1. Uvod
Inženjerska plastika, kao što su poliamid (PA), policarbonat (PC), polibutilen tereftalat (PBT) i polifenilen sulfid (PPS), klasa su termoplastike koja pokazuju vrhunsku čvrstoću, toplinsku otpornost i trajnost. Unatoč njihovim prednostima, svojstvena ograničenja poput krhkosti, zapaljivosti i slabe procesibilnosti u određenim uvjetima ograničavaju njihove primjene. Da bi se prevladala ta ograničenja, razvijene su različite tehnike modifikacije. Oni uključuju miješanje s drugim polimerima, uključivanje punila ili pojačanja, primjenu kemijskih tretmana i korištenje aditiva za prilagođavanje svojstava za određene zahtjeve krajnje uporabe.
2. Tehnike i strategije modifikacije
2.1. Ojačanje vlaknima ili punilima
Ojačava inženjersku plastiku S materijalima poput staklenih vlakana, ugljičnih vlakana ili nano-klajanja značajno poboljšava njihovu mehaničku čvrstoću i dimenzionalnu stabilnost. Na primjer, PA ojačan staklenim vlaknima pokazuje pojačanu vlačnu čvrstoću i krutost, što ga čini prikladnim za opterećenje. Ugljična vlakna, iako skuplja, nude izuzetan omjer snage i težine i električnu vodljivost. Nanofileri, poput slojevitih silikata i grafena, pružaju poboljšanja pri mnogo nižim sadržajima punila, što utječe na toplinsku stabilnost i svojstva barijere.
2.2. Modifikacije usporavanja plamena
Inženjerska plastika često zahtijevaju svojstva usporavanja plamena za aplikacije u elektroničkoj i automobilskim interijerima. Konvencionalni halogenirani usporivači plamena zamjenjuju se ekološki prihvatljivim alternativama poput spojeva na bazi fosfora, intumescentnih sustava i nanokompozita. Na primjer, dodavanje proširivog grafita i amonijevog polifosfata u poliamid može postići ocjene UL-94 V-0 uz održavanje mehaničkog integriteta.
2.3. Poboljšanja utjecaja i žilavosti
Mnoge inženjerske plastike su inherentno krhke pri niskim temperaturama. Sredstva za pooštravanje poput elastomera (npr. EPDM, SEBS) ili čestica jezgrene ljuske ugrađene su kako bi se poboljšala otpornost na udarce. Ovi modifikatori djeluju tako što apsorbira energiju i pokreću višestruko prinose smicanja tijekom udara, čime se značajno povećava duktilnost bez ugrožavanja toplinske otpornosti.
2.4. Poboljšanje stabilnosti topline i UV
Toplinski stabilizatori (npr. Opremani fenoli, fosfiti) i UV apsorberi (npr. Benzotriazoli, ometani stabilizatori aminske svjetlosti) dodaju se inženjerskoj plastici koja se koriste u okruženjima na otvorenom ili visokoj temperaturi. Ovi aditivi sprječavaju propadanje lanca i oksidativne degradacije, produžujući radni vijek komponenti izloženih toplini ili sunčevoj svjetlosti.
2.5. Biološke i zelene modifikacije
S povećanjem usredotočenosti na održivost, inženjerska plastika poput polilaktične kiseline (PLA) modificira se kako bi se poboljšale njihove performanse. Tehnike uključuju miješanje s teškim polimerima, dodavanje prirodnih vlakana (npr. Konoplja, kenaf) ili reaktivnu ekstruziju s produženjem lanca radi poboljšanja toplinske otpornosti i trajnosti.
3. Poboljšanja performansi
3.1. Mehanička svojstva
Modificirana inženjerska plastika pokazuje značajna poboljšanja vlačne čvrstoće, otpornosti na udarce i ponašanja umora. Na primjer, PBT ojačan staklenim vlaknima može izdržati veća opterećenja i ponovljena naprezanja bez neuspjeha.
3.2. Toplinska svojstva
Toplinska vodljivost, temperatura toplinskog otklona (HDT) i talište mogu se prilagoditi punilima i aditivima. PPS modificiran boronskim nitridom pokazuje poboljšanu toplinsku vodljivost, idealno za hladnjake i elektroničke kućice.
3.3. Električna svojstva
U aplikacijama koje zahtijevaju izolaciju ili kontroliranu vodljivost koristi se modificirana plastika s antistatičkim agensima, ugljičnom crnom ili vodljivim polimerima. Na primjer, PC-Aps se miješaju s ugljikovim nanocjevčicama nude zaštitu elektrostatičkog pražnjenja u osjetljivim elektroničkim uređajima.
3.4. Kemijska otpornost i čudesnost
Aditivi kao što su fluoropolimeri ili sredstva za spajanje silana pojačavaju kemijsku inertnost i smanjuju unos vlage. UV stabilizatori i antioksidanti pomažu u održavanju izgleda i funkcionalnosti u uvjetima na otvorenom.
3.5. Obrada
Poboljšano ponašanje protoka, oblikovanje i toplinska stabilnost tijekom obrade postižu se reološkim modifikatorima i AIDS -om za obradu, omogućujući složene geometrije dijela i konzistentnu kvalitetu proizvodnje.
4. Polja prijava
4.1. Automobilska industrija
Modificirana inženjerska plastika koristi se u komponentama ispod kapuljača, karoserijskim pločama i unutarnjim dijelovima. PA ojačan staklenim vlaknima zamjenjuje metalne dijelove, smanjujući težinu vozila i potrošnju goriva. PC-mješavine s plamenom koriste se za rasvjetne sustave i nadzorne ploče.
4.2. Električna i elektronika
Plastika visokih performansi poput PPS-a i PBT-a, modificirana s usporavačima plamena i toplinskim stabilizatorima, koriste se u priključcima, krugovima i kućištima. Njihova dimenzijska stabilnost i svojstva električne izolacije kritični su u minijaturiziranom i toplinskom okruženju.
4.3. Roba široke potrošnje
Potegana i UV stabilizirana plastika koristi se u električnim alatima, uređajima i sportskoj robi. ABS-modificirani ABS popularan je u školjkama kaciga i zaštitnom opremi, dok se PC otporno na ogrebotine koristi u naočalama i ekranima.
4.4. Medicinska i zdravstvena zaštita
Inženjerska plastika modificirana za otpornost na sterilizaciju i biokompatibilnost, kao što su PPSU i PEI, koriste se u kirurškim instrumentima, dijagnostičkim uređajima i zubnim alatima. Formulacije bez aditiva i nisko-propusnosti su od vitalne važnosti za osjetljive primjene.
4.5. Građevinarstvo i industrijska upotreba
Modificirana plastika nudi otpornost na koroziju, toplinsku izolaciju i strukturni integritet u konstrukciji. Poliolefini i poliesteri ojačani GF koriste se u cijevima, pločama i dijelovima strojeva koji su izloženi kemikalijama i opterećenim naponima.
5. Izazovi i budući izgledi
Unatoč njihovim prednostima, modificirana inženjerska plastika suočava se s izazovima kao što su visoki materijalni troškovi, pitanja recikliranja i utjecaj na okoliš određenih aditiva. Razvoj bio izvedenih i potpuno reciklirajućih inženjerskih plastika ključni je budući smjer. Pametni materijali sa samoizlječenjem, memorijom oblika i prilagodljivim svojstvima predstavljaju sljedeću granicu. Očekuje se da će inovacije u reaktivnoj obradi, nanotehnologiji i strojnom učenju vođeni materijalom ubrzati evoluciju visoko-performansi, održiva inženjerska plastika.
