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技術(shù)解析 | 塑料也是合金么?

來源:廣州領(lǐng)拓儀器科技有限公司   2024年09月11日 17:21  

以下文章來源于弗爾德儀器 ,作者弗爾德儀器

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看到上面的圖大家都會(huì)很清晰地區(qū)別出塑料和金屬來,很明顯一個(gè)是高分子材料(塑料,橡膠,纖維)的一種(塑料:以單體為原料,通過加聚或縮聚反應(yīng)聚合而成的高分子化合物,由合成樹脂及填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、潤滑劑、色料等添加劑組成。),另一個(gè)則是金屬,而合金是兩種或者兩種以上以金屬相為特征的混合物。從這個(gè)意義上來說塑料和合金真是風(fēng)馬牛不相及,不是同種材料的定義了。

塑料改性的前世今生

不過人類從20世紀(jì)初正式人工合成高分子材料以來,將近100年的時(shí)間中發(fā)明量達(dá)到了成千上萬種,理論上甚至可以是無窮的。但實(shí)際生活中用到的塑料也就僅百余種,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、熱塑性聚酯PET/PBT五大工程塑料。就像純金屬的應(yīng)用相當(dāng)罕見一樣,一般也很少有單一化學(xué)結(jié)構(gòu)的塑料應(yīng)用,填充和共混改性的塑料也是最常見的。因?yàn)閱我换瘜W(xué)結(jié)構(gòu)的塑料的缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)都非常明顯,例如PC是一種非晶體工程材料,具有特別好的抗沖擊強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、光學(xué)性能好、抑制細(xì)菌特性、阻燃特性以及抗污染性,可用來做玻璃替代品。雖然PC有很好的機(jī)械特性,但加工流動(dòng)特性較差,最終產(chǎn)品抗疲勞強(qiáng)度差,容易產(chǎn)生應(yīng)力開裂,抗溶劑性差,耐磨性欠佳。所以為了獲得更好的使用效果,改性(modified)是一種必然的選擇。

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塑料改性可分為物理改性和化學(xué)改性兩大類。物理改性是在保持塑料本身化學(xué)結(jié)構(gòu)不變的同時(shí),添加填料(無機(jī)物/有機(jī)物/納米材料);添加化學(xué)添加劑(增韌,阻燃,抗氧化劑等);添加其他高分子材料共混;或以物理方式改變性能(加熱、拉伸、壓縮、增加表面粗糙度、表面涂覆等)?;瘜W(xué)改性則是通過改變高分子材料的成分,如改變聚合物的組成、分子量分布等,來調(diào)控材料的結(jié)構(gòu)和性能:化學(xué)交聯(lián)改性;引入共聚單體或插入均聚物及接枝;用功能基團(tuán)改造。

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如果說填充改性是在塑料中混入小分子物質(zhì),那共混改性是在塑料中混入高分子物質(zhì)。詳細(xì)來講,共混就是將兩種或兩種以上的塑料、橡膠(或彈性體)、添加劑在一定的工藝條件下充分混合與混煉,從而制得具有新穎結(jié)構(gòu)特征和性能的聚合物材料的一種改性方法。 所得到的新的聚合物體系稱為塑料共混物,有時(shí)也稱為塑料合金(因?yàn)閮煞N或兩種以上聚合物是用物理或化學(xué)方法制得的多組分聚合物,它們的結(jié)構(gòu)和性能特征類似于金屬合金,因此常把聚合物共混物形象地稱為聚合物合金Polymer Alloy)。從這個(gè)意義上來說,我們還真的可以把改性塑料共混物叫做合金。具體像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/彈性體共混物、PC/MBS共混物、PC/PTFE合金、PC/PA合金等。這樣就能利用兩種不同高分子材料性能優(yōu)點(diǎn),并降低了制造成本,如PC/PA合金中,PC主要貢獻(xiàn)高耐熱性,較好的韌性和沖擊強(qiáng)度,高強(qiáng)度、阻燃性,PA則能改進(jìn)可成型性,表觀質(zhì)量,降低密度和耐磨損特性。


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萊馳球磨儀在塑料改性上的應(yīng)用

塑料改性的原理看似簡單,真正考驗(yàn)的過程還是在配方上,提高配方的精確度一定離不開喂料的準(zhǔn)確與可操作性。如何將塑料粒子做成粉末狀,在開發(fā)中這也是項(xiàng)不小的考驗(yàn)。因?yàn)楦叻肿硬牧系奶匦跃褪侨菀自诩庸み^程中發(fā)熱,由Tg點(diǎn)(玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)轉(zhuǎn)化至Tm(粘流態(tài)轉(zhuǎn)變溫度),樣品由可分散的疏松狀態(tài)變?yōu)檎承詷O大,非常容易團(tuán)聚的狀態(tài)。如何快速安全地處理樣品至需要的細(xì)度,穩(wěn)定輸出不團(tuán)聚,最后還能維護(hù)好設(shè)備,不會(huì)使用中宕機(jī),都是對粉碎設(shè)備的高要求。


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ZM300+自動(dòng)進(jìn)樣DR100+旋風(fēng)收集裝置


德國Retsch 新一代超離心粉碎儀ZM300,最高轉(zhuǎn)速23000rpm,備有1200ml大容量收集盤,最大收集量提升一倍。對于樣品敏感性樣品可以通過液氮或者干冰冷凍脆化,并可外接旋風(fēng)收集裝置,在提升收集量的同時(shí)(4.5l max),還能降低樣品的升溫速率,保持室溫,快速而溫和地處理樣品至可接受細(xì)度。對于防重金屬污染的客戶痛點(diǎn),也可以引入鈦合金配件,保證樣品無污染的后顧之憂。

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針對溫度敏感樣品的間距篩和鈦合金轉(zhuǎn)刀與篩網(wǎng)

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樹脂樣品粉碎前后對比

ZM300 18000rpm 0.25mm間距篩 + LN2

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D50 結(jié)果 100-120um 結(jié)果由MRB Camsizer X2 檢測

本應(yīng)用介紹涉及到客戶研發(fā)項(xiàng)目,所用樣品和報(bào)告文字皆已做修改處理,但是實(shí)際效果確如圖所示。在處理高分子材料上來講,ZM300的“快、準(zhǔn)、狠”特別適合高分子粉末配方的開發(fā)。更多新材料的發(fā)現(xiàn),也為我們美好的未來,更增添了一份希望和助力。



領(lǐng)拓儀器作為萊馳的代理商,擁有德國Retsch (萊馳)粉碎、研磨、篩分等設(shè)備,可實(shí)現(xiàn)溫和高效的低溫樣品制備。如有需要,可添加客服溝通。



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