Apa itu plastik yang dimodifikasi?

Plastik rekayasa khusus! Apa itu plastik yang dimodifikasi?

Plastik yang dimodifikasi merujuk pada penambahan zat organik atau anorganik molekul kecil ke polimer (resin), yang memberikan sifat tertentu (sifat pemrosesan mekanis) atau meningkatkan sifat tertentu melalui reaksi fisik atau kimia.

Teknologi dan produk plastik yang dimodifikasi

Produk utama plastik yang dimodifikasi - plastik modifikasi yang diisi bubuk anorganik
Plastik modifikasi yang diisi bubuk anorganik Tiongkok berada di posisi terdepan secara internasional dalam hal produksi, variasi, teknologi pemrosesan, dan teori dasar. Bubuk anorganik yang umum meliputi kalsium karbonat, bedak, kaolin, barium sulfat yang diendapkan, wollastonit, brusit, tremolit, mika, dan kalsium oksida. Menurut statistik yang relevan, jumlah total bubuk anorganik yang digunakan untuk mengisi plastik modifikasi di Tiongkok setiap tahun mencapai 7-10 juta ton, yang lebih dari 70% adalah kalsium karbonat (kalsium berat, kalsium ringan), diikuti oleh bubuk bedak.

Fungsi terbesar dari plastik modifikasi yang diisi bubuk anorganik adalah untuk menghemat sumber daya minyak bumi. Sumber daya minyak bumi Tiongkok tidak dapat memenuhi kebutuhan pembangunan ekonomi yang pesat, dan sejumlah besar minyak bumi dan resin perlu diimpor setiap tahun. Hanya lima resin serba guna utama (PE, PP, PVC, PS, ABS) yang memiliki volume impor tahunan lebih dari 24 juta ton. Harga bubuk anorganik kurang dari 1/20 dari harga resin umum, dan untuk produk plastik, biaya bahan baku mencapai hampir 70% dari total biaya. Bagi perusahaan manufaktur produk plastik, mengurangi biaya bahan baku tanpa mempengaruhi penampilan dan kinerja produk tidak hanya meningkatkan manfaat ekonomi perusahaan, tetapi juga meningkatkan daya saing pasar.

Plastik modifikasi yang diisi bubuk anorganik juga memainkan peran penting dalam mengendalikan polusi putih dan perlindungan lingkungan. Hasil eksperimen telah menunjukkan bahwa untuk bahan kemasan dan peralatan makan yang tidak mudah didaur ulang, dalam kondisi memastikan kinerja dan kebersihan, ketika jumlah pengisian bubuk anorganik (terutama kalsium karbonat) mencapai 30% atau lebih, mereka lebih mudah dicerna oleh alam setelah dibuang. Jika digunakan sebagai produk pemulihan energi dengan kapasitas pengisian tinggi, mudah terbakar, memiliki tingkat pemulihan panas yang tinggi, dan kecil kemungkinannya menyebabkan polusi sekunder. Plastik modifikasi yang diisi bubuk anorganik tidak hanya digunakan untuk mengurangi penggunaan resin, menghemat sumber daya minyak, menurunkan biaya bahan baku, dan meminimalkan polusi lingkungan. Yang lebih penting, mereka dapat memberikan atau meningkatkan fungsi material tertentu, yang tidak dapat digantikan oleh metode lain.

1. Yang paling representatif adalah sebagai berikut:

(1) Talk. Pengisian resin dapat meningkatkan kekakuan material dan banyak digunakan dalam pipa PE dan PP, yang dapat meningkatkan kekakuan cincin pipa dan meningkatkan kekuatan tekannya.

(2) Kaolin. Plastik umumnya terbuat dari kaolin yang dikalsinasi, yang dapat meningkatkan isolasi dan menghalangi radiasi inframerah material. Kaolin banyak digunakan dalam kabel, film rumah kaca, dan film plastik untuk meningkatkan isolasi kabel dan meningkatkan suhu di dalam dan di tanah.

(3) Serbuk anorganik dengan struktur seperti jarum, seperti wollastonite, serbuk tremolite (juga dikenal sebagai serbuk komposit seperti jarum), dan kumis kristal tertentu. Masterbatch yang diproduksi dengan meningkatkan kekuatan dan ketangguhan material biasanya disebut sebagai masterbatch yang diperkuat atau diperkuat.

(4) Mika. Dapat meningkatkan kekakuan, ketahanan panas, dan isolasi listrik produk secara signifikan. Kekakuannya yang meningkat lebih baik daripada bedak talk, dan isolasinya lebih baik daripada kaolin.

(5) Magnesium hidrat. Ini adalah penghambat api anorganik alami yang murah, yang semakin disukai ketika penggunaan seri halogen, terutama eter dekabromodifenil, dibatasi. Semakin tinggi kemurnian brucite, semakin kecil ukuran partikelnya, dan semakin baik penghambat apinya. Selain penghambat api, brucite juga memiliki sifat pengurang asap.

(6) Pengendapan barium sulfat. Disiapkan dengan metode kimia, kemurniannya dapat mencapai 99%, keputihannya dapat mencapai lebih dari 98%, ukuran partikel umumnya di atas 10000 mesh, distribusi ukuran partikelnya sempit, partikelnya relatif teratur dan bulat, dan ketahanan kimia dan panasnya baik. Dalam beberapa tahun terakhir, penelitian telah menemukan bahwa nilai penyerapan minyak dari barium sulfat yang diendapkan jauh lebih kecil daripada bubuk anorganik lainnya, hanya sekitar 16, sehingga sulit untuk menggumpal dan mudah terdispersi. Mengisinya ke dalam plastik memiliki sedikit efek pada sifat mekanisnya dan dapat meningkatkan kecerahan produk secara signifikan. Efek pencerahnya lebih baik daripada agen pencerah biasa, dengan jangka panjang tanpa luapan. Ketika diisi ke dalam pipa drainase bangunan, dapat meningkatkan kepadatan pipa dan memiliki efek insulasi suara yang baik.

(7) Zeolit ​​alam. Zeolit ​​alam memiliki daya serap yang kuat, dapat menghilangkan bau produk, dan memiliki dampak yang kecil terhadap kekuatan produk. Sebagai masterbatch penghilang bau yang diaplikasikan pada bahan daur ulang, ia memiliki efek yang baik.

2、 Peralatan pengolahan plastik yang dimodifikasi

Prinsip dasar plastik yang dimodifikasi, baik itu modifikasi pengisian, modifikasi pencampuran, atau modifikasi penguatan, adalah memecah batas antarmuka bahan dengan sifat yang berbeda dengan bantuan aditif melalui metode mekanis, dan mencampurnya menjadi benda yang seragam. Semakin merata campurannya, semakin erat ikatan antarmuka, dan semakin baik kinerja bahannya. Kinerja mesin pemrosesan memainkan peran yang sangat penting dalam kinerja dan kekuatan plastik yang dimodifikasi.

Didorong oleh pesatnya perkembangan plastik yang dimodifikasi, untuk memenuhi permintaan pasar akan plastik yang dimodifikasi, industri pemrosesan mesin plastik Tiongkok juga telah mencapai perkembangan pesat dalam peralatan pemrosesan plastik yang dimodifikasi dalam 20 tahun terakhir. Pada awal tahun 1980-an, ketika masterbatch berisi kalsium karbonat diperkenalkan, tidak ada ekstruder sekrup ganda di Tiongkok, dan hanya ekstruder sekrup tunggal yang dapat digunakan untuk memproduksi masterbatch kalsium karbonat. Sejauh ini, tingkat ekstruder sekrup ganda di Tiongkok telah mencapai tingkat lanjutan internasional, yang tidak hanya dapat memenuhi kebutuhan produksi dalam negeri, tetapi juga mengekspor dalam jumlah besar setiap tahun.

Selain terus memperbarui dan mengubah ekstruder sekrup ganda untuk memenuhi permintaan plastik yang dimodifikasi, industri permesinan plastik juga telah berhasil meneliti dan mengembangkan ekstruder sekrup tunggal bolak-balik dan ekstruder sekrup rangkap tiga. Untuk modifikasi pengisian bubuk tumbuk, perawatan aktivasi permukaan bubuk secara langsung memengaruhi kualitas produk. Saat ini, perusahaan yang memproduksi masterbatch pengisian terutama menggunakan mixer berkecepatan tinggi untuk perawatan aktivasi permukaan bubuk anorganik. Dalam beberapa tahun terakhir, perusahaan yang memproduksi mixer berkecepatan tinggi telah berhasil mengembangkan peralatan produksi berkelanjutan khusus untuk perawatan aktivasi permukaan bubuk anorganik.

Dalam beberapa tahun terakhir, banyak perusahaan telah berhasil menerapkan mixer internal yang awalnya digunakan dalam industri karet untuk produksi masterbatch pengisian, dan telah mencapai hasil yang baik. Keunggulannya adalah efisiensi produksi yang tinggi, menghemat listrik, tenaga kerja, dan aditif, serta mengurangi polusi debu. Metode khususnya adalah menambahkan semua bahan bersama-sama ke dalam mixer internal sesuai dengan formula, tanpa pemanasan. Suhu secara otomatis dinaikkan oleh tekanan dan gaya geser yang kuat dari mixer internal itu sendiri, dan dicetak selama sekitar 12-15 menit sebelum ditekan ke dalam ekstruder sekrup tunggal atau sekrup kembar untuk granulasi. Pencampuran material dan plastisisasi diselesaikan dalam mixer internal, di mana sekrup tunggal atau sekrup kembar hanya memainkan peran granulasi, sehingga strukturnya jauh lebih sederhana daripada sekrup tunggal atau sekrup kembar biasa. Menggunakan proses mixer internal untuk memproduksi masterbatch pengisian dengan spesifikasi yang sama dapat menghemat biaya 150-180 yuan per ton.

Menurut laporan yang relevan, jenis peralatan granulasi baru yang mirip dengan proses pengaduk internal baru-baru ini telah dikembangkan, yang menggunakan pengaduk kontinu rotor ganda sebagai pengganti pengaduk internal. Material yang diplastisisasi langsung dimasukkan ke dalam granulasi sekrup tunggal melalui metode dua tahap, dan seluruh peralatan terintegrasi.

3、Bantuan pengolahan plastik yang dimodifikasi

Aditif merupakan bahan baku penting untuk produksi plastik yang dimodifikasi, baik itu modifikasi pengisian, modifikasi pencampuran, atau modifikasi penguatan, yang semuanya bergantung pada aditif. Ada banyak jenis aditif yang digunakan dalam plastik yang dimodifikasi, termasuk agen penggandeng, dispersan, pelumas (pelumasan internal dan eksternal), plasticizer, kompatibilizer, agen nukleasi, dan agen pemutih fluoresensi. Pengembangan plastik yang dimodifikasi telah mendorong pengembangan aditif. Ketika awalnya memproduksi masterbatch berisi kalsium karbonat, tidak ada produk agen penggandeng di pasaran, tetapi asam stearat digunakan sebagai gantinya. Agen penggandeng ester aluminium pertama kali diperkenalkan pada tahun 1984 dan dengan cepat dipromosikan karena harganya yang murah, warnanya cerah, tidak beracun, stabilitas termal yang baik, dan mudah digunakan. Aplikasi agen penggandeng ester aluminium memainkan peran penting dalam meningkatkan kinerja dan kualitas masterbatch berisi bubuk anorganik. Setelah agen penggandeng ester aluminium, serangkaian produk agen penggandeng baru dengan kinerja yang sangat baik, seperti agen penggandeng silana, agen penggandeng ester titanium, agen penggandeng tanah jarang, agen penggandeng fosfit asam, agen penggandeng komposit aluminium/titanium, dan agen penggandeng polimer, telah dikembangkan secara berturut-turut untuk berbagai produk yang dimodifikasi. Agen penggandeng memainkan peran penting dalam kinerja dan kualitas plastik modifikasi yang diisi bubuk anorganik.

Dengan kemajuan dan perkembangan teori-teori ilmiah yang berkelanjutan, untuk memenuhi permintaan pasar dengan lebih baik, beberapa agen penggandeng multifungsi telah muncul dalam beberapa tahun terakhir, seperti penguat, penguat, penekan air amfifilik, tahan UV, dan agen penggandeng baru yang mencerahkan.

Meskipun telah terjadi kemajuan dan pengembangan signifikan dalam penggunaan bahan pembantu pemrosesan untuk plastik yang dimodifikasi, masih terdapat jarak tertentu dari kebutuhan praktis, seperti pemecahan masalah agregasi bubuk anorganik berskala nano dalam plastik.

4、 Tren perkembangan plastik yang dimodifikasi

1. Plastisisasi rekayasa plastik umum, meskipun terjadi peningkatan terus-menerus dalam produk-produk baru plastik rekayasa dan eksplorasi bidang-bidang aplikasi, dan pengurangan biaya terus-menerus karena perluasan peralatan produksi; Namun, dengan pengembangan dan kematangan peralatan dan teknologi modifikasi yang berkelanjutan, resin termoplastik serbaguna telah semakin direkayasa melalui modifikasi dan telah menguasai beberapa pasar aplikasi plastik rekayasa tradisional.

2. Dengan pesatnya perkembangan industri otomotif, listrik, elektronik, komunikasi, dan permesinan dalam negeri, permintaan terhadap plastik rekayasa yang dimodifikasi akan meningkat secara signifikan, dan berbagai plastik rekayasa berkekuatan tinggi dan tahan panas akan digunakan secara luas.

3. Plastik rekayasa khusus berbiaya rendah, seperti polifenilen sulfida (PPS), polieterimida (PEI), poliimida (PI), polietereterketon (PEEK), imida (PAI), polisulfon (PSU), dan polifenilen sulfon (PPSU), telah menjadi aplikasi yang semakin penting dalam bidang teknologi mutakhir seperti elektronik, otomotif, penerbangan, instrumentasi, petrokimia, roket, dan kedirgantaraan karena sifat listriknya yang sangat baik, ketahanan suhu tinggi, dan stabilitas dimensi. Beberapa juga memiliki ketahanan api, ketahanan radiasi, ketahanan kimia, dan sifat mekanis yang baik.

4. Teknologi nanokomposit akan membawa peluang baru untuk plastik yang dimodifikasi, dan pembuatan serta penerapan nanokomposit polimer akan menjadi topik penting di masa mendatang. Saat ini, perkembangan nanoteknologi berkembang pesat, dan bahan polimer nano, sebagai cabang penting, menunjukkan tren baru dalam penelitian dan pengembangan. Manfaat potensial nanoteknologi mendorong para ilmuwan dari banyak negara untuk terus mengeksplorasi dan meneliti, dan persaingannya ketat. Untuk bahan polimer nano, karena ukuran partikelnya kecil, luas permukaannya besar, dan penggumpalan partikel bubuk nano yang mudah, sulit untuk mendapatkan komposit berstruktur nano dengan metode pencampuran konvensional saat menyiapkan komposit polimer yang dimodifikasi dari bubuk nano. Untuk meningkatkan daya rekat antarmuka antara aditif nano dan polimer serta meningkatkan kemampuan dispersi seragam partikel nano, diperlukan modifikasi permukaan bubuk nano. Terutama untuk mengurangi keadaan energi permukaan partikel, menghilangkan muatan permukaan partikel, meningkatkan afinitas antara nanopartikel dan fase organik, dan melemahkan polaritas permukaan nanopartikel.

5. Pengembangan aditif baru dan efisien juga merupakan arah penting untuk pengembangan plastik yang dimodifikasi. Selain aditif yang umum digunakan dalam pemrosesan plastik seperti penstabil panas, antioksidan, penyerap UV, agen nukleasi, agen antistatik, dispersan, dan penghambat api, agen pengeras, peningkat penghambat api, kompatibilizer paduan, dan aditif lainnya juga penting untuk plastik yang dimodifikasi.

6. Mengembangkan agen interkalasi fungsional reaktif yang efisien untuk menghasilkan fase terdispersi berskala nano secara in situ melalui ikatan kimia, sehingga menghubungkan fase terdispersi nano ke rantai utama molekul polimer melalui ikatan kimia, membentuk material nanokomposit polimer/silika berlapis yang mulus. Dengan peralatan dan proses pembentukan film, lembaran, dan botol plastik yang ada, produk kemasan plastik baru dapat diproduksi secara efisien dan berbiaya rendah, yang dapat didaur ulang dan digunakan kembali, didaur ulang dan digranulasi untuk digunakan kembali. Ini adalah jenis baru bahan kemasan plastik berpenghalang tinggi dengan konsep perlindungan lingkungan yang hijau.

PRES berfokus pada produksi partikel plastik rekayasa khusus, produksi modifikasi, produksi lembaran, dan produksi batangan. Plastik rekayasa khusus yang diproduksi oleh PRES memiliki kekuatan dan ketangguhan yang baik, ketahanan yang kuat terhadap oksidasi dan penuaan, serta nilai guna yang tinggi. Plastik ini meningkatkan kekerasan, kekakuan, kompresi, dan ketahanan aus, serta cocok untuk memproses batangan, lembaran, profil, dll., sehingga mengurangi biaya produksi bagi perusahaan.