پلاستیک های مهندسی اصلاح شده: افزایش عملکرد و برنامه ها

1. مقدمه ای برای پلاستیک های مهندسی اصلاح شده

1.1 پلاستیک های مهندسی چیست؟

پلاستیک مهندسی یک کلاس از پلیمرهای ترموپلاستیک یا ترموزاسیون با کارایی بالا که دارای خاصیت مکانیکی ، حرارتی و شیمیایی برتر در مقایسه با پلاستیک های کالایی مانند پلی اتیلن یا پلی پروپیلن هستند. آنها برای مقاومت در برابر محیط های خواستار تر طراحی شده اند و اغلب به عنوان جایگزینی برای مواد سنتی مانند فلزات ، سرامیک و چوب مورد استفاده قرار می گیرند. ویژگی های اصلی پلاستیک های مهندسی شامل استحکام کششی بالا ، پایداری ابعاد عالی و مقاومت در برابر گرما و مواد شیمیایی است. مثالهای متداول شامل پلی کربنات (PC) ، نایلون (پلی آمید ، PA) ، پلیوکسی متیلن (POM) و پلی اتر اتترکتون (PEEK) است.

1.2 نیاز به اصلاح

در حالی که پلاستیک های مهندسی دارای خواص استثنایی هستند ، آنها همیشه برای برآورده کردن نیازهای خاص هر برنامه کافی نیستند. به عنوان مثال ، یک مؤلفه ممکن است برای یک قسمت خودرو ، مقاومت در برابر شعله برای الکترونیک یا روانکاری تقویت شده برای ماشین آلات در حال حرکت به استحکام بالاتری نیاز داشته باشد. بنابراین تکنیک های اصلاح برای تنظیم خاصیت پلاستیک به یک نیاز دقیق ضروری هستند و امکان ایجاد راه حل های مواد سفارشی را بدون ایجاد یک پلیمر کاملاً جدید از ابتدا فراهم می کنند. این فرایند ابزار آنها را گسترش می دهد ، عملکرد آنها را تقویت می کند و باعث می شود آنها برای طیف گسترده تری از کاربردها مقرون به صرفه تر شوند.

1.3 نمای کلی از تکنیک های اصلاح

اصلاح پلاستیک های مهندسی شامل تغییر خصوصیات پایه آنها از طریق روش های مختلف است. این تکنیک ها را می توان به طور گسترده ای به سه رویکرد اصلی طبقه بندی کرد:

• مخلوط کردن و آلیاژ: ترکیب دو یا چند پلیمر برای ایجاد یک ماده جدید با خصوصیات هم افزایی.

• تقویت: ترکیب عوامل تقویت کننده ، مانند الیاف یا ذرات ، برای بهبود خصوصیات مکانیکی.

• مواد افزودنی: معرفی مقادیر کمی از مواد مختلف برای تقویت خصوصیات خاص مانند مقاومت در برابر اشعه ماوراء بنفش یا رنگ.

2. انواع اصلاحات پلاستیک مهندسی

2.1 مخلوط پلیمر و آلیاژها

ترکیب پلیمر یک مخلوط فیزیکی از دو یا چند پلیمر است ، در حالی که یک آلیاژ ترکیبی است که پلیمرها از نظر شیمیایی یا جسمی سازگار هستند و در نتیجه یک ماده تک فاز ایجاد می شود. مخلوط کردن می تواند صفات مطلوب پلاستیک های مختلف ، مانند سختی یک پلیمر را با مقاومت حرارتی دیگری ترکیب کند و یک ماده برتر از هر یک از مؤلفه ها را ایجاد کند. یک مثال کلاسیک یک ترکیب PC/ABS (پلی کربنات/آکریلونیتریل بوتادین استایرن) است که قدرت تأثیر بالای PC را با پردازش ABS ترکیب می کند.

2.2 تقویت فیبر (به عنوان مثال ، فیبر شیشه ای ، فیبر کربن)

تقویت فیبر یکی از متداول ترین و مؤثرترین روش های اصلاح است. این شامل ترکیب الیاف با استحکام بالا در ماتریس پلیمر است.

• فیبر شیشه ای (GF): پرکاربردترین آرماتور. الیاف شیشه ای به طور قابل توجهی قدرت کششی ، سفتی و پایداری بعدی پلاستیک را افزایش می دهد در حالی که نسبتاً ارزان است.

• فیبر کربن (CF): نسبت و استحکام بسیار بیشتری نسبت به فیبر شیشه ای ارائه می دهد ، و آن را برای کاربردهای با کارایی بالا در تجهیزات هوافضا و ورزشی که در آن کاهش وزن بسیار مهم است ، ایده آل می کند.

2.3 مواد افزودنی برای خواص پیشرفته

مواد افزودنی موادی هستند که برای دستیابی به خصوصیات عملکردی خاص در پلاستیک مخلوط می شوند.

• تثبیت کننده های UV: از پلاستیک در برابر تخریب ناشی از اشعه ماوراء بنفش محافظت کنید ، از تغییر رنگ و شجاعت در کاربردهای فضای باز جلوگیری کنید.

• مهارکننده های شعله: مقاومت مواد را در برابر احتراق افزایش داده و گسترش آتش سوزی را کاهش می دهد ، برای الکترونیک و ساخت و ساز بسیار مهم است.

• پلاستیک سازها: انعطاف پذیری را بهبود بخشید و شکنندگی را کاهش دهید.

• روان کننده ها: اصطکاک و سایش را کاهش دهید.

2.4 تیمار و پوشش سطح

اصلاح سطح لایه بالایی پلاستیک را بدون تغییر خصوصیات فله آن تغییر می دهد. این درمانها می توانند چسبندگی برای نقاشی یا پیوند را بهبود بخشند ، مقاومت خراش را تقویت کنند یا سطح آبگریز یا آبگریز را بیشتر کنند. تکنیک ها شامل درمان پلاسما ، اچ شیمیایی و استفاده از پوشش های فیلم نازک است.

3. خواص مواد تقویت شده از طریق اصلاح

3.1 قدرت مکانیکی و سفتی را بهبود بخشید

تقویت با الیاف شیشه ای یا کربن روش اصلی برای بهبود استحکام مکانیکی و سفتی پلاستیک است. الیاف به عنوان عناصر تحمل بار عمل می کنند و به طور موثری استرس را منتقل می کنند و از تغییر شکل مواد جلوگیری می کنند.

3.2 افزایش پایداری حرارتی و مقاومت در برابر حرارت

برخی از مواد افزودنی و پرکننده ها ، همراه با مخلوط های پلیمری خاص ، می توانند دمای انحراف گرمای مواد (HDT) را بالا ببرند و به آن اجازه می دهند بدون تغییر شکل در برابر دمای عملیاتی بالاتر مقاومت کنند. این امر به ویژه برای قطعات خودرو و لوازم الکترونیکی زیر هید بسیار مهم است.

3.3 افزایش مقاومت شیمیایی

مخلوط کردن پلاستیک مهندسی با پلیمر مقاوم تر از نظر شیمیایی می تواند دوام خود را در محیط های شیمیایی سخت ، مانند آنهایی که در تجهیزات صنعتی یا کاربردهای پزشکی مشاهده می شوند ، بهبود بخشد.

3.4 افزایش مقاومت و مقاومت در برابر ضربه

اصلاح کننده های ضربه ، مانند الاستومرها ، برای جذب و از بین بردن انرژی از تأثیرات ناگهانی به ماتریس پلاستیکی اضافه می شوند و از این طریق باعث افزایش سختی مواد و جلوگیری از شکستگی شکننده می شوند.

3.5 ثبات بعدی بهبود یافته

تقویت و استفاده از پرکننده ها می توانند ضریب انبساط حرارتی و انقباض را به میزان قابل توجهی کاهش دهند و منجر به ثبات بعدی بعدی شود که برای اجزای دقیق و قطعاتی که باید تحمل های محکم را حفظ کنند ، بسیار مهم است.

4. برنامه های پلاستیک مهندسی اصلاح شده

4.1 صنعت خودرو

پلاستیک های مهندسی اصلاح شده با فعال کردن طراحی وسایل نقلیه سبک تر و کارآمدتر با سوخت ، بخش خودرو را متحول کرده اند.

• اجزای داخلی: داشبورد ، پانل های درب و کنسول ها اغلب از ABS اصلاح شده یا رایانه شخصی برای دوام و زیبایی شناسی استفاده می کنند.

• قطعات خارجی: ضربه گیرها و کوره ها از مخلوط های سخت شده برای جذب ضربه ساخته شده اند.

• برنامه های زیر هود: از موادی با مقاومت حرارتی و شیمیایی پیشرفته ، مانند نایلون تقویت شده با فیبر شیشه ای ، برای پوشش های موتور و منیفولدهای ورودی استفاده می شود. $ $