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塑料多元复合共混改性理论与实践上

发布时间:2021-06-17 17:20:02 阅读: 来源:清洗机厂家
塑料多元复合共混改性理论与实践上

塑料多元复合共混改性理论与实践(上)

摘要:随着塑料加工业的迅速发展,塑料改性技术的发展也日新月异。针对不同使用场合、不同技术指标,采取多种改性措施达到提高性能、降低成本目的,正是多元复合共混改性理论的基础。更重要的是:多元复合共混改性理论将改性塑料的科学研制和生产实践,搭建了一个数字化平台,引入了计算机模拟和处理,大大提高了开发和生产新产品的效率。本文简略介绍了多元复合共混改性理论的形成和指导研制塑料新产品的实践,抛砖引玉以推动塑料改性事业的发展。

关键词:塑料改性 多元复合共混

一、概述

塑料作为一种新型人造材料,广泛应用在国民经济各行各业和人民生活中:通常塑料制品的原料是采用纯树脂,如PE、PP、ABS等直接加工成型。随着现代科学技术发展,对塑料材料性能提出更高的要求,纯树脂显得力不从心,相反在纯树脂中添加各类非金属和金属材料,可以提升塑料树脂的各类性能,以达到所需要的技术指标和高性价比,其中用量最大的是非金属材料,例CaCO3、滑石粉、硅灰石粉、云母粉等。塑料改性加工奇妙地和非金属矿粉体加工、超细粉碎等行业结合起来,促进了塑料的改性发展。人类社会进入二十一世纪以来,围绕现代塑料加工改性,已经形成了一个综合性以塑料树脂为主,各种添加剂、加工助剂为辅,各种塑料成型加工机械,化工合成、钢铁生产加工等多种加工工业的产业链。

早期塑料改性的目的以降低产品成本为主,如上世纪70年代钙塑成型就是名例。大致上自80年代起,以提高改进塑料某些特定性能,如阻燃改性、抗静电、玻纤增强改性等纷纷涌现;90年代塑料改性以提高纯树脂的各种机械物理性能为主,以及处理手段的不断改进;这一时期还出现了相容剂、偶联剂品种的扩大和效能增强等改进,塑料加工机械也从单螺杆挤出机发展到双螺杆挤出机和往复式单螺杆挤出机。值得一提的是,我国作为一个塑料制品生产发展中国家,许多塑料共混改性项目走在世界前例;例如肖祥骅先生研制的CPVC管道管件质量超过日本同类产品,价格比日本产品低;又如笔者研制的国内外独家生产的无载体阻燃色母料,达到世界领先水平;其原因在于我国塑料树脂的合成加工几微机控制万能实验机特点乎都采用引进设备生产,其最新最好的核心技术不掌握在中国人民手中,同国外相比,我国生产的树脂牌号品种少,质量相对较差, “先天不足后天补”,这反而促进了我国的改性塑料事业的蓬勃发展。

早期填充改性的无机粉体材料表面改性剂从硬脂酸到偶联剂,收到了一定的效果,而偶联剂有硅烷、钛酸酯、铝酸酯、硼酸酯、磷酸酯等品种纷纷涌现,进入21世纪之后,随着现代科学技术对塑料材料要求的不断提高,塑料改性技术早已跳出经典的偶联表面处理粉体理论,各地塑料改性一代精英又推出各自的科研成果和改性理论,简述如下:

1)无机刚有时也采取铸造构造(铸钢,铸铝等)性粒子增韧理论

2)纳米材料和晶须增韧增强材料

3)偶联剂和助偶联剂理论

4)化学接枝、化学交联

5)稀土偶联剂

6)有机包复、三元共混理论

7)弹性体增韧技术

8)不同基材共混、相容剂理论

9)液晶原位复合技术

10)通用塑料工程化、合金化

11)微胶囊技术

特别是在2003年10月中国塑料加工协会塑料改性专业委员会年会上,我国当代塑料改性精英、教授专家们纷纷登台演讲,把自进入二十一世纪以来,最新最好的各种改性理论和实践介绍给大家,呈现百花齐放、百家争鸣的新局面。例如:章文贡老师的“A+B+C+D”理论,刘伯元老师的“后偶联剂时代”观点。(1)这充分表明在一定的历史时期,技术发展到一定的程度,有一定的社会需求,就会有相应的新技术出现、总结、推广、应用。

2004年4月,笔者在单位接到一项“高抗撕裂性阻燃流延聚丙烯薄膜专用料”的任务,技术指标是:膜宽度2m,厚度20~500μm,阻燃性能达到UL94标准V-0级,拉伸强度≥32MPa,抗撕裂性≥(纵、横向)170KN/m,密度p-1±0.5g/cm3,外观乳白色半透明:简单测试方法是,无论何人用最大力手工撕膜,也撕不破。熟悉阻燃PP的人士都知道,在阻燃PP中,由于在PP中添加了阻燃剂,其各项物理机械性能均有不同程度下降,而该材料技术性能要求几乎没有任何可以下降余地,技术难度较大,一直都是采用进口原料在生产。笔者根据自己30多年阻燃塑料改性、塑料成型加工的经验和吸收2003年中国塑料加工工业协会改性塑料专业委员会年会各位精英大师的经验,概括成duo=1+2+3+……+n的多元复合改性理论,进行该项目开发研制,仅四周时间即告成功,经用户试用效果良好,各项指标达到技术要求,直接替代进口产品。而该项目按普通常规试制方法,从收集资料到试制成功必需一年时间。(2)2004年8月,刘伯元老师提议在上海研制第四代大口径埋地管材增刚增韧增强母料,我们取得了上海林达塑胶化工有限公司董事长王梓刚的支持,经过多次反复热烈讨论,在概括笔者的多元复合理论和刘伯元老师的三元共混理论基础上诞生的多元复合共混改性理论的引导下,仅花一个月时间即试制成功,经上海胜德塑料厂、重庆创新塑胶有限公司的测试,在提高材料的某项指标循环刚度的同时,其它各项技术指标基本保持不变,甚至有所提高,这是一个崭新的突破。(1)

二、多元复合共混改性理论:

集当代塑料改性精英大师们的经验之大成,多元复合共混改性理论阐述的是:现代塑料改性时,加工助剂(填充剂、增刃剂、…)必须进行的表面处理并非如同以往采用一种方法处理,例如仅用钛酸酯或者硅烷偶联剂进行表面处理,这种表面处理已难以满足日新月异高新技术对塑料材料的更高要求,可以采用duo=1+2+3+…+n多元化复合表面处理,才能满足技术和质量、加工工艺的更高要求;同时针对不同使用场合4、不同技术指标要求,复合配方多种加工助剂,如FU=A+B+C+…+N,这样处理的改性塑料才能满足使用者对改性塑料材料的各种苛刻要求,或者大幅度提升某一、二顶技术指标同时其它指标基本保持不变,或者在保证质量前提下大幅度降低成本,更好地参与市场竞争。这里duo表示多元化处理,FU表示复合共混的意思。

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