1. Uvod
Inženjerska plastika, zbog izvrsnih mehaničkih svojstava, toplinske otpornosti i dimenzionalne stabilnosti, široko se koriste u automobilskoj, elektronici, kućnim aparatima, zrakoplovnim i medicinskim primjenama. S industrijskim nadogradnjama i sve složenijim okruženjima za primjenu, tradicionalna inženjerska plastika bori se za ispunjavanje određenih zahtjeva za izvedbu, poput nedovoljne čvrstoće, ograničenog otpora na visoku temperaturu i lošeg usporavanja plamena. Za rješavanje ovih izazova pojavila se modificirana inženjerska plastika. Modifikacije inženjerske plastike fizičkim ili kemijskim sredstvima, poput pojačanja, pooštravanja, usporavanja plamena, električne vodljivosti i toplinske vodljivosti, ne samo da značajno poboljšavaju njihovu performanse, već i proširuju njihove primjene, postajući ključni razvojni smjer u industriji materijala.
2. Ključna poboljšanja performansi u Modificirana inženjerska plastika
Poboljšanje mehaničkih svojstava
Jačanje snage i krutosti: uobičajena metoda je dodavanje staklenih vlakana (GF), ugljičnih vlakana (CF) ili mineralnih punila. Ova pojačanja učinkovito poboljšavaju vlačnu čvrstoću, modul savijanja i dimenzionalnu stabilnost plastike. Na primjer, najlon (PA-GF) ojačan staklenim vlaknima široko se koristi u automobilskim kapuljačama i zupčanicama. Poboljšanje žilavosti i otpornosti na udar: Pojačanje gume (poput EPDM -a i EPR -a), modifikacija kopolimerizacije ili miješanje s elastomerima može poboljšati plastičnu krhkost, poboljšati snagu udara i poboljšati performanse na niskim temperaturama i u izazovnim okruženjima.
Optimiziranje toplinskih performansi
Poboljšanje visoke temperature otpornosti: dizajn molekularne strukture, uvođenje aromatskih struktura prstena i dodavanje visoko termički stabilnih punila mogu značajno povećati temperaturu toplinskog izobličenja (HDT) plastike. Na primjer, PPS i PEEK se široko koriste u vrhunskoj elektronici i zrakoplovstvu.
Povećavanje toplinske vodljivosti: Dodavanje termički vodljivih punila kao što su metalni prah, silikonski nitrid i grafen može poboljšati toplinsku vodljivost plastike, omogućujući njihovu upotrebu u aplikacijama kao što su LED rasvjeta i sustavi hlađenja baterije.
Usporavanje plamena
Halogenski usporivači plamena: Iako su učinkoviti, oni predstavljaju brige o okolišu i trenutno opadaju u upotrebi.
Retardirači plamena bez halogena: Fosfor na bazi fosfora, na bazi dušika i anorganski usporivači plamena na bazi hidroksida više su ekološki prihvatljiviji i ispunjavaju propise EU-a kao što su ROHS i Reach. Modificirani materijali koji se odnose na plamen posebno su važni u sektorima elektronike i interijera automobila. Električna svojstva
Izolacija: kroz pročišćavanje i uporabu specijaliziranih punila, plastika može održavati izvrsna izolacijska svojstva i koriste se u električnim kućištima i komponentama izolacije motora.
Provodljiva svojstva: dodavanjem ugljičnih nanocjevčica (CNT), grafena ili metalnih vlakana, za elektroničku i električnu zaštitu mogu se proizvesti provodljiva ili antistatička modificirana plastika.
Zaštita okoliša i održivost
Modificirana plastika utemeljena na biološkom obliku: Na primjer, inženjerska plastika koja se temelji na PLA-u, nakon modifikacije ojačanja i usporavanja plamena, može djelomično zamijeniti petrokemijsku inženjersku plastiku.
Recilabilnost i modifikacija niskog VOC-a: Kroz retardaciju plamena bez halogena, aditivi bez teških metala i tehnologiju fizičkog miješanja, modificirana inženjerska plastika više su u skladu s zelenim trendovima okoliša.
3. Tipične primjene modificirane inženjerske plastike
Automobilska industrija
Lagano: Automobilski dijelovi postupno zamjenjuju metal plastikom kako bi se smanjila težina vozila i poboljšala uštedu goriva. Na primjer, PA i PBT ojačani staklenim vlaknima naširoko se koriste u motorima, usisnim razvodnicima, ručicama na vratima itd.
Nova energetska vozila: moduli za baterije, priključci za punjenje i lagana tijela vozila postavljaju veće potrebe za plamenom, otpornim na toplinu i termički provodljivu plastiku. Elektronika i električna energija
Visoko otporan na toplinu, modificirane plastike i izolacijske plastike primarni su materijali za električne sklopke, utičnice, omotače za kabele i kućišta elektroničkih uređaja.
Uz razvoj 5G i nove energetske industrije, potražnja za visokofrekventnim, nisko-dielektričnim konstantom (DK) i niskim dielektričnim gubitkom (DF) modificiranom plastikom brzo raste.
Kućni uređaji i roba široke potrošnje
Modificirana inženjerska plastika uravnotežuje estetiku, mehaničku čvrstoću i izdržljivost. Na primjer, ABS/PC legure naširoko se koriste u TV kućištima, vratima hladnjaka i kućištima za čišćenje vakuuma.
Zrakoplovstvo
Visoko performanse modificirane inženjerske plastike poput PEEK-a i PPS-a održavaju stabilne performanse u visokotemperaturnim, visokotlačnim i visoko korozivnim okruženjima, značajno smanjujući strukturnu težinu zrakoplova.
Medicinski uređaji
Modificirani materijali kao što su PC i POM koriste se u kirurškim instrumentima i sustavima za dostavu lijekova, koji su pogodni za njihovu visoku čistoću, otpornost na sterilizaciju i biokompatibilnost.
4. Budući trendovi razvoja
Multifunkcionalna integracija: Buduće modifikacije ne samo da će se usredotočiti na poboljšanje jedinstvenih performansi, već će također slijediti sveobuhvatnu ravnotežu mehaničkih, plamenih, otpornih na toplinu, termički vodljivih i električnih svojstava. Nanotehnologija i pametna punila: Dodavanje nanomaterijala (poput grafena, CNT-a i nanosilicona) ne samo da značajno poboljšava performanse, već i potencijalno daje inteligentne funkcije (poput samoizlječenja i osjetljivosti).
Zeleni i održivi razvoj: Modificirana inženjerska plastika koja se temelji na materijalima utemeljenim na biološkoj biološkoj dobi postat će važna alternativa tradicionalnoj petrokemijskoj plastici.
Isplativost i skalabilnost: poboljšanje performansi uz smanjenje troškova i postizanje velike primjene ključni su za buduću industrijalizaciju.
