塑料，為什么要改性？

作者:   發(fā)布時(shí)間:2018/5/24 9:45:52   瀏覽次數(shù):4687

何謂塑料改性？

塑料改性是將通用樹脂通過(guò)物理的、化學(xué)的、機(jī)械的方法，改善或增加其功能，在電、磁、光、熱、耐老化、阻燃、機(jī)械性能等方面達(dá)到特殊環(huán)境條件下使用的功能。從原料樹脂的生產(chǎn)到多種規(guī)格及品種的改性塑料母料，為了降低塑料制品的成本，提高其功能性，都會(huì)存在塑料改性技術(shù)。 

改性的目的是什么？

塑料表面改性的目的主要可分為兩大類：一類是直接應(yīng)用的改性，另一類是間接應(yīng)用的改性。

（1）直接應(yīng)用的塑料表面改性直接應(yīng)用改性是指可以直接獲得應(yīng)用的一些改性，具體有表面光澤度、表面硬度、表面耐磨性及摩擦性、表面防老化、表面阻燃、表面導(dǎo)電及表面阻隔等。塑料表面這方面的改性近年來(lái)開發(fā)應(yīng)用很快，如在塑料阻隔改性方面，表面阻隔改性占有很重要的地位。

（2）間接應(yīng)用的塑料表面改性間接應(yīng)用改性是指為直接應(yīng)用打基礎(chǔ)的一些改性，具體如為改善塑料的粘接性、印刷性及層化性等而進(jìn)行的提高塑料表面張力的改性。例如，以塑料電鍍?yōu)槔?，未?jīng)表面處理的塑料品種只有ABS的鍍層牢度能達(dá)到要求；尤其聚烯烴類塑料品種，鍍層牢度十分低，必須進(jìn)行表面改性以提高與鍍層的結(jié)合牢度，方可進(jìn)行電鍍處理。

改性改的是什么性？

塑料改性有其目的，每種需求目的所使用的改性方法均有不同。這里介紹幾種常遇到的改性需求及其使用的改性方法。

改變塑料的密度

（1）降低塑料密度

說(shuō)降低密度可能你清楚，但是換個(gè)說(shuō)法你就明白了：讓塑料變輕。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。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(duì)密度只能達(dá)到0.5左右。塑料發(fā)泡制品的密度變化范圍很廣范，相對(duì)密度最低可達(dá)到10-3。

（2）提高塑料密度

提高塑料的密度是使原樹脂相對(duì)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。添加重質(zhì)填料提高塑料的密度方法主要的填料有金屬粉、重質(zhì)礦物填料；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(dá)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。

塑料的透明性改進(jìn)

關(guān)于塑料的透明性，在之前的文章中有所介紹，這里只簡(jiǎn)單介紹一下。改進(jìn)塑料透明性的原理是利用晶體與透明性的關(guān)系。塑料的透明性大小與其制品的結(jié)晶度大小和結(jié)晶結(jié)構(gòu)有關(guān)，通過(guò)控制制品的不同形態(tài)結(jié)構(gòu)，可以改善其透明性。

衡量一種材料的透明性好壞，有許多性能指標(biāo)都需要考慮。常用的指標(biāo)有：透光率、霧度、折光指數(shù)、雙折射及色散等。在上述指標(biāo)中，透光率和霧度二個(gè)指標(biāo)主要表征材料的透光性，而折光指數(shù)、雙折射及色散三個(gè)指標(biāo)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(biāo)優(yōu)異且均衡。

常用的改變晶型方法有：

①控制結(jié)晶質(zhì)量，例如晶型、球晶含量、晶體尺寸、晶體規(guī)整性的控制；

②提高折射率，主要是通過(guò)加入不影響透明性的高折射率有機(jī)物或無(wú)機(jī)物來(lái)提高；

③降低雙折射，可通過(guò)控制加工中的取向，即降低取向度而達(dá)到降低雙折射的目的。

④添加改進(jìn)塑料的透明性，是指在透明樹脂中加入小分子物質(zhì)，從而改善其透明性的方法。利用這種方法可提高透光率、折射率，降低雙折射。

⑤添加成核劑，是增大透明樹脂透光率最有效的一種方法。成核劑是一種可以促進(jìn)結(jié)晶的小分子物質(zhì)。它在樹脂中可以起到晶核的作用，使原有的均相成核變成異相成核，增加結(jié)晶體系內(nèi)晶核的數(shù)目，使微晶的數(shù)量增多，球晶數(shù)目減少，從而使晶體尺寸變細(xì)，樹脂的透明性提高。

⑥添加高折射率無(wú)機(jī)物

⑦添加能降低雙折射的物質(zhì)

⑧添加抗霧劑

塑料的硬度和柔性改進(jìn)

（1）添加改進(jìn)塑料的硬度是指在塑料中加入硬質(zhì)添加劑的一種改性方法。常用的硬度填加劑為剛性無(wú)機(jī)填料及纖維。

（2）塑料的表面硬度改進(jìn)方法是指只改善塑料制品外表的硬度，而制品內(nèi)部的硬度不變。這是一種低成本的硬度改進(jìn)方法。這種改性方法主要用于殼體、裝飾材料、光學(xué)材料及日用品等。這種改性方法主要包括涂層、鍍層及表面處理三種方法。

（3）共混與復(fù)合改進(jìn)塑料的硬度：①塑料共混改進(jìn)方法即在低硬度樹脂※※混高硬度樹脂，以提高其整體硬度。常見的共混樹脂有：PS、PMMA、ABS及MF等，需要改性的樹脂主要為PE類、PA、PTFE及PP等。②塑料復(fù)合改進(jìn)硬度的方法即在低硬度塑料制品表面上復(fù)合一層高硬度樹脂。此方法主要適合于擠出制品，如板、片、膜及管材等。常用的復(fù)合樹脂為PS、PMMA、ABS及MF等。

（4）添加增塑劑改進(jìn)塑料的柔性：增塑劑的主要作用是改善樹脂的加工性，即降低加工溫度，改善加工流動(dòng)性。但其加入到相關(guān)的樹脂中，還可以賦予制品以柔性。適用于增塑劑進(jìn)行改進(jìn)柔性的樹脂有：PVC、PVDC、CPE、SBS、PA、ABS、PVA及氯化聚醚等。

塑料的加工性能改進(jìn)

塑料的加工過(guò)程是由塑料原料（樹脂+添加劑）變成具有一定強(qiáng)度制品的過(guò)程。熱塑性樹脂和熱固性樹脂其加工過(guò)程中所發(fā)生的變化不同。改進(jìn)塑料的加工性能主要集中在：提高樹脂的熱分解溫度；降低樹脂的熔融溫度；改善樹脂的加工流動(dòng)性；改善樹脂的熔體特性。常用改性方法是添加改性，添加增塑劑和潤(rùn)滑劑。增塑劑可提高聚合物塑性；潤(rùn)滑劑的作用是降低物料之間及物料和加工設(shè)備表面的磨擦力，從面降低熔體的流動(dòng)阻力，降低熔體粘度，提高熔體的流動(dòng)性，避免熔體與設(shè)備的粘附，提高制品表面的光潔度等。

塑料的增強(qiáng)

塑料的增強(qiáng)一般是添加補(bǔ)強(qiáng)填料和纖維。大部分常規(guī)填料直接添加到樹脂中，會(huì)引起塑料的拉伸強(qiáng)度下降。但有些經(jīng)過(guò)表面獨(dú)步一時(shí)的或直接添加的特殊填料不但不引起拉伸強(qiáng)度的下降，反而會(huì)在一定程度上提高拉伸強(qiáng)度，我們稱這類填料為補(bǔ)強(qiáng)填料。補(bǔ)強(qiáng)填補(bǔ)的增強(qiáng)改性遠(yuǎn)不及增強(qiáng)纖維，只可用于一些強(qiáng)度要求不太高的場(chǎng)合。塑料添加纖維增強(qiáng)方法是最常用且有效的增強(qiáng)方法。增強(qiáng)用纖維類材料是塑料用最主要的增強(qiáng)材料，其用量可占整個(gè)增強(qiáng)材料的90%以上。增強(qiáng)用纖維類材料包括纖維和晶須兩大類，具體品種主要有：無(wú)機(jī)類（如玻璃纖維、石棉纖維、碳纖維、晶須、石英纖維、石墨纖維及陶瓷纖維等）、有機(jī)類（如PAN纖維、聚乙烯纖維、PA纖維、PC纖維、PVC纖維及聚酯纖維等）、金屬類（如硼纖維及鋁、鈦、鈣等金屬晶須等）。

塑料的增韌一般是共混彈性體材料，常用彈性體增韌材料有：高抗沖擊樹脂，如CPE、MBS、ACR、SBS、ABS、EVA、改性石油樹脂（MPR）等；高抗沖擊橡膠，如乙丙橡膠（EPR）、三元乙丙橡膠（EPDM）、丁腈膠（NBR）、丁苯膠、天然膠、順丁膠、氯丁膠、聚異丁烯及丁二烯膠等。

塑料的熱學(xué)性能和阻燃性能改進(jìn)

影響塑料制品使用的熱學(xué)性能主要為耐熱溫度和耐低溫溫度。耐熱溫度主要可用熱變形溫度、馬丁耐熱溫度及維卡軟化點(diǎn)表示；而耐低溫溫度一般可用脆化溫度表示。在所有填料中，除有機(jī)填料外，大部分無(wú)機(jī)礦物填料都可明顯提高塑料的耐熱溫度。常用的耐熱填料有：碳酸鈣、滑石粉、硅灰石、云母、煅燒陶土、鋁礬土及石棉等。例如，云母的最高使用溫度可達(dá)1000攝氏度，是最有效的耐熱改性填料。另外，塑料的增強(qiáng)改變耐熱性效果比填充還要好，這主要是因?yàn)榇蟛糠掷w維的耐熱溫度十分高，熔點(diǎn)大都超過(guò)1500攝氏度。常用的耐熱纖維主要有：石棉纖維、玻璃纖維、碳纖維、晶須、聚酰胺纖維及丙烯酸酯纖維等。

大多數(shù)塑料的阻燃性都不是十分好，塑料配方中需要添加阻燃劑。阻燃劑，它是一類能夠阻止塑料引燃或抑制火焰?zhèn)鞑サ闹鷦?。此外，還需要添加抑煙劑輔助。

塑料成本降低

降低塑料的成本一直是廠家的追求，所以會(huì)使用一些改性方法降低成本。主要的方法有添加填料、共混廉價(jià)樹脂等。當(dāng)然，希望供應(yīng)廠家能夠在降低成本同時(shí)不要忘了性能的需要。

塑料的改性無(wú)非就是以上這些內(nèi)容，具體的實(shí)際改性過(guò)程是很復(fù)雜的，一方面是成本利益限制，另一方面是客戶需求，需要多種改性方法共同實(shí)現(xiàn)。