2020年9月7日星期一

工程塑膠在幾種新技術的應用


  1。等離子體對高分子的表面改性
  等離子體主要由氣體物流箱放電產生的自由電子和離子組成,在外加磁場的影響支配下產生等離子體震蕩。作為物質存在的第四態,等離子體在聚合物中的應用正處於起步階段。這是一種高效率、無污染的綠色技術。等離子體能量大於聚合物材料的結合鍵能,可以打開大分子的化學鍵而形成新鍵,但遠低於高能射線,等離子體可以在塑膠表面形成一層薄膜並引發網狀交聯反應,從而提高塑膠PP桶表面的耐化學腐蝕性、耐熱性、耐磨性、和易粘接性。所以,使用等離子體也是塑膠在噴塗、印刷、植絨或粘接前的一種既經濟又環保的表面處理技術。它使PP、PE和PTFE的粘接強度提高了10倍,從而讓電子產品的塗裝變得簡單容易。
  2。微發泡注塑成型
  微發泡注塑成型主要是在成型過程中將超臨界流體(CO、CO2、N2)溶解到聚合物中,生成微小的孔洞折疊籃。其優勢在於成型循環周期減少了50%,設備能耗低,制件密度降低,強度增高,制件成本降低了16%~30%,是一種非常具有發展前景的加工方法。
  3。夾芯成型工藝
  夾芯成型工藝又稱多層共注塑成型,可降低制件成本和提高制件性能,屬於雙組分或多組分注射成型工藝。有單流道、雙流道和三流道多澆口的熱流道系統。目前,除了熱塑性材料可采用夾芯成型工藝外,熱固性材料與熱塑性材料共注射的開發工作也顯示了良好的前景。
  4。納米復合材料技術

  納米復合材料是將納米粒子的表面效應、尺寸效應及量子效應、聚合物密度小尺寸效應、和聚合物耐腐蝕、易加工等優良特性有機的結合起來,呈現了不同於常規聚合物復合材料性能的一類新型材料。

工程塑膠在電子、家電行業的應用


  在亞洲,工程塑膠主要應用在電子電氣行業,比例超過50%,塑膠箱而在歐美,工程塑膠則主要應用於汽車行業。中國1998年到2005年工程塑膠消費年均增率為26%(見表1)。預計今後幾年增長率為15%~18%。隨著中國電器產品出口量的逐年增加,工程塑膠的用量呈上升趨勢。盡管目前國內產品的技術含量和附加值都還很低,但這並不影響制造業對工程塑膠的巨大需求。迫於成本壓力,對材料本土化的要求越來越明顯,這為工程塑膠提供了廣闊的應用前景。
  電子電器上常用工程塑膠
  1。PA(尼龍)
  PA的特點是韌性好,機械強度高,耐磨,但易吸水變形。在電子電器方面主要用於制造機床電器、空氣開關、接插件、各種線圈骨架;錄音機、錄像機、攝像機、DVD、OA設備的機芯、骨架、支撐件、齒輪、傳動輪;以及電纜架、塑膠支撐件、齒輪、傳動輪;以及電纜護套、家用電器、小家電等。
  2。PC(聚碳酸酯)
  PC的優點是透明、衝擊強度高,機械強度好,尺寸穩定。缺點是不耐溶劑,易產生應力開裂。主要應用在電器的透明部分(如窗、外殼、面板等)。
  PC/ABS合金則更多地用在電器外殼、顯示器外殼、手機外殼、手提電腦外殼、電池、充電器外殼;光纜連接器、OA設備和小家電產品方面。
  3。POM(聚甲醛)
  POM具有優越的機械性能。耐磨性和尺寸穩定性能,耐化學腐蝕,耐疲勞,但耐熱性能差,易燃易分解,缺口敏感性大。主要用於電器、儀表結構件、各種齒輪、凸輪、傳動輪、錄音錄像帶軸芯、軟盤倉門、機床電器。
  4。PBT/PET(熱塑性聚酯)
  PBT具有優良的綜合性能、良好的加工性能、突出的耐化學性能、電性能,因此在電子電氣行業、通訊業、電纜和照明行業被廣泛采用。國內電子行業用量約占總消費量的62%,主要用於接插件、顯像管座、各種線圈骨架、行輸出變壓器骨架和外殼、聚焦電位器外殼、電腦風扇、節能燈外殼、電纜護套、汽車電器、燈座、電餅鐺、多士爐、各種開關、端子板。
  5。MPPO(改性聚苯醚)
  MPPO是一種性能優良的工程塑膠,特點是比重輕,玻璃化溫度高,尺塑膠箱寸穩定,耐水性、電性能極佳,本身是自熄性材料,介電損耗低,適合做高頻絕緣材料。主要用於彩電回掃變壓器骨架、外殼;屏蔽罩、超高頻印刷線路板、筆記本電腦的接插件、以及繼電器、可變電容等元器件。
  6。特種工程塑膠

  特種工程塑膠,是一種長期使用溫度在200℃以上的塑膠,例如PPS(聚苯硫醚)、PI(聚聚酰亞胺)、PEEK(聚醚醚酮)、LCP(液晶樹脂)等。由於現在的電子電氣產品體積越來越小,重量越來越輕,因此特種工程塑在電子電氣行業的應用也越來越廣泛,特別是一些耐熱的場合和一些需要焊塑膠籃接的電器元。PEEK薄膜還應用於多層印刷電路板的制作,最高可達60層,長期使用溫度260℃。

工程塑膠用於包裝領域前景更加廣泛


  與通用塑膠相比,工程塑膠具有更優異的機械性能、電性能、塑膠籃耐化學性、耐熱性、耐磨性、尺寸穩定性等優點,與金屬材料相比,工程塑膠具有重量輕、成時塑膠能耗小等優點。工程塑膠已經成為當今塑膠箱世界塑膠工業的發展中增長速度最快的材料。
  進入21世紀後,全球工程塑膠的消費量每年在1000萬噸左右,並以每年4。5%的速度遞增。
  熱塑性聚酯與聚酰胺性能上的主要特點是耐油,耐高低溫,阻隔氧氣,二氧化碳及氮氣等性能良好,無毒衛生性能也好,因此是阻隔性薄膜的常用基材,用它們制成的復合薄膜可用於蒸煮包裝,真空包裝,除氧包裝等。作為復合薄膜基材,除上面的特性之外,尼龍的主要特點是抗穿刺性能特別突出,用於帶骨食品等包裝十分有利,但它比較容易受空氣中水分的影響,在潮濕環境中,阻氧性下降。
  特別值得一提的是近來來隨著熱塑性聚酯生產技術的提高,生產規模的擴大,其價格有了明顯的下降,同時由於人們環保意識的增強,廢棄物容易通過物理或化學方法再循環的熱塑性聚酯制品,身價倍增,在中空容器以及薄膜制品方面,得到了飛速的發展。

  在包裝中應用的塑膠除熱塑性聚酯與聚酰胺之外,還有聚碳酸酯。聚碳酸酯的主要特點是耐高溫,高透明度,高強度,特別適用於可回收利用(重復灌裝)的中空容器。目前實用化的產品主要是奶瓶及25L的淨化水用桶塑膠箱。由於價位較高,其他應用尚不多見。

各種塑膠薄膜的特性比較


  塑膠薄膜作為塑膠箱一種承印材料,其歷史還比較短,它經印刷後作為包裝,具有輕盈透明、防潮抗氧、氣密性好、有韌性耐折、表面光滑、能保護商品,而且能再現商品的造型、色彩等優點。隨著石化工業的發展,塑膠薄膜的品種越來越多,常用的塑膠薄膜有聚乙烯(PE)、(PVC)、聚苯乙烯、聚酯薄膜(PET)、聚丙烯(PP)、塑膠尼龍等。 各種塑膠薄膜性能不同,印刷的難易程度也不同,作為包裝材料的用途也不同。
  聚乙烯薄膜是一種無色,無味、無臭、半透明的無毒性的絕緣材料,大量用作包裝袋;食品袋,還可制作各種容器。它是惰性材料,所以比較難印刷,必須經處理後,才能印出比較好的效果。
  簿膜的耐光性、耐老化性比較好且具有比較好的耐撕裂性能,能透氣,是一種潔淨、無色、透明的薄膜,一般加入增塑劑,它可溶於丙酮,環已酮等溶劑。因此,可以用類樹脂制的油墨印刷。適用於包裝袋、書皮等。
  聚苯乙烯薄膜是柔軟而堅韌的薄膜,干淨,無色而透明,不含增塑劑時,膜層永遠柔軟,耐冷凍,存放不老化,印刷時采用氧化聚合的合成連結料油墨,可使印跡牢度較好。
  聚酯薄膜是無色、透明、耐濕、不透氣、柔軟、強度大、耐酸堿油酯和溶劑、對高低溫均不怕的材料,經電火花處理後,對油墨有比較好的表面牢度。用於包裝和復合材料。
  聚丙烯薄膜有良好的光澤和很好的透明度,耐熱酸堿、耐溶劑、耐摩擦、耐撕裂、能透氣,低於160℃時不能熱封。
  尼龍薄膜的強度比聚乙烯薄膜大,無味、無毒、不透細菌、耐油、耐酯、耐沸水及大部分溶劑,一般用於荷重、耐磨的包裝,以及蒸煮包裝(食品的再熱),它不需表面處理即可印刷。
  聚乙烯分子上基本不帶極性基團,是一種非極性印高分於,聚丙烯分子中,每個結構單元上都含有一甲基,這分種弱極性基團,基本上也屬於非極性高分子,因此,它們對油墨的親和性都比較差,所以在印刷前在印刷前要經過處理後才能得到滿意的印件。
  處理方塑膠籃法大多是通過氧化,使之增加極性,使表面結構發生變化。具體的處理方法有放電(俗稱電暈、電火花)法、火焰法、紫外線輻射法、酸(硫酸、鉻酸)處理法等幾種。而以放電法比較簡單而普及。電暈處理效果的好壞,與處理設備的輸出功率、兩電極之間的距離,電極的放電面積、處理速度及處理的方法(是熱處理還是冷處理)和次數等都有關系,處理後的薄膜必須立即印刷、否則仍可能失效。
  在電火花處理中,由於電暈放電產生的游離基反應而可能使聚合物發生交聯,表面變粗糙並增加其對極性溶劑的潤濕性,一般地說,塑膠簿膜罕過處理後可由三十方面改善印刷(性能:可以使用抗靜電添加劑)我國使用三羥十二酰胺乙基季胺過氯酸鹽,以提高靜電荷衰減的還原作用烈進油墨的粘附效果濃凹印和手性版印刷中,溶劑型油墨的濕性得到了改進。
  塑膠薄膜印刷的方法,可采用柔性版、凹版和絲網印刷。 印刷塑膠箱用的油墨,要求具有粘性大,附著力強,能使油墨分子牢牢地附著干塑膠表面,而且它極易與空氣中的氧氣結膜而干燥等特點。

  一般凹印塑膠薄膜用的油墨是由:盼胺等合成樹酯,以醇類為主的有機溶劑及顏料經充分研磨分散後形成具有良好的流動性的膠狀流體,是揮發干燥型油墨,具有印刷性能好、附著牢度強,色澤鮮艷,干燥迅速等特點,適合於用凹印輪轉機印刷。

廢舊塑膠和新料的性能差異


  廢舊塑膠經再生加工後,性能有不塑膠同程度的下降,主要是由光老化、氧化和熱老化引起的。性能下降程度的大小主要取決於使用年限和環境。成型加工廠生產時產生的廢邊、廢品。其回收料的性能下降很小,幾乎可以當新料用;室內使用、使用年限短的產品,回收料性能變化也不大;而在室外使用,年限長、環境差(如受壓力、電場、化學介質等作用)的產品性能就差,甚至無法回收。由於再生過程中的熱老塑膠箱化,再生料顏色由淺變深。以下介紹幾種常用塑膠再生料的性能變化。
  再生後變色較明顯,一次再生擠出後會帶有淺褐色,三次則幾乎變為不透明的褐色。比粘度在二次時不變,兩次以上有下降傾向。無論是硬質還是軟質,再生時都應加入穩定劑。為使再制品有光澤,再生利用時可添加摻混的用量一般為1%~3%。
  聚乙烯
  聚乙烯再生後性能都有所下降,顏色變黃,其中抗老化性能下降最大。經多次擠出後,高密度聚乙烯粘度下降,低密度聚乙烯粘度上升。再生利用時可添加摻混的用量一般為8%以下。
  聚丙烯
  一次再生時,顏色幾乎不變,熔體指數上升。兩次以上顏色加重,熔體指數仍上升。再生後,抗衝出和抗老化性能下降最大,斷裂強度和伸長率有所下降。
  聚苯乙烯
  再生後顏色變黃,故再生聚苯乙烯一般進行著色。再生料各項性能的下降程度與再生次數成正比,斷裂強度在摻入量小於60%無明顯變化,極限粘度在摻入量為40%以下時,無明顯變化。
  其他塑膠
  ABS再生後變色較顯著,但使用摻入量不超過20%~30%時,性能無明顯塑膠籃變化。
  尼龍

  再生也存在變色及性能下降問題,摻入量以20%以下為宜。塑膠箱再生後伸長率下降,彈性卻有增加趨向。