改性工程塑料行业培训教程-5改性塑料的发展前景-Microsoft-PowerPoint-演示文稿

新材料行业——改性工程塑料培训教程—（5）改性塑料的发展前景

芜湖

新材料有限公司WUHUNIOUMAITE

NewMaterialTechnologyCentre改性塑料什么是改性塑料？改性塑料就是给塑料改变一下性质。在通用塑料和工程塑料的基础上，通过物理、化学、机械等方式，经过填充、共混、增强等加工方法，改善塑料的性能或增加功能，对塑料的阻燃性、强度、抗冲击性、韧性等机械性能得到改善和提高，使得塑料能适用在特殊的电、磁、光、热等环境条件下。改性塑料普通塑料改性2010-2015年中国改性塑料市场需求（百万吨）2010年，中国对改性塑料的需求量超过500万吨，预计在未来5-10年内，改性塑料市场需求将保持10%的年增长率，预计2015年改性塑料需求总量将达到1040万吨。改性塑料的需求量塑料改性的意义：1、提高塑料产品的功能——获得具有独特功能新型高分子化合物为了满足某种用途的要求，如耐老化、阻燃、抗静电等。开发一种全新结构的高分子化合物有时是不可能的，有时则可能耗资巨大，而采用塑料改性技术则可轻而易举的解决。3、价格优势——降低塑料制品的成本：由于塑料原材料——树脂价格的持续高涨、竞争日趋激烈。塑料改性能够在保证使用性能要求的前提下降低塑料制品的成本。因此通过塑料改性技术，尽可能降低原材料费用，将会使总成本显著下降，从而给生产企业带来巨大经济效益。2、拓宽塑料的应用面——“以塑代钢、以塑代木”“以塑代钢”在很多行业都已显现出来，而现阶段要找出一种大规模替代塑料制品的材料几乎是不可能的。通过改性的塑料部件不仅能够达到一些钢材的强度性能，还具有质轻、色彩丰富、易成型等一系列优点。4、提高塑料产品技术含量——增加附加值；例如：刚性粒子增韧，同时实现材料的高韧性和高刚性。措施：将经过特殊表面处理的无机矿物颗粒在填充到塑料中后，使填充材料获得与加入橡胶或热塑性弹性体相同水平的增韧效果，但材料的刚性与模量并未受到较大影响，远远高于橡胶或热塑性弹性体改性的材料，具有极为重要的应用价值。

改性塑料是涉及面广、科技含量高、能创造巨大经济效益的一个塑料产业领域。

塑料改性技术将是塑料工业发展的必然途径，是新材料可持续发展的创新点和动力源。塑料改性技术的应用范围为了降低塑料制品的成本，改善性能，提高功能，都离不开塑料改性技术。

塑料改性的应用范围也很广泛,几乎所有塑料的性能都可通过改性方法得到改善。如塑料的外观、透明性、密度、精度、加工性、机械性能、化学性能、电磁性能、耐腐蚀性能、耐老化性、耐磨性、硬度、热性能、阻燃性、阻隔性等方面。1、从原料树脂的生产到从多种规格及品种的改性塑料母料的生产；2、应用于几乎所有的塑料制品的原材料与成型加工过程中。塑料改性方法化学改性：在聚合物分子链上通过化学方法进行嵌段共聚、接枝共聚、交联与降解等反应，或者引入新的官能团而形成特定功能的高分子材料。物理改性：原则上不发生化学反应，主要是物理混合过程。在物理改性过程中往往也伴随有化学反应的发生。近些年来，随着改性技术的进步与发展，化学改性也越来越受到人们的重视。塑料改性化学改性交联与降解嵌段共聚,接枝共聚,物理改性填充改性共混改性塑料主要改性技术手段:填充：通过给普通塑料加入无机矿物（有机）粉末，改善塑料材料的刚性、硬度、耐热性等性能。填充剂种类繁多，其特性也极复杂，

塑料常用填充剂有机填料无机填料纤维素类木粉陶土、滑石、硅藻土、二氧化硅、蒙脱土碎布金属、金属氧化物织物纤维石棉纸张炭黑热固性树脂中空球碳酸钙塑料填充剂(fillerforplastics)的作用：

塑料增量填充剂应具备的特性：(1)化学性质不活泼，呈惰性，不与树脂及其他助剂发生不良反应；(2)不影响塑料的耐水性、耐化学药品性、耐候性、耐热性等；(3)不降低塑料的物理性能；(4)可以大量填充；(5)相对密度小，对制品的密度影响不大；(6)价格相对低廉。塑料填充剂增量填充剂(或增量剂)增强填充剂(或增强剂)提高塑料加工性能、改进物化性质、增加容积、降低成本。增强：增强原理：增强材料具有较高的强度和模量，树脂具有许多固有的优良物理、化学(耐腐蚀、绝缘、耐辐照、耐瞬时高温烧蚀等)和加工性能。树脂与增强材料复合后，增强材料可以起到增进树脂的力学或其他性能，而树脂对增强材料可以起到粘合和传递载荷的作用，使增强塑料具有优良性能增强材料(纤维状)金属材料非金属材料高分子材料：芳香族聚酰胺纤维玻璃纤维碳纤维石棉纤维硼纤维2、效果：可以明显改善材料的刚性、强度、硬度、耐热性，3、不良影响：但很多材料会导致表面不良和韧性明显降低。1、措施：通过在加入玻璃纤维、碳纤维等纤维状物质，增韧：有较多的材料韧性不够、太脆，可以通过加入韧性较好的材料或者超细无机材料，增加材料韧性和低温使用性能。常用增韧剂：多为马来酸酐接枝相容剂：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA)、氯化聚乙烯(CPE)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性(SBS)、三元乙丙橡胶(EPDM)......，都是用于塑料特别是工程塑料上效果显著的增韧剂。

颗粒塑料增韧剂液体透明塑料增韧剂增韧剂：为了降低塑料硬化后的脆性提高其冲击强度和延伸率而加入树脂中的一种添加剂。阻燃：在较多的场合，要求材料有阻燃性，比较常用的场合是电子电器，汽车行业也有阻燃要求，但一般较低。阻燃可以通过加入阻燃剂实现。大多数塑料具可燃性。随着塑料在建筑、家具、交通、航空、航天、电器等方面的广泛应用，提高塑料的阻燃性已成为十分迫切的课题。阻燃剂：又称难燃剂，耐火剂或防火剂：赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂；它们大多是元素周期表中第ⅤA(磷)、ⅦA(溴、氯)和ⅢA(锑、铝)族元素的化合物；具有抑烟作用的钼化合物、锡化合物和铁化合物等亦属阻燃剂的范畴主要适用于有阻燃需求的塑料，延迟或防止塑料尤其是高分子类塑料的燃烧。使其点燃时间增长，点燃自熄，难以点燃。阻燃剂添加型阻燃剂无机阻燃剂、卤系阻燃剂(有机氯化物和有机溴化物)、磷系阻燃剂(赤磷、磷酸酯及卤代磷酸酯等)氮系阻燃剂......含反应性官能团反应型阻燃剂有机卤有机磷

阻燃剂（按成分分类）类型无机阻燃剂有机阻燃剂主要成分氢氧化铝、氢氧化镁、氧化锑、硼酸锌、赤磷等卤代烃、有机溴化物、有机氯化物、磷酸酯、卤代磷酸酯、氮系阻燃剂、氮磷膨胀型阻燃剂等工程塑料用阻燃剂氢氧化镁六溴环十二烷

阻燃剂（按类型分）类型添加型反应型主要成分氢氧化铝、氢氧化镁、氧化锑、硼酸锌、赤磷、磷酸酯和含卤磷酸酯、卤代烃、含阻燃元素的单体：用于聚酯的卤代酸酐；用于环氧树脂的四溴双酚A；用于聚氨酯的含磷多元醇优点使用方便、适应性强对塑料性能的影响较小缺点添加量达10%～30%，影响塑料的性能阻燃原理1、吸热作用任何燃烧在较短的时间所放出的热量是有限的，如果能在较短的时间吸收火源所放出的一部分热量，那么火焰温度就会降低，辐射到燃烧表面和作用于将已经气化的可燃分子裂解成自由基的热量就会减少，燃烧反应就会得到一定程度的抑制。在高温条件下，阻燃剂发生了强烈的吸热反应，吸收燃烧放出的部分热量，降低可燃物表面的温度,有效地抑制可燃性气体的生成，阻止燃烧的蔓延。Al(OH)3阻燃剂的阻燃机理就是通过提高聚合物的热容，使其在达到热分解温度前吸收更多的热量，从而提高其阻燃性能。这类阻燃剂充分发挥其结合水蒸汽时大量吸热的特性，提高其自身的阻燃能力。2、覆盖作用在可燃材料中加入阻燃剂后，阻燃剂在高温下能形成玻璃状或稳定泡沫覆盖层，隔绝氧气，具有隔热、隔氧、阻止可燃气体向外逸出的作用，从而达到阻燃目的。如有机阻磷类阻燃剂受热时能产生结构更趋稳定的交联状固体物质或碳化层。碳化层的形成一方面能阻止聚合物进一步热解，另一方面能阻止其内部的热分解产生物进入气相参与燃烧过程。3、抑制链反应根据燃烧的链反应理论，维持燃烧所需的是自由基。阻燃剂可作用于气相燃烧区，捕捉燃烧反应中的自由基，从而阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止。如含卤阻燃剂，它的蒸发温度和聚合物分解温度相同或相近，当聚合物受热分解时，阻燃剂也同时挥发出来。此时含卤阻燃剂与热分解产物同时处于气相燃烧区，卤素便能够捕捉燃烧反应中的自由基，从而阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止。4、不燃气体窒息作用阻燃剂受热时分解出不燃气体，将可燃物分解出来的可燃气体的浓度冲淡到燃烧下限以下。同时也对燃烧区内的氧浓度具有稀释的作用，阻止燃烧的继续进行，达到阻燃的作用。塑料阻燃等级塑料阻燃等级：由HB，V-2，V-1，V-0，5VB向5VA逐级递增。HB：UL94标准中最低的阻燃等级。可燃性UL94等级——是应用最广泛的塑料材料可燃性能标准。它用来评价材料在被点燃后熄灭的能力。根据燃烧速度、燃烧时间、抗滴能力以及滴珠是否燃烧可有多种评判方法。测试样品厚度燃烧速度3—13毫米小于40毫米/分钟小于3毫米小于70毫米/分钟，或者在100毫米的标志前熄灭汽车内饰材料阻燃性能测试仪V-2，V-1，V-0，5VB，5VA阻燃标准等级测试方法火焰熄灭时间抗滴能力V-2样品进行两次10秒的燃烧在60秒内可以有燃烧物掉下，滴落的微粒可点燃棉花V-1样品进行两次10秒的燃烧在60秒内不能有燃烧物掉下，滴落的微粒不可点燃棉花V-0样品进行两次10秒的燃烧在30秒内不能有燃烧物掉下，滴落的微粒不可点燃棉花5VB样品进行五次5秒的燃烧60秒内滴落的微粒不可点燃棉花，块状样品允许被烧穿5VA样品进行五次5秒的燃烧30秒内滴落的微粒不可点燃棉花，块状样品不允许被烧穿耐寒（耐候）：一般指塑料在低温下的耐寒能力，由于塑料固有的低温脆性，使塑料在低温下变脆，所以像汽车里面的塑料件，一般要求耐寒。针对各种材料及不同使用情况制订了各种耐候性的测定方法，如各种老化试验，模拟天然的气候条件，进行试验。涂层耐候性试验又称大气曝晒试验，考核涂料本身对大气的耐久性。皮革耐候性可在模拟自然气候的耐候试验箱（或老化箱，加速耐候仪）内进行测定。耐候性：是指塑料制品因受到阳光照射,温度变化,风吹雨淋等外界条件的影响,而出现的褪色,变色，失去光泽,龟裂,粉化和强度下降等一系列老化的现象。紫外线照射是促使塑料老化的关键因素。紫外线加速耐候试验机塑料合金：塑料合金是利用物理共混或化学接枝、共聚的方法，将两种或多种材料制备成高性能、功能化、专用化一种新材料，达到改善一种材料的性能或兼具两种材料特性的目的。通用塑料合金：如PVC(聚氯乙烯)、PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PS(聚苯乙烯)合金，使用广泛，生产技术被普遍掌握，工程塑料合金：泛指工程塑料(树脂)的共混物，主要包括以PC、PBT、PA、POM(聚甲醛)、PPO、PTFE(聚四氟乙烯)等工程塑料为主体的共混体系，以及ABS树脂改性材料。PC/ABS合金的产量每年都以10%左右的速度增长，其增速在塑料领域中排在前列。目前，PC/ABS合金化研究已经成为高分子合金研究热点。塑料合金的应用领域：广泛用于汽车、电子、精密仪器、办公设备、包装材料、建筑材料等领域。它能改善或提高现有塑料的性能并降低成本，改性塑料的优势

改性塑料凭借优越的性价比在越来越多的下游领域得到应用，改性塑料的应用已经成为一种消费趋势，而这种趋势背后隐含了如下五种因素：

1、提高性能：塑料综合性能的提高为其下游领域的广泛应用提供了基础。

与其他材料相比，塑料得益于生产效率高、密度低等优势，具有更低的成本，单位体积塑料的成本仅为金属的十分之一左右。

2、降低成本：我国推行的“3C”强制认证制度，对目录内产品的安全性能进行了严格的规定，从而推动了阻燃塑料在家用电器、IT、通讯等领域的广泛应用。3、政府政策：传统塑料的优势改性塑料的优势密度小、耐腐蚀高强度、高韧度、高抗冲、耐磨、抗震4、消费升级：随着生活水平的提高，人们开始追求更加卓越的产品性能，要求家电等产品更加美观、安全、耐用，从而对上游的塑料行业提出更高的要求，要求其具有更好的加工性能、力学性能、耐用性和安全性。

5、技术因素：目前世界上已经发现1000多种聚合物，但真正有应用价值的只有几十种，开发新的聚合物不仅投资巨大，而且应用前景不明朗；相反，改性技术的成功开发不仅可以提高现有聚合物的性能以适应产业的需求，同时可使一些高价工程塑料的成本降低，成为发展塑料工业的有效途径。图表：改性塑料的主要细分类别、消费群体及市场应用情况大类细分消费群体具体应用阻燃树脂类阻燃高抗冲聚苯乙烯树脂、阻燃聚丙烯树脂、阻燃ABS树脂等电视机制造企业、电脑制造企业、办公电器（打印机、复印机、传真机等）企业、灯饰企业、电工企业、音响厂等制造各种产品的外壳、内部零件、周边器材（接插件、配电盘、插头）等强增韧树脂类耐候增韧PP专用料家电企业，汽车零部件企业等生产家电及汽车产品内部零件玻纤增强热塑性塑料电脑配件企业、机械零部件企业、电动工具企业、灯具企业等制造电脑配件、机械零部件、电动工具及灯具零部件塑料合金类PC合金产品电工企业、计算机制造企业、办公电器（打印机、复印机、传真机等）企业、汽车配件厂等生产汽车仪表面板、计算机和办公室自动化设备、电动工具外壳、蜂窝电话等PVC合金产品家电厂商、电子电器厂商等家电外壳、电器开关、电表外壳、灯饰材料、通讯网络、建材等聚酯合金产品等汽车、家电、电动工具等企业汽车零部件、家电零件、电动工具零件等功能色母类高抗冲聚苯乙烯增韧阻燃色母料电视机制造企业、音响厂等制造电子、电器产品的外壳等1、阻燃树脂类：

阻燃塑料产品可大大减少发生短路、过载、水浸等情况时产生火灾的风险。阻燃高抗冲聚苯乙烯阻燃聚丙烯阻燃ABS阻燃树脂类阻燃等级UL94V0级UL94V1级UL94V2级UL94HB级阻燃树脂类应用于：电视机制造企业电脑制造企业打印机、复印机、传真机等企业灯饰企业、电工企业、音响厂等。制造的产品:外壳、内部零件、接插件、配电盘、插头2、增强增韧树脂类：主要分为耐候增韧PP专用料、玻纤增强热塑性塑料等产品。1）耐候增韧PP专用料：耐候增韧PP专用料是一种具有工程塑料特性的聚丙烯新材料，具有低温韧性好、成型收缩率小、刚性高、耐候性强等优点，主要用于需耐气候、紫外线的户外环境。其主要消费群体有家电企业，汽车零部件企业等。2）玻纤增强热塑性塑料类：产品主要有玻纤增强AS/ABS、玻纤增强PP、玻纤增强尼龙、玻纤增强PBT/PET、玻纤增强PC、玻纤增强PPE/PPS等其主要消费群体有电脑配件企业、机械零部件企业、电动工具企业、灯具企业等。3、塑料合金类：主要分为PC合金、PVC合金以及聚酯合金等。

PC合金产品特点：冲击强度高、抗蠕变性、耐热、吸水率低，无毒、介电性优良等特点。PC合金应用：汽车仪表面板、计算机和办公室自动化设备、电动工具外壳、蜂窝电话等。

PVC/ABS合金：以PVC和ABS为基体，添加增韧剂、润滑剂、稳定剂、阻燃剂等多种改性剂生产而成，性能优势：优异的力学性能、耐候性能、加工流变性能，制品表面光泽好，注塑、挤出效果好，是一种性价比极为优异的合金材料。应用范围：可以替代阻燃耐候ABS、PC等，应用于家电外壳、电器开关、电表外壳、灯饰材料、通讯网络、建材等方面。聚酯合金：具有优异的机械性能（耐疲劳）、尺寸稳定性、耐化学试剂、耐环境应力开裂的能力，应用范围：汽车、家电、电动工具等领域。

4、功能色母类：主要是指高抗冲聚苯乙烯增韧阻燃色母料。高抗冲聚苯乙烯增韧阻燃色母料/高抗冲聚苯乙烯树脂1：2～1：30混合注塑电子、电器产品（电视机、音响、电子器件等）的外壳功能色