1. مقدمه
پلاستیک های مهندسی به دلیل خاصیت مکانیکی عالی ، مقاومت در برابر گرما و ثبات ابعادی ، به طور گسترده ای در خودرو ، لوازم خانگی ، لوازم خانگی ، هوافضا و کاربردهای پزشکی مورد استفاده قرار می گیرند. با به روزرسانی های صنعتی و محیط های کاربردی به طور فزاینده ای ، پلاستیک های مهندسی سنتی در تلاشند تا الزامات خاصی از عملکرد ، مانند قدرت کافی ، مقاومت در برابر دمای بالا و عقب ماندگی شعله را برآورده کنند. برای پرداختن به این چالش ها ، پلاستیک های مهندسی اصلاح شده پدید آمده است. اصلاح پلاستیک های مهندسی از طریق وسایل فیزیکی یا شیمیایی ، مانند تقویت ، سخت شدن ، عقب ماندگی شعله ، هدایت الکتریکی و هدایت حرارتی ، نه تنها عملکرد آنها را به طور قابل توجهی تقویت می کند بلکه کاربردهای آنها را نیز گسترش می دهد و به یک جهت اصلی توسعه در صنعت مواد تبدیل می شود.
2. بهبود عملکرد کلیدی در پلاستیک های مهندسی اصلاح شده
بهبود خصوصیات مکانیکی
تقویت استحکام و استحکام: یک روش متداول اضافه کردن فیبر شیشه ای (GF) ، فیبر کربن (CF) یا پرکننده های معدنی است. این تقویت کننده ها به طور موثری قدرت کششی ، مدول خمشی و پایداری بعدی پلاستیک را بهبود می بخشند. به عنوان مثال ، نایلون تقویت شده با فیبر شیشه ای (PA-GF) به طور گسترده ای در هودها و چرخ دنده های خودرو استفاده می شود. بهبود مقاومت و مقاومت در برابر ضربه: سخت شدن لاستیک (مانند EPDM و EPR) ، اصلاح کوپلیمریزاسیون یا آمیختن با الاستومرها می تواند باعث بهبود برآمدگی پلاستیک ، تقویت قدرت ضربه و افزایش عملکرد در دماهای پایین و در محیط های چالش برانگیز شود.
بهینه سازی عملکرد حرارتی
بهبود مقاومت در دمای بالا: طراحی ساختار مولکولی ، معرفی ساختارهای حلقه معطر و افزودن پرکننده های بسیار پایدار می تواند به طور قابل توجهی دمای اعوجاج گرما (HDT) پلاستیک را افزایش دهد. به عنوان مثال ، PPS و PEEK به طور گسترده در الکترونیک و هوافضا بالا استفاده می شوند.
افزایش هدایت حرارتی: افزودن پرکننده های رسانا از نظر حرارتی مانند پودر فلزی ، نیترید سیلیکون و گرافن می تواند هدایت حرارتی پلاستیک ها را بهبود بخشد و امکان استفاده از آنها را در برنامه هایی مانند روشنایی LED و سیستم های خنک کننده باتری فراهم کند.
عقب ماندگی شعله
بازدارنده های شعله مبتنی بر هالوژن: در حالی که مؤثر است ، آنها نگرانی های زیست محیطی را ارائه می دهند و در حال حاضر در حال کاهش هستند.
بازدارنده های شعله بدون هالوژن: بازدارنده های شعله ای مبتنی بر هیدروکسید مبتنی بر فسفر ، مبتنی بر نیتروژن و معدنی سازگار با محیط زیست هستند و مقررات اتحادیه اروپا مانند ROHS و REACH را رعایت می کنند. مواد اصلاح شده با ذاتاً شعله در بخش های الکترونیکی و فضای داخلی خودرو از اهمیت ویژه ای برخوردار هستند. خاصیت الکتریکی
عایق: از طریق تصفیه و استفاده از پرکننده های تخصصی ، پلاستیک می تواند خواص عایق عالی را حفظ کند و در محفظه های الکتریکی و اجزای عایق حرکتی استفاده می شود.
خصوصیات رسانا: با افزودن نانولوله های کربن (CNT) ، گرافن یا الیاف فلزی ، پلاستیک های اصلاح شده رسانا یا آنتیستاتیک می توانند برای محافظت الکترونیکی و الکتریکی تولید شوند.
حفاظت از محیط زیست و پایداری
پلاستیک های اصلاح شده مبتنی بر بیو: به عنوان مثال ، پلاستیک های مهندسی مبتنی بر PLA ، پس از تقویت و اصلاح مقادیر شعله ، می توانند تا حدی جایگزین پلاستیک های مهندسی مبتنی بر پتروشیمی شوند.
قابلیت بازیافت و اصلاح کم ردیابی: از طریق عقب ماندگی شعله بدون هالوژن ، مواد افزودنی عاری از فلزات سنگین و فناوری ترکیب فیزیکی ، پلاستیک های مهندسی اصلاح شده بیشتر با روندهای محیطی سبز مطابقت دارند.
3. برنامه های معمولی پلاستیک مهندسی اصلاح شده
صنعت خودرو
سبک وزن: قطعات خودرو به تدریج در حال تعویض فلز با پلاستیک برای کاهش وزن وسایل نقلیه و بهبود مصرف سوخت هستند. به عنوان مثال ، PA و PBT تقویت شده با فیبر شیشه ای به طور گسترده ای در هودهای موتور ، منیفولدهای ورودی ، دستگیره درب و غیره استفاده می شود.
وسایل نقلیه انرژی جدید: ماژول های باتری ، درگاه های شارژ و اجسام وسایل نقلیه سبک وزن همه تقاضای بیشتری را بر روی پلاستیک های مقاوم در برابر شعله ، مقاوم در برابر گرما و از نظر حرارتی قرار می دهند. الکترونیک و برقی
پلاستیک های اصلاح شده بسیار مقاوم در برابر گرما ، شعله و عایق بندی شده ، مواد اصلی برای سوئیچ های الکتریکی ، سوکت ، غلاف کابل و وسایل الکترونیکی دستگاه هستند.
با توسعه صنایع انرژی 5G و جدید ، تقاضا برای فرکانس بالا ، ثابت دی الکتریک کم (DK) و از دست دادن کم دی الکتریک (DF) پلاستیک اصلاح شده به سرعت در حال رشد است.
لوازم خانگی و کالاهای مصرفی
پلاستیک های مهندسی اصلاح شده ، زیبایی شناسی ، قدرت مکانیکی و دوام را متعادل می کنند. به عنوان مثال ، آلیاژهای ABS/PC به طور گسترده در محفظه های تلویزیونی ، درهای یخچال و محل های جاروبرقی استفاده می شوند.
هوا و فضا
پلاستیک های مهندسی اصلاح شده با کارایی بالا مانند PEEK و PPS عملکرد پایدار را در محیط های با درجه حرارت بالا ، فشار بالا و بسیار فاسد کننده حفظ می کنند و به طور قابل توجهی وزن ساختاری هواپیما را کاهش می دهند.
دستگاه های پزشکی
از مواد اصلاح شده مانند PC و POM در ابزارهای جراحی و سیستم های تحویل دارو استفاده می شود ، که از نظر نظافت بالا ، مقاومت به عقیم سازی و سازگاری زیست سازگار هستند.
4. روندهای توسعه آینده
ادغام چند منظوره: تغییرات آینده نه تنها بر بهبود یک عملکرد واحد متمرکز خواهد شد بلکه تعادل جامع از خصوصیات مکانیکی ، مقاوم در برابر شعله ، مقاوم در برابر گرما ، حرارتی و الکتریکی را نیز دنبال خواهد کرد. فناوری نانو و پرکننده های هوشمند: افزودن نانومواد (مانند گرافن ، CNT و نانوسیلیکون) نه تنها عملکرد را بهبود می بخشد بلکه به طور بالقوه عملکردهای هوشمندانه (مانند خود درمانی و سنجش) را نیز نشان می دهد.
توسعه سبز و پایدار: پلاستیک های مهندسی اصلاح شده مبتنی بر مواد مبتنی بر زیستی به یک جایگزین مهم برای پلاستیک های پتروشیمی سنتی تبدیل می شوند.
مقرون به صرفه بودن و مقیاس پذیری: بهبود عملکرد ضمن کاهش هزینه ها و دستیابی به کاربردهای در مقیاس بزرگ ، برای صنعتی شدن آینده مهم است. $ $
