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技術解析 | 塑料也是合金么?

來源:廣州領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很清晰地區(qū)別出塑料和金屬來,很明顯一個是高分子材料(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。從這個意義上來說塑料和合金真是風馬牛不相及,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世紀初正式人工合成高分子材料以來,將近100年的時間中發(fā)明量達到了成千上萬種,理論上甚至可以是無窮的。但實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。就像純金屬的應用相當罕見一樣,一般也很少有單一化學結構的塑料應用,填充和共混改性的塑料也是最常見的。因為單一化學結構的塑料的缺點和優(yōu)點都非常明顯,例如PC是一種非晶體工程材料,具有特別好的抗沖擊強度、熱穩(wěn)定性、光學性能好、抑制細菌特性、阻燃特性以及抗污染性,可用來做玻璃替代品。雖然PC有很好的機械特性,但加工流動特性較差,最終產品抗疲勞強度差,容易產生應力開裂,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改性兩大類。物理改性是在保持塑料本身化學結構不變的同時,添加填料(無機物/有機物/納米材料);添加化學添加劑(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)。化學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,來調控材料的結構和性能:化學交聯(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,那共混改性是在塑料中混入高分子物質。詳細來講,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構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,有時也稱為塑料合金(因為兩種或兩種以上聚合物是用物理或化學方法制得的多組分聚合物,它們的結構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,并降低了制造成本,如PC/PA合金中,PC主要貢獻高耐熱性,較好的韌性和沖擊強度,高強度、阻燃性,PA則能改進可成型性,表觀質量,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用

塑料改性的原理看似簡單,真正考驗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)中這也是項不小的考驗。因為高分子材料的特性就是容易在加工過程中發(fā)熱,由Tg點(玻璃化轉變溫度)轉化至Tm(粘流態(tài)轉變溫度),樣品由可分散的疏松狀態(tài)變?yōu)檎承詷O大,非常容易團聚的狀態(tài)。如何快速安全地處理樣品至需要的細度,穩(wěn)定輸出不團聚,最后還能維護好設備,不會使用中宕機,都是對粉碎設備的高要求。


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ZM300+自動進樣DR100+旋風收集裝置


德國Retsch 新一代超離心粉碎儀ZM300,最高轉速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,并可外接旋風收集裝置,在提升收集量的同時(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度。對于防重金屬污染的客戶痛點,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刀與篩網

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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 結果 100-120um 結果由MRB Camsizer X2 檢測

本應用介紹涉及到客戶研發(fā)項目,所用樣品和報告文字皆已做修改處理,但是實際效果確如圖所示。在處理高分子材料上來講,ZM300的“快、準、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、篩分等設備,可實現(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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