Текущее состояние и развитие технологии модификации пластмасс

Текущее состояние и развитие технологии модификации пластмасс

Модифицированные материалы появились в 1990-х годах, а их развитие за последние 30 лет наделило их такими преимуществами, как замена стали, меди, дерева, других пластиков, а также более тяжелых материалов более легкими. Они широко применяются в различных отраслях промышленности, включая бытовую технику, автомобилестроение, высокоскоростную железную дорогу, метро, ​​аэрокосмическую промышленность, корабли, офисное оборудование, устройства связи, машиностроение и строительство.

Данные Национального бюро статистики показывают, что к 2020 году спрос на модифицированные пластики в Китае достигнет 22,5 млн тонн, при этом уровень модификации увеличится до 21,7%. Среди них доля применения в бытовой технике достигла 34%, в автомобильной промышленности - 19%, а в других областях - 47%. К концу 2022 года объем производства модифицированных пластмасс в Китае составил 28,84 миллиона тонн, а общая стоимость превысила 415,2 миллиарда юаней, в результате чего китайская промышленность модифицированных пластмасс постепенно стала крупнейшим в мире рынком спроса и источником импульса роста.

Модифицированные пластмассы стали новой стратегической отраслью и центром исследований в области нефтехимических полимерных материалов в Китае. Поэтому изучение принципов модификации пластиков, оборудования и процессов, сырья, рецептур, ключевых проблем технологии приготовления и применения имеет большое значение для содействия развитию всей индустрии пластмасс.

Я. Технология и характеристики модификации пластика

Технология модификации пластмасс относится к процессу получения новых материалов с желаемыми свойствами с использованием методов физической модификации, таких как наполнение, армирование и смешивание, методов химической модификации, таких как блок-сополимеризация и радиационное сшивание, или других методов модификации, включая вспенивание, растяжение и компаундирование во время процесса. переработка полимерных смол в пластмассовые изделия. Эта технология значительно улучшает свойства пластмасс, в том числе огнестойкость, теплопроводность, механическую прочность, износостойкость и электромагнитное экранирование. Однако это также может привести к ухудшению некоторых характеристик исходного пластика, таких как изоляционные характеристики, коррозионная стойкость и блеск. Технические специалисты могут использовать соответствующие составы и меры, чтобы свести к минимуму эти неблагоприятные изменения свойств.

II. Ключевые аспекты технологии литья пластмассовых модификаций

Модификация полимера включает смешивание и компаундирование базовой смолы и различных модифицирующих агентов с использованием оборудования для первоначального смешивания, плавильного смесителя периодического действия, смесителей с ротором непрерывного действия (FCM), экструдеров для компаундирования с возвратно-поступательным шнеком и другого формовочного оборудования.

В процессе модификации и формования особое значение имеют разработка рецептуры и технология приготовления. Разработка рецептуры включает в себя выбор и принципы использования гранул базовой смолы, а также формы, количества и комбинации модификаторов. Технология подготовки включает в себя определение разумного процесса модификации, выбор соответствующего формовочного оборудования и сушку пластиковых гранул. Оба аспекта могут существенно предотвратить сшивание или деградацию, тем самым улучшая характеристики и качество продукции. Кроме того, применяется технология неразрушающего контроля с использованием физических методов для оценки внутренней и внешней структуры модифицированных пластиков без ущерба для целостности и эксплуатационных характеристик материала. Это обеспечивает качество, безопасность и надежность продукции, а также приводит к усовершенствованию процессов и продлению срока службы продукции.

1. Ключевые моменты разработки рецептуры пластической модификации

1.1 Выбор базовой смолы:

Смола должна выбираться по ее близости к желаемым свойствам, таким как износостойкость и термостойкость. Выбор марок и типов смол должен быть сделан соответствующим образом. Смолы с одинаковой вязкостью обеспечивают постоянные характеристики текучести, что важно для обработки. Требуемые свойства текучести для разных методов производства и потребностей в модификации могут различаться.

1.2 Выбор добавок:

Принципы выбора добавок должны быть направлены на синергизм, противодействие, технологичность, экологичность, экономическую эффективность и минимальное негативное воздействие или его отсутствие.

Форма добавки сильно влияет на модификацию. Например, добавки в форме волокон обеспечивают превосходное армирование, а добавки сферической формы обеспечивают хорошую вязкость, текучесть и высокий блеск. Чем меньше размер частиц добавки, тем лучше механические свойства, красящая способность и проводимость, хотя это может привести к снижению однократной дисперсности. Всесторонний учет формы добавки необходим для определения количества добавляемой добавки и метода обработки поверхности.

2. Ключевые моменты технологии процесса модификации пластмасс

2.1 Лечение сушкой

Влага и летучие низкомолекулярные соединения, содержащиеся в пластиковых гранулах, могут привести к сшиванию или разложению во время высокотемпературного формования, что приводит к появлению таких дефектов, как серебряные полосы и пузыри в продуктах, что влияет на качество продукции. Необходимо предварительно нагреть и высушить пластик. Температура, время и толщина слоя материала могут влиять на эффект высыхания. В реальном производстве выбор между прямым и непрямым методами сушки должен определяться на основе гидрофильных свойств, температуры плавления, точки росы, влажности, теплопроводности и размера производственной партии пластика. Сочетание этих двух методов является эффективным способом сушки материалов.

2.2 Шнековая комбинация и технология подачи

В оборудовании для формования модифицированных пластмасс шнековая конструкция является основным компонентом. Цикл формования состоит из таких этапов, как подача, плавление, смешивание и дегазация. Различные материалы, рецептуры, свойства, процессы формования и этапы процесса требуют разных винтовых конструкций и локальных структурных комбинаций для удовлетворения потребностей, что требует систематических исследований и проверки инженерной практики.

2.3 Технология обработки поверхности наполнителем

В процессе модификации пластика добавляются различные полярные неорганические наполнители. Однако их совместимость с неполярными органическими материалами плохая. Такие методы модификации, как интеркаляция порошков, механическое воздействие и химическая инкапсуляция, используются для улучшения совместимости и производства высокоэффективных продуктов.

2.4 Технология контроля цветовой разницы и внешнего вида

Сочетание научных инструментов, таких как компьютеры, и опыта операторов используется для подбора цвета пигментов, проверки белизны и черных пятен, а также применения методов фильтрации для удаления примесей, в результате чего получается широкий ассортимент высококачественной продукции с насыщенными цветами.

III. Технология модификации пластмасс и неразрушающего контроля и их применение

В XXI веке гармоничное сосуществование человека и природы становится глобальной проблемой, которую человечество должно решить вместе. Благодаря технологическим инновациям и изменениям в моделях развития различные отрасли промышленности переходят к экологически чистому, энергосберегающему, экологически чистому, пригодному для вторичной переработки и вторичной переработки развитию. Высокопроизводительные технологии модификации материалов постоянно появляются.

1. Технология модификации графена

Графен, извлеченный и полученный из графита лауреатами Нобелевской премии по физике Андреем Геймом и Константином Новоселовым, представляет собой новый двумерный углеродный кристаллический материал, состоящий из одного слоя атомов углерода. Это самый тонкий из когда-либо обнаруженных материалов, его толщина составляет около 0,335 нм. Полимерные пластики, модифицированные графеновой технологией, обладают превосходными свойствами, такими как высокая термостойкость, коррозионная стойкость, высокая твердость, барьерные свойства, а также высокие механические и электрические характеристики. Некоторые ученые провели углубленные исследования методов обработки, характеристик и неразрушающего контроля пластиков, модифицированных графеном.

Более того, некоторые ученые считают, что в технологии модификации графена необходимо решить множество проблем, таких как управляемость складывания слоев, укладки, агрегации, хорошая совместимость, а также высокое качество, низкая стоимость и другие проблемы.

Камбодж, Саураб и другие ученые систематически обобщили последние результаты исследований графеновой технологии, включая методы получения композитных материалов на основе графена, а также их разработку и применение в фотокатализаторах, суперконденсаторах и литий-ионных батареях.

После того, как графен образует композиты, характеристики нанометаллооксидных материалов значительно улучшаются, эффективно разлагая органические загрязнители в сточных водах и находя более широкое применение в фотокатализе. Графен также считается отличным материалом для суперконденсаторов, предлагающим большой потенциал для разработки высокопроизводительных электромобилей. Литий-ионные батареи, изготовленные из графеновых композитных материалов в качестве анодных материалов, имеют низкую скорость саморазряда, высокую плотность энергии и длительный срок службы.

Технология модификации графена также вызвала интерес исследователей в области хранения энергии, химических датчиков, электроники и здравоохранения.

2. Технология модификации углеродного волокна

Углеродное волокно, известное как «черное золото» XXI века, обладает превосходными свойствами, такими как высокий модуль упругости, удельная прочность, сопротивление ползучести и усталостная устойчивость к коррозии. Он служит армирующим материалом для матриц из модифицированных смол. Армированные термопластами материалы характеризуются возможностью вторичной переработки, быстрой формовкой, ударопрочностью и простотой ремонта, а также имеют многообещающие перспективы применения в сферах транспорта, судоходства, аэрокосмической промышленности и медицинского оборудования.

Прочность, модуль упругости, характеристики межфазного соединения и комплексные свойства углеродного волокна различаются в зависимости от типа. Поверхность углеродного волокна обладает инертными и неполярными характеристиками, и исследования как внутри страны, так и за рубежом направлены на улучшение его адгезии к матрице смолы посредством методов модификации, тем самым улучшая характеристики и расширяя области его применения.

Такие ученые, как Чжан Икай и Ли Ган, обобщили методы модификации поверхности углеродного волокна, которые разделены на химические и физические методы.

Химические методы включают поверхностное окисление и прививку, которые обладают преимуществами высокой скорости реакции и значительного эффекта. Они могут повысить шероховатость поверхности и улучшить микроскопические характеристики, тем самым улучшая прочность межфазного соединения. Однако процесс химической модификации может легко повредить внутреннюю структуру волокна, что приведет к снижению прочности, и это проблема, которую необходимо решить.

Физические методы включают нанесение покрытий и плазменную обработку, преимущества которых заключаются в гибкости, простоте управления и отсутствии загрязнения. Однако они требуют высоких стандартов для производственного оборудования и существенно не улучшают свойства поверхности. Их нельзя применять в ситуациях, требующих высоких характеристик поверхности, что ограничивает развитие этой технологии.

3. Технология неразрушающего контроля модифицированных пластмасс

Сложность и нестабильность производственных процессов, а также влияние изменений окружающей среды в процессе эксплуатации могут привести к различным видам повреждений, таким как расслоение, пористость, обрыв волокон и морщины, которые существенно влияют на механические свойства материалов. Технология ультразвукового неразрушающего контроля, благодаря своей портативности, простоте в эксплуатации и высокой эффективности обнаружения, широко используется в области проектирования продукции, обнаружения повреждений готовой продукции, оценки качества и оценки срока службы.

Такие ученые, как Ян Хунцзюань, систематически обобщили технологии ультразвукового неразрушающего контроля, основанные на объемных или направленных волнах, такие как C-сканирование, фазированная решетка, лазерный ультразвук, воздушная связь и волоконно-оптический ультразвук, а также алгоритмы визуализации диагностики повреждений для достижения визуализация морфологии повреждений. Соответствующий метод неразрушающего контроля выбирается в зависимости от плотности, толщины, упругих констант и параметров преобразователя испытуемого образца. Перспективы исследований включают построение массивных моделей акустического поля для материалов, модифицированных углеродным волокном, алгоритмов визуализации повреждений, интеллектуальных систем мониторинга изображений, стандартов количественной оценки повреждений, диагностической оценки и прогнозирования срока службы.

IV. Рекомендации по разработке модифицированных пластмасс и технологии неразрушающего контроля

(1) Улучшить промышленную систему, систему стандартов и систему прав интеллектуальной собственности на модифицированные пластмассы.

(2) Теоретические исследования и исследования практического применения модификации пластика должны способствовать и совершенствовать друг друга. В настоящее время модифицированные материалы в основном сосредоточены на теоретических исследованиях и общих областях продукции, в то время как прикладные исследования, связанные с процессом производственной практики, такие как обучение талантов, производство оборудования, разработка формул и разработка процессов, все еще нуждаются в усилении.

Для дальнейшего повышения степени конвертации результатов научных исследований в интеллектуальную собственность и руководства реальным производством необходимо усилить научно-исследовательскую работу и переработку производства высокоэффективных модификаторов, новых материалов и изделий. Это будет способствовать развитию китайской индустрии модификации пластика в направлении безопасности, экологичности, защиты окружающей среды, легкой функциональности и экологического интеллекта.

(3) С точки зрения технологии неразрушающего контроля и алгоритмов визуализации необходимо дальнейшее построение моделей акустического поля и алгоритмов визуализации повреждений для материалов, модифицированных углеродным волокном. Установите стандарты количественной оценки повреждений, диагностической оценки и прогнозирования срока службы, а также разработайте интеллектуальные системы визуализации для мониторинга, чтобы сделать оборудование неразрушающего контроля более портативным, простым в эксплуатации, более точным и эффективным.

В. Заключение

Активное развитие модифицированных пластмасс обеспечивает мощную техническую поддержку разнообразному развитию таких отраслей, как бытовая техника, автомобили, аэрокосмическая промышленность, высокоскоростные железные дороги, корабли, офисное оборудование, электроинструменты и механическое строительство. Однако эти отрасли также устанавливают более высокие технические требования к разработке рецептур, исследованиям и разработкам, модификациям процессов формования и оборудованию для модифицированных пластмасс. Таким образом, изучение технологии формования модификации пластмасс имеет положительное значение для содействия развитию, преобразованию и модернизации всей пластмассовой промышленности.

В связи с быстрым развитием модифицированных пластмасс и растущими технологическими потребностями различных отраслей промышленности компания YINSU Flame Retardant стремится развивать область огнестойкости модифицированных пластмасс. Мы признаем важность сотрудничества с отраслью для продвижения безопасных, экологичных, экологически чистых, легких, функциональных и экологически умных продуктов.

YINSU стремится инвестировать в исследования и разработки для создания инновационных огнезащитных решений, соответствующих строгим стандартам современного применения. Наше внимание сосредоточено на разработке безгалогенных, экологически чистых антипиренов, которые улучшают характеристики модифицированных пластмасс без ущерба для безопасности и экологической устойчивости.

Предоставляя высокоэффективные огнезащитные решения, YINSU внесет значительный вклад в индустрию модификации пластмасс и поддержит переход к более экологичным и эффективным материалам. Наша приверженность инновациям и совершенству побудит нас разрабатывать продукты, которые не только соответствуют, но и превосходят ожидания развивающегося рынка.