1. مقدمه
پلاستیک های مهندسی ، مانند پلی آمید (PA) ، پلی کربنات (PC) ، پلی بوتیلن تفاتالات (PBT) و پلی فنیلن سولفید (PPS) ، طبقه ای از ترموپلاستیک هستند که از مقاومت برتر ، مقاومت در برابر گرما و دوام برخوردار هستند. با وجود مزایای آنها ، محدودیت های ذاتی مانند شکنندگی ، اشتعال پذیری و پردازش ضعیف در شرایط خاص ، کاربردهای آنها را محدود می کند. برای غلبه بر این محدودیت ها ، تکنیک های مختلف اصلاح ایجاد شده است. این موارد شامل ترکیب با سایر پلیمرها ، ترکیب پرکننده ها یا تقویت ، استفاده از درمان های شیمیایی و استفاده از مواد افزودنی برای خواص خیاطی برای نیازهای خاص استفاده نهایی است.
ترتیب تکنیک ها و استراتژی های اصلاح
2.1 تقویت با الیاف یا پرکننده
تقویت پلاستیک مهندسی با استفاده از موادی مانند الیاف شیشه ای ، الیاف کربن یا نانو کلیدها به طور قابل توجهی قدرت مکانیکی و ثبات بعدی آنها را بهبود می بخشد. به عنوان مثال ، PA تقویت شده با فیبر شیشه ای ، استحکام و استحکام کششی را افزایش داده و باعث می شود آن را برای برنامه های بارگذاری مناسب مناسب کند. فیبر کربن ، گرچه گران تر است ، اما نسبت استحکام به وزن و هدایت الکتریکی را ارائه می دهد. نانوفیلرها ، مانند سیلیکاتهای لایه ای و گرافن ، پیشرفت هایی را در محتوای پرکننده بسیار پایین تر ارائه می دهند و بر پایداری حرارتی و خاصیت مانع تأثیر می گذارد.
2.2 تغییرات عقب ماندگی شعله
پلاستیک های مهندسی اغلب برای برنامه های کاربردی در الکترونیک و فضای داخلی خودرو به خصوصیات مهار کننده شعله نیاز دارند. بازدارنده های شعله هالوژنه معمولی با گزینه های سازگار با محیط زیست مانند ترکیبات مبتنی بر فسفر ، سیستم های Intumescent و نانوکامپوزیت ها جایگزین می شوند. به عنوان مثال ، اضافه کردن گرافیت قابل ارتقا و پلی فسفات آمونیوم به پلی آمید می تواند ضمن حفظ یکپارچگی مکانیکی ، به رتبه های UL-94 V-0 برسد.
2.3 تأثیر و تحقیر
بسیاری از پلاستیک های مهندسی ذاتاً در دماهای پایین شکننده هستند. عوامل سفت کننده مانند الاستومرها (به عنوان مثال ، EPDM ، SEBS) یا ذرات پوسته هسته برای بهبود مقاومت در برابر ضربه گنجانیده شده اند. این اصلاح کننده ها با جذب انرژی و شروع چندین برشی در حین ضربه کار می کنند ، در نتیجه انعطاف پذیری را افزایش می دهد بدون اینکه مقاومت حرارتی را به طور قابل توجهی به خطر بیاندازد.
2.4 پیشرفت های پایداری حرارتی و UV
تثبیت کننده های حرارتی (به عنوان مثال ، فنل های مانع ، فسفیت ها) و جاذب های اشعه ماوراء بنفش (به عنوان مثال ، بنزوتریوزول ها ، تثبیت کننده های نور آمین مانع) به پلاستیک های مهندسی مورد استفاده در محیط های فضای باز یا با درجه حرارت بالا اضافه می شوند. این مواد افزودنی مانع از برش زنجیره ای و تخریب اکسیداتیو می شوند و عمر خدمات اجزای در معرض گرما یا نور خورشید را طولانی می کنند.
2.5 اصلاحات مبتنی بر زیستی و سبز
با افزایش تمرکز بر پایداری ، پلاستیک های مهندسی مبتنی بر زیستی مانند اسید پلیلاکتیک (PLA) برای تقویت عملکرد آنها اصلاح می شوند. تکنیک ها شامل ترکیب با پلیمرهای سخت ، اضافه کردن الیاف طبیعی (به عنوان مثال ، کنف ، KENAF) یا اکستروژن واکنشی با گسترش دهنده های زنجیره ای برای بهبود مقاومت در برابر گرما و دوام است.
3. بهبود عملکرد
3.1 خصوصیات مکانیکی
پلاستیک های مهندسی اصلاح شده پیشرفت های قابل توجهی در استحکام کششی ، مقاومت در برابر ضربه و رفتار خستگی نشان می دهد. به عنوان مثال ، PBT تقویت شده با فیبر شیشه ای می تواند در برابر بارهای بالاتر و فشارهای مکرر بدون خرابی مقاومت کند.
3.2 خواص حرارتی
هدایت حرارتی ، دمای انحراف گرما (HDT) و نقطه ذوب را می توان از طریق پرکننده ها و مواد افزودنی تنظیم کرد. PPS اصلاح شده با نیترید بور دارای هدایت حرارتی بهبود یافته ، ایده آل برای غرق گرما و محفظه های الکترونیکی است.
3.3 خاصیت الکتریکی
در برنامه های کاربردی که نیاز به عایق یا هدایت کنترل شده دارند ، پلاستیک های اصلاح شده با عوامل ضد استاتیک ، کربن سیاه یا پلیمرهای رسانا استفاده می شوند. به عنوان مثال ، ترکیب PC-ABS با نانولوله های کربن در دستگاه های الکترونیکی حساس محافظت از تخلیه الکترواستاتیک را ارائه می دهد.
3.4 مقاومت شیمیایی و قابلیت آب و هوا
مواد افزودنی مانند فلوروپلیمرها یا عوامل جفت سیلان باعث افزایش بی تحرک شیمیایی و کاهش جذب رطوبت می شوند. تثبیت کننده های اشعه ماوراء بنفش و آنتی اکسیدان ها به حفظ ظاهر و عملکرد در شرایط فضای باز کمک می کنند.
3.5 قابلیت پردازش
بهبود رفتار جریان ، سازگاری و پایداری حرارتی در طول پردازش از طریق اصلاح کننده های رئولوژیکی و کمک های پردازش حاصل می شود ، امکان هندسه های پیچیده و کیفیت تولید مداوم را فراهم می کند.
4. زمینه های برنامه
4.1 صنعت خودرو
پلاستیک های مهندسی اصلاح شده در اجزای زیر هید ، پانل های بدنه و قطعات داخلی استفاده می شود. PA تقویت شده با الیاف شیشه ای جایگزین قطعات فلزی ، کاهش وزن وسیله نقلیه و مصرف سوخت می شود. مخلوط های رایانه ای مقاوم به شعله برای سیستم های روشنایی و داشبورد استفاده می شود.
4.2 برق و الکترونیک
پلاستیک های با کارایی بالا مانند PPS و PBT ، اصلاح شده با مهارکننده های شعله و تثبیت کننده حرارتی ، در اتصالات ، تابلوهای مدار و محفظه ها استفاده می شود. پایداری ابعادی و خواص عایق الکتریکی آنها در محیط های مینیاتوریزه و فشرده گرما بسیار مهم است.
4.3 کالاهای مصرفی
پلاستیک های سخت و تثبیت شده با اشعه ماوراء بنفش در ابزارهای برق ، لوازم و کالاهای ورزشی استفاده می شود. ABS اصلاح شده با ضربه در پوسته های کلاه ایمنی و چرخ دنده های محافظ محبوب است ، در حالی که از رایانه شخصی مقاوم در برابر خراش در عینک و صفحه نمایش استفاده می شود.
4.4 مراقبت های پزشکی و بهداشتی
پلاستیک های مهندسی اصلاح شده برای مقاومت در برابر عقیم سازی و زیست سازگاری ، مانند PPSU و PEI ، در ابزارهای جراحی ، دستگاه های تشخیصی و ابزارهای دندانپزشکی استفاده می شوند. فرمولاسیون بدون مواد افزودنی و کم برای کاربردهای حساس بسیار مهم است.
4.5 ساخت و ساز و استفاده صنعتی
پلاستیک های اصلاح شده مقاومت به خوردگی ، عایق حرارتی و یکپارچگی ساختاری در ساخت و ساز را ارائه می دهند. پلی الیفین ها و پلی استرهای تقویت شده با GF در لوله ها ، پانل ها و قطعات ماشین آلات در معرض مواد شیمیایی و تنش های بار استفاده می شوند.
5. چالش ها و چشم اندازهای آینده
علیرغم مزایای آنها ، پلاستیک های مهندسی اصلاح شده با چالش هایی مانند هزینه های بالای مواد ، مشکلات بازیافت و تأثیرات زیست محیطی برخی از مواد افزودنی با چالش هایی روبرو هستند. توسعه پلاستیک مهندسی زیستی مشتق شده و کاملاً قابل بازیافت یک جهت اصلی آینده است. مواد هوشمند با خود درمانی ، حافظه شکل و خصوصیات تطبیقی نشان دهنده مرز بعدی است. انتظار می رود نوآوری در پردازش واکنشی ، فناوری نانو و طراحی مواد با هدایت ماشین ، تکامل پلاستیک های مهندسی با کارایی بالا را تسریع کند. $ $
