不僅僅是再生塑料
全新再生塑料供應(yīng)鏈締造者
塑料改性
塑料改性是一個(gè)比較泛的概念，不管是通過物理、化學(xué)、機(jī)械等途徑提高樹脂原有性能或改善的都稱為塑料改性，塑料改性的應(yīng)用范圍較廣。
定義介紹
可以這么說凡是塑料，都可以通過改性的方法來提高塑料質(zhì)量，如密度、硬度、精度、外觀、加工性、透明性、機(jī)械性能、電磁性能、化學(xué)性能、耐腐蝕性能、耐老化性、耐磨性、熱性能、阻燃性、阻隔性及成本性等方面。而塑料改性是降低成本，提高性能最有效的方法。
技術(shù)方法
塑料改性常用的方法有以下幾種：
1、添加改性
(1)添加小分子無機(jī)物或有機(jī)物
在聚合物(樹脂)中加入小分子無機(jī)物或有機(jī)物，通過物理或化學(xué)作用，以取得某種預(yù)期性能的一種改性方法。這種方法是最早的一種改性方法，它改性效果明顯，工藝簡單，成本低，因而應(yīng)用十分廣泛。相信在高校做過畢業(yè)課題的都接觸和了解這種方法。
這種改性方法按照改性目的分為降低成本(添加各種價(jià)廉的無機(jī)、有機(jī)填料)、提高強(qiáng)度(添加各種增強(qiáng)纖維)、提高韌性(添加彈性體及超細(xì)填料等)、提高阻燃性(添加金屬氧化物、金屬氫氧化物、無機(jī)磷、有機(jī)鹵化物、有機(jī)磷化物、有機(jī)硅及氮化物等)、提高壽命(添加各種抗氧劑、光穩(wěn)定劑等)、改善加工性(添加增塑劑、熱穩(wěn)定劑、潤滑劑及加工助劑等)、增加耐磨性(添加石墨、MoS2、SiO2等)、改善結(jié)晶結(jié)構(gòu)(添加成核劑，具體有有機(jī)羧酸類、山梨醇類等)、改善抗靜電及導(dǎo)電性(添加抗靜電劑及導(dǎo)電劑)、改善可降解性(淀粉填充、降解添加劑等)、改善抗射線輻射性能等
這種方法常用的添加劑有：無機(jī)添加劑(填充劑、增強(qiáng)劑、阻燃劑、著色劑及成核劑等)、有機(jī)添加劑(增塑劑、有機(jī)錫穩(wěn)定劑、抗氧劑及有機(jī)阻燃劑、降解添加劑等)。
(2)添加高分子物質(zhì)
這種方法也成為共混改性，其主要的方法是在一種樹脂中摻入一種或多種其它樹脂(包括塑料和橡膠)，從而達(dá)到改變原有樹脂性能。由于共混改性的復(fù)合體系中都為高分子物質(zhì)，因而其相容性好于添加小分子的體系，改性同時(shí)對(duì)原有樹脂的其它性能沒有太大影響。我們常見的聚合物合金就是此方法改性產(chǎn)物。共混改性是一種開發(fā)新型高分子材料最有效的辦法，也是對(duì)現(xiàn)有塑料品種實(shí)現(xiàn)高性能化、精細(xì)化的主要途徑。
2、形態(tài)及結(jié)構(gòu)改性
這種方法主要是針對(duì)塑料本身的樹脂形態(tài)及結(jié)構(gòu)來改性。通常方法是改變塑料的晶型狀態(tài)、交聯(lián)、共聚、接枝等。
(1)形態(tài)控制改性
塑料的形態(tài)控制改性即控制塑料制品不同的聚集形態(tài)，使之取得我們預(yù)期的性能。這種方法是在非外力作用下通過加工成型工藝條件的調(diào)整，進(jìn)行形態(tài)控制，一般稱之為自我改性，其中以自增強(qiáng)最為常用。通過塑料形態(tài)控制可以改善塑料的許多性能，如力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)等各個(gè)方面，有些方面的改性效果十分明顯。例如通過成核技術(shù)控制結(jié)晶質(zhì)量，用雙向拉伸技術(shù)獲取高度取向。
(2)交聯(lián)改性
交聯(lián)應(yīng)該很熟悉，一般為線性結(jié)構(gòu)交聯(lián)為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)或立體結(jié)構(gòu)。引發(fā)交聯(lián)是需要外界條件的，通常為不同形式的能源(例如光、熱、輻射等)。大分子鏈由于外界作用產(chǎn)生可反應(yīng)自由基或官能團(tuán)，從而在大分子鏈之間形成新的化學(xué)鍵，使線型結(jié)構(gòu)聚合物形成不同程度網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)聚合物。例如聚丙烯的交聯(lián)改性可以提高其機(jī)械性能。
(3)共聚及接枝改性
這種方法主要是在原有的分子鏈上加上其他分子鏈段或功能基團(tuán)。共聚是指兩種或多種單體共同參加的聚合反應(yīng)，能夠擴(kuò)展聚合物性能，是改進(jìn)聚合物性能和用途的重要途徑。例如聚苯乙烯與丙烯腈共聚改善聚苯乙烯性脆的弱點(diǎn);聚氯乙烯與醋酸乙烯酯共聚改善聚氯乙烯的塑性。接枝有鏈轉(zhuǎn)移接枝、化學(xué)接枝、輻射接枝，其改性在剛性體和彈性體方面的應(yīng)用較多，例如苯乙烯-丁二烯接枝共聚物改善PS的沖擊性能。
3、復(fù)合改性
塑料的復(fù)合改性即通過粘合劑或熱熔等方法將兩層或兩層以上的膜、片等材料復(fù)合在一起而形成一種多層膜、片等材料的方法。塑料的復(fù)合改性實(shí)際上是塑料共混改性方法中層狀共混的極端化，也可以看成是一種特殊的塑料共混改性。
4、表面改性
塑料表面改性是指通過物理或化學(xué)方法使塑料制品表面性能發(fā)生變化的一類改性方法。塑料表面改性與其它改性不同之處有二點(diǎn)：一是其改性僅局限于制品的表面，其內(nèi)部性能不發(fā)生變化;二是其改性實(shí)施于塑料制品一次成型加工之后，屬于二次
加工改性。
塑料表面改性的目的主要可分為兩大類：一類是直接應(yīng)用的改性，另一類是間接應(yīng)用的改性。
(1)直接應(yīng)用的塑料表面改性直接應(yīng)用改性是指可以直接獲得應(yīng)用的一些改性，具體有表面光澤度、表面硬度、表面耐磨性及摩擦性、表面防老化、表面阻燃、表面導(dǎo)電及表面阻隔等。塑料表面這方面的改性近年來開發(fā)應(yīng)用很快，如在塑料阻隔改性方面，表面阻隔改性占有很重要的地位。
(2)間接應(yīng)用的塑料表面改性間接應(yīng)用改性是指為直接應(yīng)用打基礎(chǔ)的一些改性，具體如為改善塑料的粘接性、印刷性及層化性等而進(jìn)行的提高塑料表面張力的改性。例如，以塑料電鍍?yōu)槔?，未?jīng)表面處理的塑料品種只有abs的鍍層牢度能達(dá)到要求;尤其聚烯烴類塑料品種，鍍層牢度十分低，必須進(jìn)行表面改性以提高與鍍層的結(jié)合牢度，方可進(jìn)行電鍍處理。
相關(guān)知識(shí)
1.填充改性：通過在塑料中添加一定量的填料可有效降低塑料生產(chǎn)成本，另外加入有特殊功能的納米粉體可以制成相應(yīng)功能母料。
2.共混改性：性質(zhì)相近的兩種或兩種以上的高分子化合物按一定比例混合制成高分子共混物。
3.共聚改性：兩種或兩種以上的單體發(fā)生聚合反應(yīng)得到一種共聚物，如乙烯+丙烯=乙丙橡膠；丙烯腈+丁二烯+苯乙烯=ABS樹脂。
降低密度
降低塑料的密度是指通過適當(dāng)?shù)霓k法，使塑料原有的相對(duì)密度下降，以適應(yīng)不同應(yīng)用場合的需要。降低塑料的密度方法有發(fā)泡改性、添加輕質(zhì)填料及共混輕質(zhì)樹脂三種。
1、發(fā)泡降低塑料的密度。塑料制品的發(fā)泡成型是降低其密度的最有效方法。而添加輕質(zhì)添料和共混輕質(zhì)樹脂兩種改性方法，只能小幅度地降低密度，其降幅一般只有50%左右，最低相對(duì)密度只能達(dá)到0.5左右。塑料發(fā)泡制品的密度變化范圍很廣范，相對(duì)密度最低可達(dá)到10-3。
2、添加輕質(zhì)填料降低塑料的密度。這種方法使密度降低幅度比較小，一般最低可下降到相對(duì)密度0.4—0.5左右。填料的相對(duì)密度大都比塑料大，比塑料相對(duì)密度小的填料品種只有如下幾種：
（1）微珠類 a、 玻璃中空微球（漂珠） 相對(duì)密度為0.4—0.7，主要用于熱固性樹脂； b、 酚醛微珠 相對(duì)密度為0.1。 （2）有機(jī)填料類 a、 軟木粉 相對(duì)密度0.5，表觀密度0.05—0.06； b、纖維粉屑、棉屑 相對(duì)密度0.2—0.3；
c、果殼農(nóng)作物 如稻草粉、花生粉及椰殼粉等。輕質(zhì)填料的加入量一般在50%以下，以不嚴(yán)重影響其原有性能為原則。
3、共混輕質(zhì)樹脂降低塑料的密度。這種方法的降低幅度更小，一般只適合于相對(duì)密度較大的塑料選用，如氟塑料、POM、PPS、HPVC、PA66、PI及熱固性塑料等?？蛇x用的輕質(zhì)塑料指相對(duì)密度為1以下的幾種樹脂，如聚4-甲基戊烯-1、EPR（乙丙共聚物）、 PE類、PP類、EVA等。加入量以不影響塑料的其它性能為主中，一般為20%—40%左右。
提高密度
提高塑料的密度是使原樹脂相對(duì)密度升高的一種方法，主要為添加重質(zhì)填料和共混重質(zhì)樹脂。
1、添加重質(zhì)填料提高塑料的密度
(1) 金屬粉 (2) 重質(zhì)礦物填料
2、共混重質(zhì)樹脂提高塑料的密度 。此種方法提高幅度比較小，一般最高只能達(dá)到50%左右。主要適于一些輕質(zhì)樹脂如PE、PP、PS、EVA、PA1010及PPO等。常加入的重質(zhì)樹脂有：PTFE、FEP、PPS及POM等。
改進(jìn)透明性
塑料的透明性是衡量一種材料的透明性好壞，有許多性能指標(biāo)都需要考慮。常用的指標(biāo)有：透光率、霧度、折光指數(shù)、雙折射及色散等。在上述指標(biāo)中，透光率和霧度二個(gè)指標(biāo)主要表征材料的透光性，而折光指數(shù)、雙折射及色散三個(gè)指標(biāo)主要用于表征材料的透光質(zhì)量。一種好的透明性材料，要求上述性能指標(biāo)優(yōu)異且均衡。 透明性的分類 ：按材料的透光率大小，可將其分為如下三類： 透明材料——波長400nm—800nm可見光的透光率在80%以上； 半透明材料——波長400nm—800nm可見光的透光率在50%—80%之間； 不透明材料——波長400nm—800nm可見光的透光率在50%以下。
按上述的分類方法，可將樹脂分成如下幾類：
（1）透明性樹脂 主要包括：PMMA、PC、PS、PET、PES、J.D系列、CR-39、SAN（又稱AS）、TPX、HEMA及BS（又稱K樹脂）等。 其中PES為聚醚砜，J.D系列光學(xué)樹脂為PES的共聚衍生物，SAN為苯乙烯/丙烯腈共聚物，TPX為聚甲基戊烯-1，BS為25%丁二烯/75%苯乙烯共聚物，CR-39為雙烯丙基二甘醇碳酸酯聚合物，HEMA為聚甲基丙烯酸羥乙酯。 （2）半透明樹脂 主要包括PP和PA兩種。 （3）不透明樹脂 主要包括ABS、POM、PTFE及PF等。
結(jié)晶性樹脂的成型品內(nèi)部混雜有結(jié)晶部分和非晶部分，由于結(jié)晶時(shí)隨機(jī)性分子鏈會(huì)有規(guī)則地排列，因此樹脂體積會(huì)縮小。這種現(xiàn)象稱為“收縮”。
樹脂一旦固化，其分子鏈就會(huì)固定下來，且固體成型品中的結(jié)晶部分/非晶部分的比例也似乎不再變化。然而實(shí)際情況則是，成型品遇到某種程度的高溫時(shí)，非晶部分的分子鏈有時(shí)會(huì)重新排列，從而出現(xiàn)結(jié)晶現(xiàn)象。其結(jié)果，成型品體積縮小。這種現(xiàn)象稱為“后收縮”。后收縮容易導(dǎo)致尺寸變化、凹痕、翹曲等故障。
成型品的使用環(huán)境溫度偏高時(shí)容易導(dǎo)致后收縮。成型時(shí)的急冷固化有時(shí)會(huì)導(dǎo)致結(jié)晶不充分，從而容易引起后收縮。
要防止后收縮，應(yīng)在實(shí)際使用成型品前使之充分結(jié)晶。具體來說，要在比使用成型品時(shí)的環(huán)境溫度高20℃左右的溫度環(huán)境下靜置2～3小時(shí)。這稱為“退火處理”。如果在退火處理后已處于尺寸公差內(nèi)，則通常不大會(huì)發(fā)生問題。
2、結(jié)晶性樹脂
樹脂材料多種多樣，“結(jié)晶性樹脂”便是其中之一。下面介紹其基本情況： 樹脂大致分為熱塑性樹脂和熱固性樹脂。熱塑性樹脂是一種熱熔冷固性樹脂。熱固性樹脂則是一種樹脂其原材料在被加熱后會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并在固化后不再熔化的樹脂。熱塑性樹脂可進(jìn)一步分為結(jié)晶性樹脂和非結(jié)晶性樹脂。 熔融時(shí)，樹脂的分子鏈隨機(jī)混雜并運(yùn)動(dòng)。樹脂冷卻后，分子鏈開始整齊排列，最終結(jié)晶部分與非結(jié)晶部分混雜在一起并固化。即便是結(jié)晶性樹脂有時(shí)也不會(huì)100%結(jié)晶，其中必然混雜有非結(jié)晶部分。另一方面，非結(jié)晶性樹脂則在(A)圖那樣的隨機(jī)狀態(tài)下固化。 根據(jù)其物理結(jié)構(gòu)上的差異，結(jié)晶性樹脂和非結(jié)晶性樹脂的特點(diǎn)如下： 結(jié)晶性樹脂 非結(jié)晶性樹脂 · 存在分子鏈排列整齊的“結(jié)晶” · 有玻璃轉(zhuǎn)化溫度和熔點(diǎn) · 分子鏈?zhǔn)请S機(jī)的 · 僅有玻璃轉(zhuǎn)化溫度 [優(yōu)點(diǎn)] · 良好的剛性和彈性、良好的耐疲勞性、 · 機(jī)械強(qiáng)度高 、良好的耐藥品性 [缺點(diǎn)] · 難以透明、成型收縮率大 [優(yōu)點(diǎn)] · 易于透明、良好的耐沖擊性、成型收縮率小 、吸水性小 [缺點(diǎn)] · 耐藥品性差、耐疲勞性差、滑動(dòng)性差
3、ISO和ASTM物理性質(zhì)的測定方法
隨著國際標(biāo)準(zhǔn)化的推進(jìn)，國內(nèi)也大多用ISO規(guī)定的測量方法來作為標(biāo)準(zhǔn)。這和以前的ASTM的標(biāo)準(zhǔn)方法有多大區(qū)別呢？
背景：世界各先進(jìn)國家都有獨(dú)自的工業(yè)統(tǒng)一規(guī)格。比如說，日本有JIS（日本工業(yè)規(guī)格） ，美國有ANSI（美國規(guī)格協(xié)會(huì)），德國有DIN（德國規(guī)格）等等。除此之外，象美國的ASTM（美國材料實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)規(guī)格）的獨(dú)立團(tuán)體的規(guī)格也廣泛地受到認(rèn)可。這些各式各樣的規(guī)格，即使同樣的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目也有很多不同的地方，隨著國際市場化的進(jìn)程 的加快，它的不利點(diǎn)就越來越突出。為了消除這些不利點(diǎn)，大家都急需一個(gè)國際標(biāo)準(zhǔn)化。1995年1月WTO（世界貿(mào)易組織）就發(fā)行了TBT（關(guān)于貿(mào)易上的技術(shù)性障礙的協(xié)定），所有的都要按照ISO國際規(guī)定進(jìn)行。日本的JIS（日本工業(yè)規(guī)格）也漸漸被ISO規(guī)格所取代，工程塑料也不例外。
ASTM和ISO的區(qū)別：以拉伸實(shí)驗(yàn)為例來說明ASTM和ISO的區(qū)別
改性
(1)共聚型聚酰亞胺的合成改性：聚酰亞胺通常是由二胺和二酐單體在一定溶劑中進(jìn)行縮聚反應(yīng)生成聚酰胺酸，再經(jīng)熱環(huán)化或化學(xué)環(huán)化脫水得到。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)體系中加入第三種單體組合成兩種二酐和一種二胺或是兩種二胺一種二酐時(shí)，制得的聚合物性能會(huì)發(fā)生改變。如果全部用全芳香族的二酐或二胺，合成材料耐熱性和強(qiáng)度提高；若使用脂肪族的二酐或二胺，溶解性會(huì)適當(dāng)增加。
(2)聚酰亞胺主鏈改性：主鏈改性主要是在聚酰亞胺單體上引入柔性基團(tuán)、硅元素或液晶單元等。改性后的材料在加工流動(dòng)性、柔韌性等性能上有所改善。
(3)聚酰亞胺側(cè)鏈改性：引入功能性側(cè)基的方法有兩種：一種是先合成含官能團(tuán)的單體，再進(jìn)一步聚合成側(cè)鏈性PI；另一種是先合成已經(jīng)亞胺化的且主鏈上帶有活性基團(tuán)的PI，再把一些功能性基團(tuán)接到PI主鏈上。由于主鏈和側(cè)鏈結(jié)構(gòu)上的差異且聚集態(tài)結(jié)構(gòu)不同，引入側(cè)基后，PI的加工性和溶解性可得到改善，長側(cè)鏈的力學(xué)性能要優(yōu)于短側(cè)鏈的聚合物。引入的功能性側(cè)基一般是有機(jī)硅氧烷側(cè)基、生色側(cè)基、含乙炔側(cè)基等。
