1. Pengenalan
Plastik kejuruteraan, seperti poliamida (PA), polikarbonat (PC), polybutylene terephthalate (PBT), dan polyphenylene sulfide (PPS), adalah kelas termoplastik yang mempamerkan kekuatan unggul, rintangan haba, dan ketahanan. Walaupun kelebihan mereka, batasan -batasan yang melekat seperti keburukan, kebakaran, dan kebolehpasaran yang lemah dalam keadaan tertentu menyekat permohonan mereka. Untuk mengatasi batasan ini, pelbagai teknik pengubahsuaian telah dibangunkan. Ini termasuk pengadunan dengan polimer lain, menggabungkan pengisi atau bala bantuan, menggunakan rawatan kimia, dan menggunakan bahan tambahan untuk menyesuaikan sifat untuk keperluan penggunaan akhir tertentu.
2. Teknik dan strategi pengubahsuaian
2.1. Pengukuhan dengan gentian atau pengisi
Memperkukuhkan plastik kejuruteraan Dengan bahan-bahan seperti serat kaca, serat karbon, atau nano-clays dengan ketara meningkatkan kekuatan mekanikal dan kestabilan dimensi mereka. Sebagai contoh, PA yang diperkuat gentian kaca, mempamerkan kekuatan tegangan dan ketegaran yang dipertingkatkan, menjadikannya sesuai untuk aplikasi beban beban. Serat karbon, walaupun lebih mahal, menawarkan nisbah kekuatan-ke-berat yang luar biasa dan kekonduksian elektrik. Nanofillers, seperti silikat berlapis dan graphene, memberikan penambahbaikan pada kandungan pengisi yang lebih rendah, yang mempengaruhi kestabilan haba dan sifat penghalang.
2.2. Pengubahsuaian Retardancy Flame
Plastik Kejuruteraan sering memerlukan sifat retardan api untuk aplikasi dalam elektronik dan dalaman automotif. Retardan api halogenasi konvensional digantikan oleh alternatif yang mesra alam seperti sebatian berasaskan fosforus, sistem intumescent, dan nanocomposites. Sebagai contoh, menambah grafit dan ammonium polyphosphate yang diperkembangkan kepada poliamida dapat mencapai penilaian UL-94 V-0 sambil mengekalkan integriti mekanikal.
2.3. Penambahbaikan kesan dan ketangguhan
Banyak plastik kejuruteraan sememangnya rapuh pada suhu rendah. Ejen-ejen yang mengasyikkan seperti elastomer (mis., EPDM, SEBs) atau zarah-zarah teras digabungkan untuk meningkatkan rintangan kesan. Pengubahsuaian ini berfungsi dengan menyerap tenaga dan memulakan pelbagai ricih yang menghasilkan semasa impak, dengan itu meningkatkan kemuluran tanpa menjejaskan rintangan haba dengan ketara.
2.4. Peningkatan kestabilan termal dan UV
Penstabil terma (mis., Hindered phenols, fosfit) dan penyerap UV (mis., Benzotriazoles, menghalang penstabil cahaya amina) ditambah kepada plastik kejuruteraan yang digunakan dalam persekitaran suhu luar atau tinggi. Aditif ini menghalang pemeriksaan rantai dan degradasi oksidatif, memanjangkan hayat perkhidmatan komponen yang terdedah kepada haba atau cahaya matahari.
2.5. Pengubahsuaian berasaskan bio dan hijau
Dengan tumpuan yang semakin meningkat terhadap kemampanan, plastik kejuruteraan berasaskan bio seperti asid polylactic (PLA) sedang diubah suai untuk meningkatkan prestasi mereka. Teknik termasuk menggabungkan dengan polimer yang sukar, menambah gentian semulajadi (mis., Hemp, Kenaf), atau penyemperitan reaktif dengan extenders rantai untuk meningkatkan rintangan haba dan ketahanan.
3. Penambahbaikan prestasi
3.1. Sifat mekanikal
Plastik kejuruteraan yang diubahsuai menunjukkan peningkatan yang ketara dalam kekuatan tegangan, rintangan impak, dan kelakuan keletihan. Sebagai contoh, PBT bertetulang gentian kaca dapat menahan beban yang lebih tinggi dan tegasan berulang tanpa kegagalan.
3.2. Sifat terma
Kekonduksian terma, suhu pesongan haba (HDT), dan titik lebur boleh disesuaikan melalui pengisi dan bahan tambahan. PPS diubah suai dengan boron nitride mempamerkan kekonduksian terma yang lebih baik, sesuai untuk tenggelam haba dan perumahan elektronik.
3.3. Sifat elektrik
Dalam aplikasi yang memerlukan penebat atau kekonduksian terkawal, plastik yang diubahsuai dengan agen antistatik, polimer karbon hitam, atau konduktif digunakan. Sebagai contoh, PC-ABS bercampur dengan nanotube karbon menawarkan perlindungan pelepasan elektrostatik dalam peranti elektronik yang sensitif.
3.4. Rintangan kimia dan kebolehkerjaan
Aditif seperti fluoropolimer atau agen gandingan silane meningkatkan inertness kimia dan mengurangkan pengambilan kelembapan. Penstabil UV dan antioksidan membantu mengekalkan penampilan dan fungsi dalam keadaan luaran.
3.5. Processability
Tingkah laku aliran, kebolehkerjaan, dan kestabilan terma semasa pemprosesan dicapai melalui pengubah rheologi dan bantuan pemprosesan, membolehkan geometri bahagian yang kompleks dan kualiti pengeluaran yang konsisten.
4. Bidang Permohonan
4.1. Industri automotif
Plastik kejuruteraan yang diubahsuai digunakan dalam komponen bawah, panel badan, dan bahagian dalaman. PA diperkuat dengan gentian kaca menggantikan bahagian logam, mengurangkan berat kenderaan dan penggunaan bahan api. Campuran PC-retardant api digunakan untuk sistem pencahayaan dan papan pemuka.
4.2. Elektrik dan elektronik
Plastik berprestasi tinggi seperti PPS dan PBT, diubahsuai dengan retardan api dan penstabil terma, digunakan dalam penyambung, papan litar, dan perumahan. Kestabilan dimensi dan sifat penebat elektrik mereka adalah kritikal dalam persekitaran miniatur dan panas yang intensif.
4.3. Barang pengguna
Plastik yang stabil dan stabil UV digunakan dalam alat kuasa, peralatan, dan barangan sukan. ABS yang diubahsuai kesannya popular di kulit helmet dan peralatan pelindung, manakala PC tahan awal digunakan dalam eyewear dan skrin.
4.4. Perubatan dan penjagaan kesihatan
Plastik kejuruteraan yang diubah suai untuk rintangan pensterilan dan biokompatibiliti, seperti PPSU dan PEI, digunakan dalam instrumen pembedahan, peranti diagnostik, dan alat pergigian. Formulasi bebas dan rendah-leach adalah penting untuk aplikasi sensitif.
4.5. Penggunaan Pembinaan dan Perindustrian
Plastik yang diubahsuai menawarkan rintangan kakisan, penebat haba, dan integriti struktur dalam pembinaan. Polyolefin dan poliesters bertetulang GF digunakan dalam paip, panel, dan bahagian jentera yang terdedah kepada bahan kimia dan tekanan beban.
5. Cabaran dan prospek masa depan
Walaupun kelebihan mereka, plastik kejuruteraan yang diubah suai menghadapi cabaran seperti kos bahan yang tinggi, isu kitar semula, dan kesan alam sekitar bagi bahan tambahan tertentu. Pembangunan plastik kejuruteraan yang diperolehi dan sepenuhnya dikitar semula adalah arah masa depan yang penting. Bahan pintar dengan penyembuhan diri, memori bentuk, dan sifat penyesuaian mewakili sempadan seterusnya. Inovasi dalam pemprosesan reaktif, nanoteknologi, dan reka bentuk bahan pembelajaran yang dipandu mesin dijangka mempercepatkan evolusi plastik kejuruteraan yang berprestasi tinggi.
