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塑料改性技术最新研究进展和热点研发应用领域

时间:2011-02-25来源:未知 作者:chem 点击:
塑料改性技术最新研究进展和热点研发应用领域 长纤维增强热塑性塑料( LFRT )是新型轻质高强度工程结构材料,因其重量轻、价廉、易于回收重复利用,在汽车上的应用发展很快。产品广泛应用于汽车(主要应用在汽车制件,尤其是车体下的挡风罩、汽车内饰件和一

 塑料改性技术最新研究进展和热点研发应用领域

 

  长纤维增强热塑性塑料( LFRT )是新型轻质高强度工程结构材料,因其重量轻、价廉、易于回收重复利用,在汽车上的应用发展很快。产品广泛应用于汽车(主要应用在汽车制件,尤其是车体下的挡风罩、汽车内饰件和一些结构件:保险杠、行李仓底板、蓄电池槽、车门、车身、座椅靠背、备胎架、发动机底座、仪表盘等。)、机械、电子电工、通讯、军工、体育器材、医疗器械等领域。

 

  长玻纤增强 PP 树脂。玻纤含量有 50 %和 65 %,玻纤长度有 12mm 和 25mm ,品种有自然色、黑色和其它染色。

  目前采取的技术路线:

  ① 熔体浸渍——粘度大

  ② 静电吸附 + 熔体浸渍——情况改善

  ③ 予聚体浸渍——较理想的方法

  ④ 玻纤和聚丙烯同时拉丝、复合

  存在问题:

  ① 工艺复杂

  ② 设备简单粗糙

  ③ 价格昂贵

  需要解决的关键问题:将基体树脂浸透每一个纤维。

 

  应用趋势:

  1 、代替金属零部件以节省成本、降低重量、减少能耗;

  2 、代替高价格的特种工程塑料;

  3 、取代热固性玻璃钢如氨基、不饱和聚酯、酚醛等,提高成型效率降低成本,符合环保要求。

  国内外生产厂家:

  近年来, LFRT 在国外得到了快速而广泛的应用。主要生产厂商有美国的 RTP 公司、 LNP 公司和德国 Ticona 公司等。

  在国内,由于工程塑料起步较晚,长纤增强技术方面大大落后于国外。主要生产厂家有:杰事杰、东华大学、广东金发和泰安玻纤厂,填补了国内长纤材料的空白。

  由于长 GF 增强 PP 的刚性、强度和耐热性均优于短 GF 增强,因此长 GF 增强 PP 将是增强型 PP 的发展趋势。

 

玉米粉制备生物可降解的聚乳酸

  “环保”是当今世界各国人民共同关注的主题,性能优异的环保材料的问世总让人感到无比欣喜。近年来,随着玉米塑料的出现,这个具有生物可降解性,对环境友好、对人体无害的环保材料顿时得到人们的青睐。

 

    发展生物降解塑料的良好时机

  2008 北京奥运会

  北京将借此机会重塑形象

  三大主题:绿色奥运、科技奥运和人文奥运

  2010 上海世博会

  已经开始长期规划

  政府支持

  政府对生物降解塑料和可再生资源显示出强烈的兴趣和意愿,但仍未找到良好的解决方案

  十五攻关: L- 乳酸和聚乳酸(特别是 “ 一步法 ” 聚乳酸)

  “ 863” 计划:农膜等的开发;

  国家中长期发展规划 :初步确定在聚乳酸 / 生物降解塑料 / 生物质能领域投资 11 亿美元;

  国家发改委:支持改性淀粉塑料企业,如天津丹海等。

  政府能以各种方式支持和推进生物降解塑料:减免税收、无息贷款等

  近期石油和塑料价格高涨

  必须寻求替代品

  聚乳酸的生产流程:

  玉米塑料是用玉米、秸秆为原料,经过微生物发酵得到乳酸,将乳酸再经过聚合反应,则得到可降解高分子材料 ——— 聚乳酸。

 

  聚乳酸的优势:

  1、完全生物降解,环保,健康

  2、以淀粉为原料可持续供应

  可持续供应性:减少化石燃料使用;使用天然安全的原料;采用绿色制造工艺;与现有固废管理系统相适应;可焚烧—清洁燃烧;可填埋—无渗滤液或有毒物质;可堆肥;可回收加工成单体或其它产品;为子孙后代创造良好的生活质量。

  3、符合循环经济原则

  4、不受油价影响:石油迟早用完;油价必定上涨;淀粉价格稳定。

 

  聚乳酸存在的缺点是:

  ( 1 )聚乳酸中有大量的酯键,亲水性差,降低了它与其它物质的生物相容性;

  ( 2 )聚合所得产物的相对分子量分布过宽,聚乳酸本身为线型聚合物,这都使聚乳酸材料的强度往往不能满足要求,脆性高,热变形温度低,抗冲击性差;

  ( 3 )降解周期难以控制;

  ( 4 )价格太贵,乳酸价格以及聚合工艺决定了 PLA 的成本较高。这都促使人们对聚乳酸的改性展开深入的研究。

 

  聚乳酸的改性:

  由于聚乳酸的上述缺点,使得目前通过对聚乳酸进行增塑、共聚、共混和复合等改性方法来改进聚乳酸的力学性能,改善其亲水性,并使其降解性能不受影响,从而能更好地满足生物医用以及环保的应用。

 

  1 、共聚改性

  共聚改性是目前研究最多的用来提高聚乳酸柔性和弹性的方法,其主旨是在聚乳酸的主链中引入另一种分子链,使得 PLLA 大分子链的规整度和结晶度降低。目前聚乳酸的共聚改性主要可以分为以下几个方面:

  己内酯( PCL ) / 聚氧化乙烯( PEO ) / 聚乳酸( PLA )三元共聚物

  聚乙二醇( PEG ) / 己内酯( PCL ) / 酸酯共聚物

 

  2 、共混改性

  共混改性是另一类可以改善材料的机械性能和加工性能,并且降低 PLA 成本的有效途径。最具代表性的共混改性的方法有:无机填料共混、纤维增强等。

 

  3 、增塑改性

  目前,广泛研究用生物相容性增塑剂例如柠檬酸酯醚、葡萄糖单醚、部分脂肪酸醚、低聚物聚乙二醇( PEG )、低聚物聚乳酸( OLA )、丙三醇来提高聚乳酸的柔韧性和抗冲击性能。对增塑后的聚乳酸进行热分析和机械性能表征研究其玻璃化转变温度( Tg )、弹性模量、断裂伸长率等的变化,从而来确定增塑剂的效能。大量研究结果显示:其中较有效的增塑剂是 OLA 和低分子量的 PEG ( PEG400 ),加入 20% ( wt )的 PEG400 和 OLA 可使得聚乳酸的玻璃化转变温度由原来的 58 ℃分别降低至 12 ℃和 18 ℃。

 

  4 、复合改性

  将聚乳酸与其它材料复合旨在解决聚乳酸的脆性问题,达到增强的目的,使其能满足于作为骨折内固定材料的用途。

 

  5 、扩链改性

  用 1.4- 丁二醇;己二醇;丁二酸酐;己二酸;对苯二甲酸等对其进行扩链改性。

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