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应用案例 | 塑料也是合金么?

时间:2024-07-24      阅读:168

应用案例 | 塑料也是合金么?


看到上面的图大家都会很清晰地区别出塑料和金属来,很明显一个是高分子材料(塑料,橡胶,纤维)的一种(塑料:以单体为原料,通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物,

由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成。),另一个则是金属,而合金是两种或者两种以上以金属相为特征的混合物。从这个意义上来说塑料和合金真是

风马牛不相及,不是同种材料的定义了。


塑料改性的前世今生


不过人类从20世纪初正式人工合成高分子材料以来,将近100年的时间中发明量达到了成千上万种,理论上甚至可以是无穷的。但实际生活中用到的塑料也就仅百余种,

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、热塑性聚酯PET/PBT五大工程塑料。就像纯金属的应用相当罕见一样

一般也很少有单一化学结构的塑料应用,填充和共混改性的塑料也是最常见的。因为单一化学结构的塑料的缺点和优点都非常明显,例如PC是一种非晶体工程材料,具有特别好的抗冲击强度、

热稳定性、光学性能好、抑制细菌特性、阻燃特性以及抗污染性,可用来做玻璃替代品。虽然PC有很好的机械特性,但加工流动特性较差,最终产品抗疲劳强度差,容易产生应力开裂,

抗溶剂性差,耐磨性欠佳。所以为了获得更好的使用效果,改性(modified)是一种必然的选择。


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塑料改性可分为物理改性和化学改性两大类。物理改性是在保持塑料本身化学结构不变的同时,添加填料(无机物/有机物/纳米材料);添加化学添加剂(增韧,阻燃,抗氧化剂等);

添加其他高分子材料共混;或以物理方式改变性能(加热、拉伸、压缩、增加表面粗糙度、表面涂覆等)。化学改性则是通过改变高分子材料的成分,如改变聚合物的组成、分子量分布等,

来调控材料的结构和性能:化学交联改性;引入共聚单体或插入均聚物及接枝;用功能基团改造。


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如果说填充改性是在塑料中混入小分子物质,那共混改性是在塑料中混入高分子物质。详细来讲,共混就是将两种或两种以上的塑料、橡胶(或弹性体)、添加剂在一定的工艺条件下充分混合与混炼,从而制得具有新颖结构特征和性能的聚合物材料的一种改性方法。 所得到的新的聚合物体系称为塑料共混物,有时也称为塑料合金(因为两种或两种以上聚合物

是用物理或化学方法制得的多组分聚合物,它们的结构和性能特征类似于金属合金,因此常把聚合物共混物形象地称为聚合物合金Polymer Alloy)。从这个意义上来说,我们还真的

可以把改性塑料共混物叫做合金。具体像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/弹性体共混物、PC/MBS共混物、PC/PTFE合金、

PC/PA合金等。这样就能利用两种不同高分子材料性能优点,并降低了制造成本,如PC/PA合金中,PC主要贡献高耐热性,较好的韧性和冲击强度,高强度、阻燃性,PA则能改进

可成型性,表观质量,降低密度和耐磨损特性。


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塑料改性的原理看似简单,真正考验的过程还是在配方上,提高配方的精确度一定离不开喂料的准确与可操作性。如何将塑料粒子做成粉末状,在开发中这也是项不小的考验。因为高分子材料的特性就是容易在加工过程中发热,由Tg点(玻璃化转变温度)转化至Tm(粘流态转变温度),样品由可分散的疏松状态变为粘性极大,非常容易团聚的状态。如何快速安全地处理样品至需要的细度,稳定输出不团聚,最后还能维护好设备,不会使用中宕机,都是对粉碎设备的高要求。

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ZM300+自动进样DR100+旋风收集装置


德国Retsch 新一代超离心粉碎仪ZM300,最高转速23000rpm,备有1200ml大容量收集盘,最大收集量提升一倍。对于样品敏感性样品可以通过液氮或者干冰冷冻脆化,并可外接旋风收集装置,在提升收集量的同时(4.5l max),还能降低样品的升温速率,保持室温,快速而温和地处理样品至可接受细度。对于防重金属污染的客户痛点,也可以引入钛合金配件,保证样品无污染的后顾之忧。

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针对温度敏感样品的间距筛和钛合金转刀与筛网

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树脂样品粉碎前后对比

ZM300 18000rpm 0.25mm间距筛 + LN2

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D50 结果 100-120um 结果由MRB Camsizer X2 检测

本应用介绍涉及到客户研发项目,所用样品和报告文字皆已做修改处理,但是实际效果确如图所示。在处理高分子材料上来讲,ZM300的“快、准、狠”特别适合高分子粉末配方的开发。更多新材料的发现,也为我们美好的未来,更增添了一份希望和助力。



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