesen und der chemischen Industrie.

Da das Blockcopolymer die ursprünglichen Eigenschaften jedes Polymers aufweist, aus dem es besteht, wie z. B. Glasübergangstemperatur, Transparenz, chemische Beständigkeit, Hydrophilie, Hydrophobie usw., können Produkte für unterschiedliche Zwecke erhalten werden.

Zu den industriell hergestellten Blockcopolymeren gehören: Thermoplastische Elastomere haben sowohl Gummieigenschaften als auch thermoplastische Eigenschaften;Die geformten Produkte aus SBS-Blockcopolymer, SB-Sternblockcopolymer und Polyether-Polyester-Multiblockcopolymer können in der Automobilindustrie sowie als Schuhsohlen, Klebstoffe, Beschichtungen, Dichtungsmaterialien, Schmelzklebstoffe usw. verwendet werden;Als elastische Faser kann Polyester-Polyurethan-Multisegment-Copolymer verwendet werden;Als schlagzähe Kunststoffe können Styrol-Butadien-Sternblockcopolymere eingesetzt werden;Als Tensid kann ein zweistufiges Propylenoxid-Ethylenoxid-Copolymer verwendet werden, das je nach Verhältnis von hydrophoben und hydrophilen Segmenten wässrige oder nichtwässrige Lösungen emulgieren kann.

Vernetzungsmodifikation

Unter Vernetzungsmodifikation versteht man den Prozess der Verbindung linearer oder verzweigter Polymerketten mit kovalenten Bindungen zur Bildung eines Netzwerks oder körperförmigen Polymers.Dabei handelt es sich meist um eine chemische Vernetzung, die im Allgemeinen durch Polykondensations- und Polyadditionsreaktionen erreicht wird.Der typischste Fall ist die Vulkanisation von Gummi.Nachdem das lineare Polymer mäßig vernetzt ist, werden seine mechanische Festigkeit, Elastizität, Dimensionsstabilität und Lösungsmittelbeständigkeit verbessert.

Auch bei der Modifizierung von Kunststoffen kommt die Vernetzung häufig zum Einsatz.Beispielsweise ist die Vernetzungstechnologie von Polyethylen (PE) eines der wichtigen Mittel zur Verbesserung seiner Materialeigenschaften.Das vernetzte modifizierte PE kann seine Leistung erheblich verbessern und nicht nur die mechanischen Eigenschaften von Butyl-PE, die Spannungsrissbeständigkeit, die chemische Korrosionsbeständigkeit, die Kriechfestigkeit und die elektrischen Eigenschaften usw. erheblich verbessern, sondern auch die temperaturbeständige Sorte erheblich verbessern verbessert, wodurch die hitzebeständige Temperatur von PE von 70 °C auf über 100 °C erhöht werden kann, wodurch der Anwendungsbereich von PE erheblich erweitert wird.Derzeit wird vernetztes Polyethylen häufig in Rohren, Folien, Kabelmaterialien und Schaumstoffprodukten verwendet.Die Vernetzungsmethoden von Polyethylen umfassen hauptsächlich Strahlungsvernetzung, Silanvernetzung und Peroxidvernetzung.

Bei der Strahlenvernetzung werden Polyethylenprodukte wie Polyethylenhüllen, -folien und dünnwandige, mit Drähten beschichtete Rohre mit Gammastrahlen und hochenergetischen Strahlen zur Vernetzung bestrahlt.Durch Steuerung der Strahlungsbedingungen können vernetzte Polyethylenprodukte mit einem bestimmten Vernetzungsgrad erhalten werden.Durch Strahlenvernetzung hergestelltes vernetztes Polyethylen bietet folgende Vorteile: Vernetzung und Extrusion werden getrennt durchgeführt, die Produktqualität ist leicht zu kontrollieren, die Produktionseffizienz ist hoch und die Ausschussrate ist niedrig;Während des Vernetzungsprozesses sind keine zusätzlichen Radikalinitiatoren (wie Peroxide usw.) erforderlich, wodurch die Sauberkeit des Materials erhalten bleibt und die elektrischen Eigenschaften des Materials verbessert werden.Es eignet sich besonders für isolierte Kabel mit kleinem Querschnitt und dünner Wand, die sich nur schwer durch chemische Vernetzung herstellen lassen.Allerdings hat die Strahlungsvernetzung auch einige Nachteile, wie zum Beispiel die Notwendigkeit, die Beschleunigungsspannung des Elektronenstrahls zu erhöhen, wenn dicke Materialien vernetzt werden;Für die Vernetzung kreisförmiger Objekte wie Drähte und Kabel ist es notwendig, diese zu drehen oder mehrere Elektronenstrahlen zu verwenden, um die Bestrahlung gleichmäßig zu machen;die einmaligen Investitionskosten sind beträchtlich;Die Betriebs- und Wartungstechnik ist komplex.Diese Methode erfordert große Investitionen in Ausrüstung und bessere Schutzeinrichtungen und eignet sich am besten für die Herstellung dünner vernetzter Produkte.

Bei der Silanvernetzung wird Vinylsilan mit Doppelketten verwendet, um mit geschmolzenen Polymeren unter Einwirkung von Initiatoren zu silangepfropften Polymeren zu reagieren.In Gegenwart eines Silanol-Kondensationskatalysators wird das Polymer hydrolysiert, wenn es auf Wasser trifft, wodurch eine vernetzte Oxanketten-vernetzte Struktur entsteht.Die Silanvernetzungstechnologie hat die Produktion und Anwendung von vernetztem Polyethylen aufgrund ihrer einfachen Vernetzungsausrüstung, des leicht kontrollierbaren Prozesses, der geringen Investition, des hohen Vernetzungsgrads und der guten Qualität der Endprodukte erheblich gefördert.Zur Vernetzung werden neben Polyethylen und Silan auch Katalysatoren, Initiatoren, Antioxidantien etc. benötigt.Im Vergleich zu anderen Methoden bieten Polyethylenprodukte, die durch die Silanvernetzungsmethode erhalten werden, die folgenden Vorteile: Geringere Investitionen in die Ausrüstung, hohe Produktionseffizienz und niedrige Kosten;Das Verfahren ist äußerst vielseitig, für alle Dichten von Polyethylen und auch für die meisten Polyethylene mit Füllstoffen geeignet;nicht durch die Dicke begrenzt.

Bei der Peroxidvernetzung werden im Allgemeinen organische Peroxide als Vernetzungsmittel eingesetzt, die sich unter Hitzeeinwirkung zersetzen und aktive freie Radikale erzeugen.Diese freien Radikale erzeugen aktive Punkte auf der Kohlenstoffkette des Polymers und erzeugen eine Kohlenstoff-Kohlenstoff-Vernetzung, um eine Netzwerkstruktur zu bilden.Diese Technologie erfordert eine Hochdruck-Extrusionsausrüstung, damit die Vernetzungsreaktion im Zylinder ablaufen kann, und verwendet dann eine schnelle Erhitzungsmethode, um das Produkt zu erhitzen, um ein vernetztes Produkt zu erzeugen.

Plastische physikalische Modifikation Technik und Methode

Füllen, Flammschutzmittel, Mischen, Faserverstärkung usw. sind häufig verwendete Technologien und Methoden zur physikalischen Modifikation von Kunststoffen.

Kategorie	Unterteilung	Verbraucher	Anwendungen
Flammhemmende Harze	Flammhemmendes HIPS-Harz, flammhemmendes PP-Harz, flammhemmendes ABS-Harz usw.	Haushaltsgeräte, Beleuchtungsfabriken und andere produzierende Unternehmen	Gehäuse, Innenteile, Peripheriegeräte usw. verschiedener Produkte
Verstärkte Zähigkeitsharze	Witterungsbeständiges, gehärtetes PP-Spezialmaterial	Automobilteile und andere produzierende Unternehmen	Haushaltsgeräte und Kfz-Innenraumteile
	Glasfaserverstärkte Thermoplaste	Computerzubehör, mechanische Teile, Elektrowerkzeuge, Lampen und andere produzierende Unternehmen	Computerzubehör, mechanische Teile, Elektrowerkzeuge und Lampenteile
Kunststofflegierungen	PC-Legierung, PVC-Legierung	Elektriker, Computer, Autoteilefabrik und andere produzierende Unternehmen	Armaturenbretter für Kraftfahrzeuge, automatische Geräte, Gehäuse von Haushaltsgeräten, Baumaterialien usw
	PA-Legierung, PET-Legierung	Automobile, Haushaltsgeräte, Elektrowerkzeuge und andere Unternehmen	Autoteile, Haushaltsgeräteteile, Elektrowerkzeugteile usw
Funktionelle Masterbatches	HIPS gehärtetes flammhemmendes Masterbatch	TV-, Audio- und andere produzierende Unternehmen	Elektrisches Gehäuse

Der Zweck der Kunststoffmodifikation besteht darin:

Verbessern Sie die Gesamtleistung von Kunststoffen;

Verbessern Sie die mechanischen Eigenschaften von Kunststoffen wie Festigkeit, Kältezähigkeit usw.;

Verbessern Sie die Hitzebeständigkeit von Kunststoffen;

Verbessern Sie die Verarbeitungsleistung;

Reduzieren Sie die Saugfähigkeit und verbessern Sie die Dimensionsstabilität des Produkts.

Verbesserung der Flammwidrigkeit von Kunststoffen;

Die Funktionalisierung von Materialien realisieren und ihre Leistung verbessern;

Reduzieren Sie Kosten und mehr.

Modifikation der Kunststoffmischung

Unter Kunststoffmischungen versteht man im Allgemeinen Mischungen aus Kunststoffen und Kunststoffen sowie Mischungen aus Elastomeren wie Gummi in Kunststoffen.Mischungen aus Kunststoffen und Kunststoffen werden im Allgemeinen als Legierungen bezeichnet, während Mischungen aus Kunststoffen und einer kleinen Menge Elastomeren wie Gummi im Allgemeinen als gehärtete Kunststoffe bezeichnet werden.Typische kunststoffmodifizierte Mischungen wie PC/ABS-Legierungen, superhartes Nylon.

Obwohl die Modifikation von Kunststoffmischungen zur physikalischen Modifikation gehört, gibt es in Kunststoffmischungen tatsächlich zwangsläufig eine geringe Menge chemischer Bindungen zwischen verschiedenen makromolekularen Polymerketten.Beispielsweise können beim Schmelzmischen unter starker Scherwirkung makromolekulare freie Radikale aufgrund der Scherwirkung erzeugt werden, was zur Bildung einer geringen Menge an Block- oder Pfropfcopolymeren führt.

Bei der Modifizierung von Kunststoffmischungen, insbesondere inkompatiblen Mischungssystemen, führt die Zugabe von Verträglichkeitsmitteln oder Reaktionskompatibilitätsmaßnahmen zur Verbesserung der Grenzflächenbindung von Mischungskomponenten auch zu einem gewissen Grad an chemischer Vernetzung.

Kunststoff-/Füller-Füllungsmodifikationen

Unter Kunststofffüllungsmodifizierung versteht man eine Modifizierungsmethode, bei der dem Kunststoffträger verschiedene Füllstoffe zugesetzt werden, um bestimmte erwartete Eigenschaften zu erhalten.Diese Methode ist die früheste Änderungsmethode.Es hat einen offensichtlichen Modifikationseffekt, einen einfachen Prozess und niedrige Kosten und ist daher weit verbreitet.

Die Modifikation der Füllung beschränkt sich nicht nur auf die Kostenreduzierung durch Zugabe verschiedener billiger anorganischer Pulver wie Calciumcarbonat und Talkumpuder oder organischer Pulver wie Holzpulver.Darüber hinaus können spezielle Funktionen wie Flammhemmung, Elektrizität, Licht, Magnetismus, Wärmeleitung und antibakterielle Wirkung durch Zugabe von Metallpulver, Metalloxid, anorganischem Phosphor, organischem Halogenid, organischem Phosphid, organischem Silizium und Nitrid verbessert werden.

Der „Füllstoff“ umfasst hier auch verschiedene Kunststoffzusätze, wie organische Carbonsäuren, Sorbit und andere Nukleierungsmittel, um die Steifigkeit und Transparenz des Materials zu verbessern;Antistatika zur Verbesserung der antistatischen Leistung von Kunststoffen;Weichmacher, thermische Stabilisatoren, Schmiermittel und Verarbeitungshilfsmittel zur Verbesserung der Verarbeitungsleistung von Materialien;Graphit, MoS2 usw. zur Verbesserung der Verschleißfestigkeit von Kunststoffen usw.

Kunststoff/Faser (Whisker) Verstärkte Modifikation

Verstärkte modifizierte Kunststoffe bestehen aus zwei Teilen: Kunststoffträger und Verstärkungsmaterial.Das im Maschinenbau hauptsächlich verwendete Verstärkungsmaterial sind Glasfasern und deren Produkte.Darüber hinaus gibt es Kohlenstofffasern, Kohlenstoffnanoröhren, Metallfasern, Keramikfasern, Whisker und so weiter.Diese Verstärkungsmaterialien können die Steifigkeit und Härte von Kunststoffen deutlich verbessern und die Dimensionsstabilität und Hitzebeständigkeit von Materialien deutlich verbessern.Bei verstärkten Kunststoffen beeinflussen die Grenzflächenbindung zwischen dem Verstärkungsmaterial und dem Kunststoffträger, die Verteilung des Verstärkungsmaterials im Kunststoff, die Verarbeitungstemperatur, der Durchmesser der Faser, die Art des Verstärkungsmaterials usw. das Endergebnis Eigenschaften des Materials.

Heutzutage ersetzen zahlreiche verstärkte Kunststoffteile das ursprüngliche Metall in Automobilen und Haushaltsgeräten.Bei elektronischen Produkten werden ABS/Kohlefaser und PA/Kohlefaser in den Gehäusen verschiedener auf dem Markt erhältlicher Notebooks und Kameras sowie in den Displayrückseitenabdeckungen von Mobiltelefonen verwendet.In Bezug auf Transport, Hochgeschwindigkeitszüge, bemannte Raumfahrzeuge, militärische Luft- und Raumfahrt usw. sind verstärkte Kunststoffe ebenfalls zu „Lieblingen“ geworden, und wir alle können sie finden.

Mehrphasige Verbundmodifikation von Kunststoffen

In der tatsächlichen Produktion handelt es sich bei modifizierten Kunststoffen eher um mehrphasige Verbundsysteme, wie z. B. verbesserte Flammschutzsysteme, verbesserte Zähigkeitssysteme, gehärtete wetterbeständige Systeme usw., und sind häufig die umfassende Anwendung mehrerer Modifikationstechnologien.Unabhängig davon, welche Art von Modifikationstechnologie verwendet wird, ist die Grenzflächenbindung zwischen den Mischkomponenten der entscheidende Punkt, und der Grenzflächenmodifikator spielt eine entscheidende Rolle.Auch die Verteilung und Morphologie der dispergierten Phase in der kontinuierlichen Phase haben großen Einfluss auf die Eigenschaften des Endmaterials.

Darüber hinaus gehört auch die Modifizierung von Kunststoffprodukten, beispielsweise die Oberflächenmodifikation, zu den technischen Mitteln der Kunststoffmodifikation.Unter Kunststoffoberflächenmodifikation versteht man eine Modifizierungsmethode, die die Oberflächeneigenschaften von Kunststoffprodukten durch physikalische oder chemische Methoden verändert.Die Oberflächenmodifikation von Kunststoffen unterscheidet sich in zweierlei Hinsicht von anderen Modifikationen: Zum einen ist die Modifikation auf die Oberfläche des Produkts beschränkt und seine inneren Eigenschaften ändern sich nicht.Das zweite ist, dass seine Modifikation nach dem primären Formprozess von Kunststoffprodukten durchgeführt wird, der zur sekundären Verarbeitungsmodifikation gehört.

Zu den Methoden zur Modifikation von Kunststoffoberflächen gehören die Verbesserung des Oberflächenglanzes, der Oberflächenhärte, der Oberflächenverschleißfestigkeit und -reibung sowie der Oberflächenbarriere.Verbesserung der Kunststoffhaftung, Drucken usw. zur Verbesserung der Oberflächenspannung von Kunststoffen usw. Am Beispiel der Kunststoffgalvanisierung kann nur die ABS-Beschichtungsechtheit die Anforderungen für Kunststoffsorten ohne Oberflächenbehandlung erfüllen.Insbesondere bei Polyolefin-Kunststoffen ist die Beschichtungsechtheit sehr gering und es muss eine Oberflächenmodifizierung durchgeführt werden, um die Bindungsechtheit mit der Beschichtung zu verbessern, bevor eine Galvanisierung durchgeführt werden kann.Korona, Plasma-Oberflächenaktivierung usw. sind häufig verwendete Methoden zur Oberflächenmodifizierung von Kunststoffen.

Die Verwirklichung einer hohen Leistungsfähigkeit modifizierter Kunststoffe hängt nicht nur eng mit der Zusammensetzung der Materialien zusammen, sondern ist auch untrennbar mit fortschrittlichen mechanischen Verarbeitungsgeräten und -technologien verbunden.Die in meinem Land häufig verwendeten Hochgeschwindigkeitsmischer, parallelen Doppelschneckenextruder und Spritzgussmaschinen für modifizierte Kunststoffe haben große Fortschritte in Bezug auf Funktion und kontinuierliche Betriebsdauer gemacht.Gleichzeitig herrscht ein harter Wettbewerb um niedrige Preise und geringe Gewinne.Heutzutage entwickelt sich mein Land in Richtung einer energiesparenden Gesellschaft, einer umweltfreundlichen Gesellschaft, einer nachhaltigen Entwicklungsstrategie, eines wissenschaftlichen Entwicklungskonzepts, einer Energieeinsparung und Emissionsreduzierung sowie eines innovativen Landes.Auch Kunststoffverarbeitungsgeräte entwickeln sich in Richtung Energieeinsparung, Präzision und hohe Effizienz.Dies ist eine notwendige Voraussetzung, um die modifizierten Kunststoffe und mechanischen Geräte meines Landes beim Eintritt in den internationalen High-End-Markt zu unterstützen.Daher kann die Durchführung technologischer Innovationen, die Anpassung der Produktstruktur und die Aufhebung des Monopols ausländischer Unternehmen die Sackgasse überwinden und die Diversifizierung und hohe Leistung modifizierter Kunststoffprodukte wirksam fördern.Entwicklung ist auch eine historische Chance, in der Kunststoffindustrie der Welt mit den entwickelten Ländern gleichzuziehen und diese zu übertreffen.

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