現(xiàn)代工程塑料改性

第1章　工程塑料改性原理

1.1　概述

1.2　塑料填充改性

1.2.1　填料的特征、分類與物理性質(zhì)

1.2.2　常用填料

1.2.3　填料表面處理

1.2.4　表面處理劑

1.2.5　填充改性塑料的力學性能

1.3　塑料的共混改性

1.3.1　聚合物共混理論及改性技術的發(fā)展

1.3.2　聚合物一聚合物相容性

1.3.3　聚合物共混物的形態(tài)結構

1.3.4　共混改性塑料的界面層

1.3.5　塑料共混的增容

1.3.6　增韌理論

1.4　塑料的增強改性

1.4.1　熱塑性增強材料的性能特點

1.4.2　增強材料

1.4.3　玻璃纖維的表面處理

1.4.4　聚合物一纖維材料的界面

1.5　塑料的阻燃改性

1.5.1　聚合物燃燒過程與燃燒反應

1.5.2　鹵一銻系阻燃劑的阻燃機理

1.5.3　磷系、氮系阻燃劑的阻燃機理

1.5.4　膨脹阻燃及無鹵阻燃的阻燃機理

1.5.5　塑料的抑煙技術

1.5.6　成炭及防熔滴技術

1.6　塑料的化學改性

1.6.1　接枝與嵌段共聚改性

1.6.2　互穿聚合物網(wǎng)絡

1.6.3　等離子改性

1.6.4　表面化學改性

1.6.5　光接枝聚合改性

參考文獻

第2章　工程塑料改性設備與工藝

2.1　混合與混煉的基本概念

2.1.1　分布混合與分散混合

2.1.2　混合三要素

2.2　塑料改性通用設備

2.2.1　初混設備

2.2.2　間歇式熔融混合設備

2.3　混煉型單螺桿擠出機

2.3.1　單螺桿擠出機的螺桿結構

2.3.2　分離型螺桿的結構與混合特點

2.3.3　屏障螺桿的結構與特點

2.3.4　銷釘型螺桿

2.3.5　波狀螺桿

2.3.6　組合型螺桿

2.4　雙螺桿擠出機

2.4.1　結構

2.4.2　分類

2.4.3　嚙合同向旋轉雙螺桿擠出機輸送機理

2.4.4　雙螺桿擠出機的主要技術參數(shù)

2.4.5　嚙合同向旋轉雙螺桿擠出機的擠出過程

2.4.6　螺桿元件

2.4.7　嚙合同向平行雙螺桿配混料擠出機的料筒結構

2.5　往復式單螺桿混煉擠出機

2.5.1　工作原理

2.5.2　結構

2.5.3　工藝流程

2.5.4　性能特點

2.5.5　應用

2.6　行星式擠出機

2.7　FCM混煉機

2.8　塑料改性工藝流程

2.8.1　常用工藝流程

2.8.2　切粒方法的選擇

2.8.3　螺桿元件的組合

2.8.4　嚙合同向雙螺桿擠出機玻璃纖維增強塑料制備工藝流程

2.8.5　嚙合向雙螺桿擠出機填充改性的工藝流程

2.8.6　雙螺桿擠出機和單螺桿擠出機組成的雙階擠出機組

2.8.7　嚙合同向雙螺桿擠出機塑料共混工藝流程

2.9　塑料改性的工廠設計

2.10　反應擠出

2.10.1　反應擠出的原理和概念

2.10.2　反應擠出技術實施要點

2.10.3　塑料改性中反應擠出的類型

2.10.4　反應擠出就地增容

參考文獻

第3章 通用塑料的高性能化、精細化和功能化

第4章 尼龍的改性及應用

第5章 聚碳酸酯的改性與應用

第6章 聚甲醛的改性與應用 2100433B

本書首先從第1章“工程塑料改性原理”人手，講述了我國及世界工程塑料改性的發(fā)展現(xiàn)狀和前景，然后第2章對工程塑料改性的原理、設備、工藝和工廠設計進行了較為詳細的論述，使讀者在了解基本知識和原理后進入實用性很強的下列章節(jié)。第3章到第6章按工程塑料種類對目前在國民經(jīng)濟各行業(yè)大量應用的工程塑料進行了詳細的改性論述，同時加入了大量的應用實例，使讀者閱讀后能立刻在實際中應用。本書的最大特點是系統(tǒng)性強和實用性強，總結了作者20多年的塑料改性經(jīng)驗，加入了作者在研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化中投入實際應用的實用配方和工藝，特別是在家電、汽車、電子等領域的應用實例。本書作者在20多年的實踐中，積累了豐富的經(jīng)驗，許多工程塑料改性成果已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，并在家電、汽車、電子、通訊等行業(yè)實際應用，收到了很好的經(jīng)濟和社會效益。

塑料改性塑料改性方法

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。

塑料改性降低密度

降低塑料的密度是指通過適當?shù)霓k法，使塑料原有的相對密度下降，以適應不同應用場合的需要。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，最低相對密度只能達到0.5左右。塑料發(fā)泡制品的密度變化范圍很廣范，相對密度最低可達到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密度0.4—0.5左右。填料的相對密度大都比塑料大，比塑料相對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）　相對密度為0.4—0.7，主要用于熱固性樹脂；

b、 酚醛微珠　相對密度為0.1。

（2）有機填料類

a、 軟木粉　相對密度0.5，表觀密度0.05—0.06；

b、纖維粉屑、棉屑　相對密度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。可選用的輕質(zhì)塑料指相對密度為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。

塑料改性提高密度

提高塑料的密度是使原樹脂相對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。

塑料改性改進透明性

塑料的透明性是衡量一種材料的透明性好壞，有許多性能指標都需要考慮。常用的指標有：透光率、霧度、折光指數(shù)、雙折射及色散等。在上述指標中，透光率和霧度二個指標主要表征材料的透光性，而折光指數(shù)、雙折射及色散三個指標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。

結晶性樹脂的成型品內(nèi)部混雜有結晶部分和非晶部分，由于結晶時隨機性分子鏈會有規(guī)則地排列，因此樹脂體積會縮小。這種現(xiàn)象稱為“收縮”。

樹脂一旦固化，其分子鏈就會固定下來，且固體成型品中的結晶部分/非晶部分的比例也似乎不再變化。然而實際情況則是，成型品遇到某種程度的高溫時，非晶部分的分子鏈有時會重新排列，從而出現(xiàn)結晶現(xiàn)象。其結果，成型品體積縮小。這種現(xiàn)象稱為“后收縮”。后收縮容易導致尺寸變化、凹痕、翹曲等故障。

成型品的使用環(huán)境溫度偏高時容易導致后收縮。成型時的急冷固化有時會導致結晶不充分，從而容易引起后收縮。

要防止后收縮，應在實際使用成型品前使之充分結晶。具體來說，要在比使用成型品時的環(huán)境溫度高20℃左右的溫度環(huán)境下靜置2～3小時。這稱為“退火處理”。如果在退火處理后已處于尺寸公差內(nèi)，則通常不大會發(fā)生問題。

2、結晶性樹脂

樹脂材料多種多樣，“結晶性樹脂”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發(fā)生化學反應，并在固化后不再熔化的樹脂。熱塑性樹脂可進一步分為結晶性樹脂和非結晶性樹脂。

熔融時，樹脂的分子鏈隨機混雜并運動。樹脂冷卻后，分子鏈開始整齊排列，最終結晶部分與非結晶部分混雜在一起并固化。即便是結晶性樹脂有時也不會100%結晶，其中必然混雜有非結晶部分。另一方面，非結晶性樹脂則在(A)圖那樣的隨機狀態(tài)下固化。

根據(jù)其物理結構上的差異，結晶性樹脂和非結晶性樹脂的特點如下：

3、ISO和ASTM物理性質(zhì)的測定方法

隨著國際標準化的推進，國內(nèi)也大多用ISO規(guī)定的測量方法來作為標準。這和以前的ASTM的標準方法有多大區(qū)別呢？

ASTM和ISO的區(qū)別：以拉伸實驗為例來說明ASTM和ISO的區(qū)別

工程設計方案的選擇和實施，往往要受到社會、經(jīng)濟、技術設施、法律、公眾等多種因素的制約。解決現(xiàn)代工程技術問題，需要綜合運用多種專業(yè)知識。因此，現(xiàn)代工程技術人員不能滿足于專門知識和具體經(jīng)驗的縱向積累，必須廣泛汲取各類知識，建成有機的知識網(wǎng)絡，以便適應現(xiàn)代工程這一綜合性系統(tǒng)的要求。