改性塑料是指在通用塑料(PE、PP、PVC、PS、ABS)和工程塑料(PA、PC、POM、PBT、PPO)的树脂中,经过填充、共混等方法加工改性,使其具有阻燃、抗冲、易加工等更加优越性能的塑料。
改性塑料克服了普通塑料耐热性差、强度和韧度低、耐磨性弱等缺陷,同时还赋予了如阻燃、耐候、抗菌、抗静电、耐化学、导电、耐磨、导热等新特性。改性塑料这些优越的综合性能使其广泛应用于家电、汽车、通讯、医疗、电子电气、轨道交通、精密仪器、家居建材、安防、航天航空等领域。
塑料改性率是指改性塑料生产总量占塑料生产总量(包括改性塑料和未改性树脂)的百分比,是一个国家或地区塑料工业发展水平的重要标志。
当前,我国规模以上工业企业改性塑料年产量超过2000万吨,改性化率占比22%左右,虽然这与我国基础树脂产量大有关,但与全球塑料改性化率近50%相比,仍有较大提升空间。
在塑料改性过程中,功能助剂是实现树脂改性的核心要素,它往往能起到四两拨千斤、点石成金的作用!目前最热、最常用的塑料功能性助剂有阻燃剂、耐候剂、导电剂、增强剂、耐磨剂、抗菌剂、抗水解剂等。
阻燃剂是塑料助剂中用量第二大的助剂,除了常规阻燃性的要求,针对应用场景和树脂不同,还对其他性能提出了要求,比如超高阻燃,无卤化,薄壁化,高CTI,高耐热,耐低温,高抗冲,耐析出,高透明等……
耐候剂主要包括抗氧剂和光稳定剂。抗氧剂可分为主抗和辅抗;光稳定剂按机理可分为:自由基捕获剂(主要为受阻胺类光稳定剂HALS)、紫外线吸收剂(UVA)、光屏蔽剂。然而它们在实际使用中也有注意事项,比如有些抗氧剂不能耐高温,受阻胺类光稳定剂HALS会造成PC降解……
导电剂是实现塑料抗静电或者导电的重要助剂,主要有碳材料、金属纤维、导电聚合物等,目前最常用的是添加导电炭黑,石墨烯,碳纳米管等碳材料。通常塑料的表面电阻率为10^12-10^16 ohm/sq,而抗静电塑料的要求在在10^6-10^9范围内,导电塑料则要求表面电阻率在10^5以下,这需要很大的导电剂添加量和很好的分散技术…..
导电塑料可点亮灯珠 图源:锦湖日丽
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然而,助剂在实际应用的过程中也常遇到各种问题,一是不论添加多少量,其特性都无法达到目标值,如PMMA的薄壁透明阻燃是行业一直的难题;二是虽然助剂使其某方面特性提升了,但是造成其他性能大幅下降,失去实际应用价值,如常规导电炭黑会使材料冲击等性能大幅下降。另外,如何实现助剂协效及降本也是大家关注的重要话题。