深度分析:改性塑料行业8大下游发展情况、5类改性技术现状、3大未来发展趋势

      因塑料工业的飞速发展,填充母料已不再单一的应用为填充材料,人们通过更先进的工艺从开炼、密炼的生产方式,加入无机材料、化学助剂等多种材料后凸现出各自的特点和共性,进而采用双螺杆挤出机、三螺杆挤出机进行混炼挤出,已成为人们改善塑料制品特殊性能的重要途径和方法。

8大改性塑料下游市场

应用情况

目前,中国汽车、家电、通信、高档工具等对改性塑料的需求量较大。

· 汽车行业:既要实现轻量化,又要达到应用要求,而单一树脂难以实现应用要求,塑料改性已成为不可或缺的重要技术与材料。

· 家电行业:目前,各种家电产品中有许多塑料零部件替代了金属零部件,对各种塑料的年需求量和对改性塑料的需求量两位数增长,并在逐年递增。

· 电子电器行业:各种改性塑料在通讯行业中的应用优势凸现,笔记本电脑外壳、底板,手机等零部件大都使用改性塑料。如ABS/碳纤维、PA/碳纤维、PP/碳纤维、树脂/硅微粉等材料,这类新的高强度塑料功能材料已逐渐替代金属材料。

· 机器设备行业:随着各种电动工具绝缘性、阻燃性、轻量化等方面的要求不断提高,塑料改性可以使其功能得到改善或提高,从而达到产品的应用要求。

· 铁路/军工/医用/航天:人造器官、人工骨关节及耐高温、耐老化、高强度的功能改性塑料对交通运输、军事工业、医疗领域和航空航天等科学技术的快速发展起到了积极作用。

5大类塑料改性方法

改性填充

填充母料是以降低生产成本为主要目的,大都采用价格低廉、来源广泛的无机粉体或工业废物做为填充材料,并加入适量的助剂和合成树脂生产而成。

重质碳酸钙填充母料是塑料工业中应用较广泛的填充改性材料,生产厂家遍及全国各地,年产量超过500万吨。

改性母料

改性母料是在填充母料基础上发展起来的新的改性材料。

在树脂中加入玻璃纤维、滑石粉、云母、硅灰石、硫酸钡、高岭土等无机材料,或在加工中添加具有特殊性能的合成树脂或助剂,如:抗老化剂、抗氧剂、阻燃剂等助剂或POE、EVA等,这些复合材料在应用中发挥不同材料的功能特性。

如汽车保险杠、仪表盘、汽车内装饰件等,采用PP滑石粉,具有提高冲击强度、改善弯曲模量、降低收缩率、降低车辆撞击造成的刚性损失等优点。

功能改性

塑料中加入石墨烯、硅酮粉、稀土、氢氧化镁、金属微细粉(银、铜、锌等)等各种不同材料,通过改性技术使产品指标提升,阻燃性、耐老化、耐高低温等物理性能得到改善,还可实现导电、抗菌、绝缘、增强等特殊性能,已在主要耐用塑料产品市场上占有一席之地。

多元复合改性

多元复合改性主要通过将塑料“合金化”方法,将塑料与一种或多种无机材料、高分子材料、化学助剂等,通过共混、接枝、嵌段等形式组合在一起,使各组分的性能相互取长补短,构成一种兼具多种优良性能的塑料材料,从而达到提高性能和多功能化的目的。这些材料“合金”在高科技工业中使用后,具有品质轻、强度高、性能优等特点,成为航空、航天、汽车、铁路、机械零部件、医用材料等方面的新型功能材料。

特殊改性

在特种塑料中加入不同的功能材料或助剂,使价格昂贵的特种塑料既保持原有的特性,又具有特殊的功能,适应多种产品的市场应用。

如聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚砜(PSF)和液晶聚合物(LCP)等高性能树脂,加入碳纤维、石墨烯、液晶高分子、稀土等不同材料,具有电性能好、耐高温、尺寸稳定和特殊的阻燃性、耐放射性、耐化学性及机械性能,这些改性后的新材料在电子电器、汽车、家电、航空、石油化工以及火箭、宇航等尖端科技领域具有越来越重要的应用领域。

改性塑料3大发展新趋势

无机材料纳米化

无机材料在塑料中得到广泛应用,无机材料的功能随着粒度的超细化而逐渐凸现,利用无机纳米粉体改性后的塑料具有很多独特性能,给塑料工业的发展带来新的发展机遇。无机纳米粒子可以赋予塑料新的功能,改善塑料的耐老化性、阻燃效果,提高热变化温度、耐磨耗性能等。

如用5%的有机蒙脱土改性PA6的热变形温度可以提高1.5倍;PET中加入纳米粘土后大幅度降低材料的气体透过率,比纯PET的氧透过率小100倍。塑料中的无机纳米粒子加入量较小,一般为3%~5%,复合材料的密度与原来树脂相比几乎不变或增加很小,也没有因填料过多导致其他性能下降的弊端。

化学助剂高效化

开发新型高效助剂成为改性塑料的重要发展方向,改性塑料涉及的助剂除了塑料加工常用的助剂,如热稳定剂、增塑剂、紫外吸收剂、成核剂、抗静电剂、分散剂和阻燃剂等外,增韧、阻燃、增效、合金相容(介面相容)等高效、多效功能助剂对改性塑料也是非常关键的。

通常一些助剂的种类和品质对改性塑料的某些性能和成本起着关键作用,尤其在新的增韧剂、阻燃增效剂、合金相容剂对实现工程塑料高性能化及特种工程塑料低成本化等方面意义重大。

改性塑料环保化 

随着人们的环保意识增强、环保法规日趋严格,塑料的可再生利用、环境可消纳性、可生物降解、无毒、无味、无污染等保护环境的理念已融入改性塑料的设计与制造过程中,要注重能源资源的节约和合理利用,研制开发无污染、全降解、可循环再生利用的绿色环保型改性塑料产品成为新热点。

文章来源:新材料研习社

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