1. Johdanto
Suunnitteluovit, kuten polyamidi (PA), polykarbonaatti (PC), polybutyleenitereftalaatti (PBT) ja polyfenyleenisulfidi (PPS), ovat kestomuovien luokka, jolla on parempi lujuus, lämmönkestävyys ja kestävyys. Etuistaan huolimatta luontaiset rajoitukset, kuten hauraus, syttyvyys ja huono prosessoitavuus tietyissä olosuhteissa, rajoittavat niiden sovelluksia. Näiden rajoitusten ratkaisemiseksi on kehitetty erilaisia muokkaustekniikoita. Näihin sisältyy sekoittaminen muiden polymeerien kanssa, täyteaineiden tai vahvistuksen sisällyttäminen, kemiallisten käsittelyjen soveltaminen ja lisäaineiden käyttäminen räätälöityihin ominaisuuksiin tiettyihin loppukäyttövaatimuksiin.
2. modifikaatiotekniikat ja strategiat
2.1. Vahvistus kuiduilla tai täyteaineilla
Vahvistetaan tekniikan muovit Materiaaleilla, kuten lasikuidut, hiilikuidut tai nanokilmut, parantaa merkittävästi niiden mekaanista lujuutta ja ulottuvuutta. Esimerkiksi lasikuituvahvistettu PA on parantunut vetolujuus ja jäykkyys, joten se sopii kuormitussovelluksiin. Hiilikuitu, vaikka se on kalliimpi, tarjoaa poikkeuksellisen lujuus-paino-suhteen ja sähkönjohtavuuden. Nanofillerit, kuten kerrostetut silikaatit ja grafeeni, tarjoavat parannuksia paljon pienemmällä täyteaineella, mikä vaikuttaa lämmön stabiilisuuteen ja esteen ominaisuuksiin.
2.2. Liekin hidastumismuutokset
Suunnittelu muovit vaativat usein liekinestoainetta elektroniikan ja autojen sisätilojen sovelluksille. Tavanomaiset halogenoidut liekinestoaineet korvataan ympäristöystävällisillä vaihtoehdoilla, kuten fosforipohjaisilla yhdisteillä, intumesoivilla järjestelmillä ja nanokomposiitteilla. Esimerkiksi laajennettavan grafiitti- ja ammoniumpolyfosfaatin lisääminen polyamidiin voi saavuttaa UL-94 V-0 -luokitukset säilyttäen samalla mekaanisen eheyden.
2.3. Vaikutus- ja sitkeysparannukset
Monet tekniikan muovit ovat luonnostaan hauraita alhaisissa lämpötiloissa. Korkeusaineet, kuten elastomeerit (esim. EPDM, SEBS) tai ydinkuorihiukkaset, sisällytetään iskunkestävyyden parantamiseksi. Nämä muokkaimet toimivat absorboimalla energiaa ja aloittamalla useita leikkaustuottoja iskun aikana, parantaen siten taipuisuutta vaarantamatta merkittävästi lämpövastusta.
2.4. Lämpö- ja UV -stabiilisuuden parannukset
Lämpötabilisaattorit (esim. Estetyt fenolit, fosfiitit) ja UV-absorboijat (esim. Bentsotriatsolit, estetyt amiinivalon stabilisaattorit) lisätään ulkona tai korkean lämpötilan ympäristöissä käytettyihin teknisiin muoveihin. Nämä lisäaineet estävät ketjun leikkaamisen ja oksidatiivisen hajoamisen, pidentäen lämpöä tai auringonvaloa alttiiden komponenttien käyttöikää.
2.5. Biopohjaiset ja vihreät muutokset
Keskittyen kestävään kehitykseen keskittyen biopohjaiset tekniikan muovit, kuten polymopiahappo (PLA), modifioidaan niiden suorituskyvyn parantamiseksi. Tekniikat sisältävät sekoittamisen kovien polymeerien kanssa, luonnollisten kuitujen (esim. Hamppu, kenaf) lisääminen tai reaktiivisen suulakepuristus ketjun jatkeiden kanssa lämmönkestävyyden ja kestävyyden parantamiseksi.
3. Suorituskykyparannukset
3.1. Mekaaniset ominaisuudet
Modifioidut tekniikan muovit osoittavat huomattavia parannuksia vetolujuuteen, iskunkestävyyteen ja väsymiskäyttäytymiseen. Esimerkiksi lasikuituvahvistettu PBT kestää suurempia kuormia ja toistuvia jännityksiä ilman vikaantumista.
3.2. Lämpöominaisuudet
Lämmönjohtavuus, lämmön taipuma lämpötila (HDT) ja sulamispiste voidaan räätälöidä täyteaineiden ja lisäaineiden kautta. Boorinitridillä modifioidulla PPS: llä on parantunut lämmönjohtavuus, joka on ihanteellinen jäähdytyselementeille ja elektronisille koteloille.
3.3. Sähköominaisuudet
Sovelluksissa, jotka vaativat eristämistä tai hallittua johtavuutta, käytetään modifioituja muoveja, joissa on antistaattisia aineita, hiilimusta tai johtavia polymeerejä. Esimerkiksi PC-ABS-seokset hiilinanoputkilla tarjoavat sähköstaattisen purkaussuojan herkillä elektronisilla laitteilla.
3.4. Kemiallinen resistenssi ja sääolosuhteet
Lisäaineet, kuten fluoropolymeerit tai siilaanikytkentäaineet, parantavat kemiallista inerttiä ja vähentävät kosteuden imeytymistä. UV -stabilisaattorit ja antioksidantit auttavat ylläpitämään ulkonäköä ja toiminnallisuutta ulkoolosuhteissa.
3.5. Proseerattavuus
Parannettu virtauskäyttäytyminen, muovaus ja lämpöstabiilisuus prosessoinnin aikana saavutetaan reologisten modifioijien ja prosessointiapujen avulla, mikä mahdollistaa monimutkaisten osan geometrioiden ja johdonmukaisen tuotannon laadun.
4. sovelluskentät
4.1. Autoteollisuus
Modifioitua tekniikan muoveja käytetään huippukomponenteissa, vartalopaneeleissa ja sisäosissa. Lasikuiduilla vahvistettu PA korvaa metalliosat vähentäen ajoneuvon painoa ja polttoaineen kulutusta. Valaistusjärjestelmiin ja kojetauluihin käytetään liekinlämpöisiä PC-seoksia.
4.2. Sähkö- ja elektroniikka
Liittimissä, piirilevyissä ja koteloissa käytetään korkean suorituskyvyn muoveja, kuten PPS ja PBT, joita on muokattu liekinestoaineilla ja lämpövahtimilla. Niiden mitta-stabiilisuus ja sähköeristysominaisuudet ovat kriittisiä pienistetyissä ja lämpöintensiivisissä ympäristöissä.
4.3. Kulutustavarat
Karkeutettuja ja UV-stabiloituja muoveja käytetään sähkötyökaluissa, laitteissa ja urheiluvälineissä. Impact-modifioitu ABS on suosittu kypäränkuorissa ja suojavarusteissa, kun taas naarmuresistenttiä PC: tä käytetään silmälasissa ja näytöissä.
4.4. Lääketieteellinen ja terveydenhuolto
Sterilointiresistenssin ja biologisen yhteensopivuuden, kuten PPSU: n ja PEI: n, modifioidut tekniikan muovit käytetään kirurgisissa instrumenteissa, diagnostisissa laitteissa ja hammaslääketieteellisissä työkaluissa. Lisäaineita ja matala-lieattuja formulaatioita ovat elintärkeitä herkille sovelluksille.
4.5. Rakennus- ja teollisuuskäyttö
Modifioitu muovit tarjoavat korroosionkestävyyden, lämpöeristyksen ja rakenteen rakenteellisen eheyden. Kemikaaleille ja kuormitusjännityksille altistuneissa putkissa, paneeleissa ja koneiden osissa käytetään GF: n valvontapohjaisia polyolefiinejä ja polyestereita.
5. Haasteet ja tulevaisuudennäkymät
Etuistaan huolimatta muokatut tekniikan muovit kohtaavat haasteita, kuten korkeat materiaalikustannukset, kierrätettävyysongelmat ja tiettyjen lisäaineiden ympäristövaikutukset. Bioperäisten ja täysin kierrätettävien tekniikan muovien kehittäminen on keskeinen tulevaisuus. Älykkäät materiaalit, joilla on itsensä parannus, muokkaus ja mukautuvat ominaisuudet, edustavat seuraavaa rajaa. Reaktiivisen prosessoinnin, nanoteknologian ja koneoppimisen ohjatun materiaalisuunnittelun innovaatioiden odotetaan nopeuttavan korkean suorituskyvyn, kestävän tekniikan muovien kehitystä.
