塑料改性手段讲解

塑料改性

什么是改性塑料？

在通用塑料和工程塑料的基础上，通过物理、化学、机械等方式，经过填充、共混、增强等加工方法，改善塑料的性能或增加功能，对塑料的阻燃性、强度、抗冲击性、韧性等机械性能得到改善和提高，使得塑料能适用在特殊的电、磁、光、热等环境条件下。

塑料改性技术的应用范围

从原料树脂的生产到多种规格及品种的改性塑料母料的生产；应用于几乎所有的塑料制品的原材料与成型加工过程中。

塑料改性的应用范围很广泛，几乎所有塑料的性能都可通过改性方法得到改善。如塑料的外观、透明性、密度、精度、加工性、机械性能、化学性能、电磁性能、耐腐蚀性能、耐老化性、耐磨性、硬度、热性能、阻燃性、阻隔性等方面。为了降低塑料制品的成本、改善性能、提高功能，都离不开塑料改性技术。

塑料改性方法

物理改性：原则上不发生化学反应，主要是物理混合过程。在物理改性过程中往往也伴随有化学反应的发生。

化学改性：在聚合物分子链上通过化学方法进行嵌段共聚、接枝共聚、交联与降解等反应，或者引入新的官能团而形成特定功能的高分子材料。

塑料主要改性技术手段

1.填充

通过给普通塑料加入无机矿物（有机）粉末，改善塑料材料的刚性、硬度、耐热性等性能。填充剂种类繁多，其特性也极复杂。

塑料填充剂(filler for plastics)的作用：提高塑料加工性能、改进物化性质、增加容积、降低成本。

塑料增量填充剂应具备的特性：

(1)化学性质不活泼，呈惰性，不与树脂及其他助剂发生不良反应；

(2)不影响塑料的耐水性、耐化学药品性、耐候性、耐热性等；

(3)不降低塑料的物理性能；

(4)可以大量填充；

(5)相对密度小，对制品的密度影响不大；

(6)价格相对低廉。

2.增强

1）措施：通过在加入玻璃纤维、碳纤维等纤维状物质。

2）效果：可以明显改善材料的刚性、强度、硬度、耐热性，

3）不良影响：但很多材料会导致表面不良和韧性明显降低。

4）增强原理：

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增强材料具有较高的强度和模量；

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树脂具有许多固有的优良物理、化学(耐腐蚀、绝缘、耐辐照、耐瞬时高温烧蚀等)和加工性能；

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树脂与增强材料复合后，增强材料可以起到增进树脂的力学或其他性能，而树脂对增强材料可以起到粘合和传递载荷的作用，使增强塑料具有优良性能。

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3.增韧

有较多的材料韧性不够、太脆，可以通过加入韧性较好的材料或者超细无机材料，增加材料韧性和低温使用性能。

增韧剂：为了降低塑料硬化后的脆性，提高其冲击强度和延伸率而加入树脂中的一种添加剂。

常用增韧剂：

多为马来酸酐接枝相容剂）——

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA)、

氯化聚乙烯(CPE)、

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、

苯乙烯-丁二烯热塑性弹性(SBS)、

三元乙丙橡胶(EPDM)......

都是用于塑料特别是工程塑料上效果显著的增韧剂。

4.阻燃

在较多的场合，要求材料有阻燃性，比较常用的场合是电子电器，汽车行业也有阻燃要求，但一般较低。阻燃可以通过加入阻燃剂实现。

大多数塑料具可燃性。随着塑料在建筑、家具、交通、航空、航天、电器等方面的广泛应用，提高塑料的阻燃性已成为十分迫切的课题。

阻燃剂：又称难燃剂，耐火剂或防火剂，赋予易燃聚合物难燃性的功能性助剂；它们大多是元素周期表中第ⅤA(磷)、ⅦA(溴、氯)和ⅢA(锑、铝)族元素的化合物。

具有抑烟作用的钼化合物、锡化合物和铁化合物等亦属阻燃剂的范畴，主要适用于有阻燃需求的塑料，延迟或防止塑料尤其是高分子类塑料的燃烧。

使其点燃时间增长，点燃自熄，难以点燃。

阻燃原理

1）吸热作用

任何燃烧在较短的时间所放出的热量是有限的，如果能在较短的时间吸收火源所放出的一部分热量，那么火焰温度就会降低，辐射到燃烧表面和作用于将已经气化的可燃分子裂解成自由基的热量就会减少，燃烧反应就会得到一定程度的抑制。

在高温条件下，阻燃剂发生了强烈的吸热反应，吸收燃烧放出的部分热量，降低可燃物表面的温度，有效地抑制可燃性气体的生成，阻止燃烧的蔓延。Al(OH)3阻燃剂的阻燃机理就是通过提高聚合物的热容，使其在达到热分解温度前吸收更多的热量，从而提高其阻燃性能。这类阻燃剂充分发挥其结合水蒸汽时大量吸热的特性，提高其自身的阻燃能力。

2）覆盖作用

在可燃材料中加入阻燃剂后，阻燃剂在高温下能形成玻璃状或稳定泡沫覆盖层，隔绝氧气，具有隔热、隔氧、阻止可燃气体向外逸出的作用，从而达到阻燃目的。

如有机阻磷类阻燃剂受热时能产生结构更趋稳定的交联状固体物质或碳化层。碳化层的形成一方面能阻止聚合物进一步热解，另一方面能阻止其内部的热分解产生物进入气相参与燃烧过程。

3）抑制链反应

根据燃烧的链反应理论，维持燃烧所需的是自由基。阻燃剂可作用于气相燃烧区，捕捉燃烧反应中的自由基，从而阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止。

如含卤阻燃剂，它的蒸发温度和聚合物分解温度相同或相近，当聚合物受热分解时，阻燃剂也同时挥发出来。此时含卤阻燃剂与热分解产物同时处于气相燃烧区，卤素便能够捕捉燃烧反应中的自由基，从而阻止火焰的传播，使燃烧区的火焰密度下降，最终使燃烧反应速度下降直至终止。

4）不燃气体窒息作用

阻燃剂受热时分解出不燃气体，将可燃物分解出来的可燃气体的浓度冲淡到燃烧下限以下。同时也对燃烧区内的氧浓度具有稀释的作用，阻止燃烧的继续进行，达到阻燃的作用。