1. Úvod
Inžinierske plasty, vďaka ich vynikajúcim mechanickým vlastnostiam, tepelným odporom a rozmerovej stabilite, sa široko používajú v automobilovom priemysle, elektronike, domácich spotrebičoch, leteckom a lekárskom aplikáciách. Vďaka priemyselným vylepšeniam a stále zložitejším aplikačným prostrediam sa tradičné inžinierske plasty snažia splniť určité požiadavky na výkon, ako sú nedostatočná sila, obmedzená vysoká teplota odporu a zlá spomaletnosť horenia. Na riešenie týchto výziev sa objavili modifikované inžinierske plasty. Úpravy inžinierskych plastov prostredníctvom fyzikálnych alebo chemických prostriedkov, ako sú posilnenie, spevnenie, spomalenosť horenia, elektrická vodivosť a tepelná vodivosť, nielen významne zlepšujú ich výkon, ale tiež rozširujú svoje aplikácie a stávajú sa kľúčovým smerom rozvoja v odvetví materiálov.
2. Kľúčové vylepšenia výkonu v Upravené inžinierske plasty
Zlepšenie mechanických vlastností
Posilňovacia pevnosť a tuhosť: Bežnou metódou je pridanie sklenených vlákien (GF), uhlíkových vlákien (CF) alebo minerálnych výplne. Tieto zosilnenia účinne zlepšujú pevnosť v ťahu, ohybový modul a rozmerovú stabilitu plastov. Napríklad nylon vystužený sklenenými vláknami (PA-GF) sa široko používa v automobilových kapucňach a prevodových stupňoch. Zlepšenie odolnosti proti húževnatosti a nárazu: Pepnutie gumy (ako je EPDM a EPR), modifikácia kopolymerizácie alebo miešanie s elastomérmi môže zlepšiť plastickú krehkosť, zvýšiť účinnosť nárazu a zvýšiť výkon pri nízkych teplotách a v náročnom prostredí.
Optimalizácia tepelného výkonu
Zlepšenie rezistencie na vysokej teplote: návrh molekulárnej štruktúry, zavedenie aromatických kruhových štruktúr a pridanie vysoko tepelných plniv môže významne zvýšiť teplotu tepelného skreslenia (HDT) plastov. Napríklad PPS a Peek sa široko používajú v špičkovej elektronike a leteckom priestranstve.
Zvýšenie tepelnej vodivosti: Pridanie tepelne vodivých výplne, ako je kovový prášok, nitrid kremíka a grafén, môže zlepšiť tepelnú vodivosť plastov, čo umožňuje ich použitie v aplikáciách, ako je LED osvetlenie a systémy chladenia batérie.
Spomalenosť
Spomaľovače horenia na báze halogénu: Aj keď sú účinné, predstavujú environmentálne obavy a v súčasnosti sa používajú.
Retardanty horenia bez halogénu: spomaľovače horenia na báze fosforu, dusíka a anorganického hydroxidu sú retardéry ekologickejšie a spĺňajú nariadenia EÚ, ako sú ROHS a dosah. Materiály s modifikovanými plameňmi sú obzvlášť dôležité v sektoroch elektroniky a automobilových interiérov. Elektrické vlastnosti
Izolácia: Prostredníctvom čistenia a použitia špecializovaných výplne môžu plasty udržiavať vynikajúce izolačné vlastnosti a používajú sa v elektrických krytoch a komponentoch motorickej izolácie.
Vodivé vlastnosti: Pridaním uhlíkových nanorúrok (CNT), grafénu alebo kovových vlákien sa môžu na elektronickú a elektrickú ochranu vyrábať vodivé alebo antistatické modifikované plasty.
Ochrana a udržateľnosť životného prostredia
Modifikované plasty založené na bio: Napríklad inžinierske plasty založené na PLA, po posilnení a modifikácii spomaľovača horenia, môžu čiastočne nahradiť petrochemické inžinierske plasty.
Recyklovateľnosť a modifikácia s nízkym obsahom VOC: Prostredníctvom spomaľovania horenia bez halogénu, prísady bez ťažkých kovov a technológie fyzického miešania sú modifikované inžinierske plasty viac v súlade so zelenými environmentálnymi trendmi.
3. Typické aplikácie modifikovaných inžinierskych plastov
Automobilový priemysel
Ľahká váha: Automobilové diely postupne nahrádzajú kovy plastmi, aby sa znížila hmotnosť vozidla a zlepšila spotrebu paliva. Napríklad PA a PBT vystužené zo sklenených vlákien sa široko používajú v kapucňach motora, sací potrubia, kľučky dverí atď.
Nové energetické vozidlá: Moduly batérií, nabíjacie porty a ľahké telá vozidiel všetky kladú vyššie požiadavky na plameňové, rezistentné a tepelne vodivé plasty. Elektronika a elektrická energia
Vysoko odolné voči tepelne, opätovným plameňom a izolačným modifikovaným plastom sú primárne materiály pre elektrické spínače, zásuvky, káblové puzdrá a elektronické kolesá zariadení.
Vďaka rozvoju 5G a nového energetického priemyslu sa rýchlo rastie dopyt po vysokofrekvenčných, nízko-disektických konštantách (DK) a nízkych disektických stratách (DF).
Domáce spotrebiče a spotrebný tovar
Modifikované inžinierske plasty vyvažujú estetiku, mechanickú pevnosť a trvanlivosť. Napríklad zliatiny ABS/PC sa široko používajú v televíznych krytoch, dverách chladničky a vysávačov.
Letectvo
Vysoko výkonné modifikované inžinierske plasty, ako sú PEEK a PPS, udržiavajú stabilný výkon vo vysokoteplotných, vysokotlakových a vysoko korozívnych prostrediach, čo významne znižuje štrukturálnu hmotnosť lietadiel.
Zdravotníctvo
Modifikované materiály, ako sú PC a POM, sa používajú v chirurgických prístrojoch a systémoch na dodávanie liečiv, ktoré sú uprednostňované pre ich vysokú čistotu, odolnosť proti sterilizácii a biokompatibilitu.
4. Trendy budúceho vývoja
Multifunkčná integrácia: Budúce modifikácie sa nielen zameriavajú na zlepšenie jediného výkonu, ale budú sa venovať aj komplexnej rovnováhe mechanických, plameňových, rezistentných, tepelne vodivých a elektrických vlastností rezistentných na oheň. Nanotechnológia a inteligentné výplne: Pridanie nanomateriálov (ako je grafén, CNT a nanosilikón) nielen významne zlepšuje výkon, ale tiež potenciálne dodáva inteligentné funkcie (ako je samoliečba a snímanie).
Zelený a trvalo udržateľný rozvoj: Modifikované inžinierske plasty založené na biologických materiáloch sa stanú dôležitou alternatívou k tradičným petrochemickým plastom.
Nákladová efektívnosť a škálovateľnosť: Zlepšenie výkonnosti pri znižovaní nákladov a dosiahnutí rozsiahlych aplikácií sú kľúčom k budúcej industrializácii.
