摘要:隨著塑料加工業(yè)的迅速發(fā)展,塑料改性技術(shù)的發(fā)展也日新月異。針對不同使用場合、不同技術(shù)指標(biāo),采取多種改性措施達(dá)到提高性能、降低成本目的,正是多元復(fù)合共混改性理論的基礎(chǔ)。更重要的是:多元復(fù)合共混改性理論將改性塑料的科學(xué)研制和生產(chǎn)實(shí)踐,搭建了一個(gè)數(shù)字化平臺(tái),引入了計(jì)算機(jī)模擬和處理,大大提高了開發(fā)和生產(chǎn)新產(chǎn)品的效率。本文簡略介紹了多元復(fù)合共混改性理論的形成和指導(dǎo)研制塑料新產(chǎn)品的實(shí)踐,拋磚引玉以推動(dòng)塑料改性事業(yè)的發(fā)展。 關(guān)鍵詞:塑料改性 多元復(fù)合共混 一、概述塑料作為一種新型人造材料,廣泛應(yīng)用在國民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)和人民生活中:通常塑料制品的原料是采用純樹脂,如PE、PP、ABS等直接加工成型。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展,對塑料材料性能提出更高的要求,純樹脂顯得力不從心,相反在純樹脂中添加各類非金屬和金屬材料,可以提升塑料樹脂的各類性能,以達(dá)到所需要的技術(shù)指標(biāo)和高性價(jià)比,其中用量最大的是非金屬材料,例CaCO3、滑石粉、硅灰石粉、云母粉等。塑料改性加工奇妙地和非金屬礦粉體加工、超細(xì)粉碎等行業(yè)結(jié)合起來,促進(jìn)了塑料的改性發(fā)展。人類社會(huì)進(jìn)入二十一世紀(jì)以來,圍繞現(xiàn)代塑料加工改性,已經(jīng)形成了一個(gè)綜合性以塑料樹脂為主,各種添加劑、加工助劑為輔,各種塑料成型加工機(jī)械,化工合成、鋼鐵生產(chǎn)加工等多種加工工業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈。早期塑料改性的目的以降低產(chǎn)品成本為主,如上世紀(jì)70年代鈣塑成型就是名例。大致上自80年代起,以提高改進(jìn)塑料某些特定性能,如阻燃改性、抗靜電、玻纖增強(qiáng)改性等紛紛涌現(xiàn);90年代塑料改性以提高純樹脂的各種機(jī)械物理性能為主,以及處理手段的不斷改進(jìn);這一時(shí)期還出現(xiàn)了相容劑、偶聯(lián)劑品種的擴(kuò)大和效能增強(qiáng)等改進(jìn),塑料加工機(jī)械也從單螺桿擠出機(jī)發(fā)展到雙螺桿擠出機(jī)和往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)。值得一提的是,我國作為一個(gè)塑料制品生產(chǎn)發(fā)展中國家,許多塑料共混改性項(xiàng)目走在世界前例;例如肖祥驊先生研制的CPVC管道管件質(zhì)量超過日本同類產(chǎn)品,價(jià)格比日本產(chǎn)品低;又如筆者研制的國內(nèi)外獨(dú)家生產(chǎn)的無載體阻燃色母料,達(dá)到世界領(lǐng)先水平;其原因在于我國塑料樹脂的合成加工幾乎都采用引進(jìn)設(shè)備生產(chǎn),其最新最好的核心技術(shù)不掌握在中國人民手中,同國外相比,我國生產(chǎn)的樹脂牌號(hào)品種少,質(zhì)量相對較差, “先天不足后天補(bǔ)”,這反而促進(jìn)了我國的改性塑料事業(yè)的蓬勃發(fā)展。早期填充改性的無機(jī)粉體材料表面改性劑從硬脂酸到偶聯(lián)劑,收到了一定的效果,而偶聯(lián)劑有硅烷、鈦酸酯、鋁酸酯、硼酸酯、磷酸酯等品種紛紛涌現(xiàn),進(jìn)入21世紀(jì)之后,隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對塑料材料要求的不斷提高,塑料改性技術(shù)早已跳出經(jīng)典的偶聯(lián)表面處理粉體理論,各地塑料改性一代精英又推出各自的科研成果和改性理論,簡述如下:1)無機(jī)剛性粒子增韌理論2)納米材料和晶須增韌增強(qiáng)材料3)偶聯(lián)劑和助偶聯(lián)劑理論4)化學(xué)接枝、化學(xué)交聯(lián)5)稀土偶聯(lián)劑6)有機(jī)包復(fù)、三元共混理論7)彈性體增韌技術(shù)8)不同基材共混、相容劑理論9)液晶原位復(fù)合技術(shù)10)通用塑料工程化、合金化11)微膠囊技術(shù)特別是在2003年10月中國塑料加工協(xié)會(huì)塑料改性專業(yè)委員會(huì)年會(huì)上,我國當(dāng)代塑料改性精英、教授專家們紛紛登臺(tái)演講,把自進(jìn)入二十一世紀(jì)以來,最新最好的各種改性理論和實(shí)踐介紹給大家,呈現(xiàn)百花齊放、百家爭鳴的新局面。例如:章文貢老師的“A+B+C+D”理論,劉伯元老師的“后偶聯(lián)劑時(shí)代”觀點(diǎn)。(1)這充分表明在一定的歷史時(shí)期,技術(shù)發(fā)展到一定的程度,有一定的社會(huì)需求,就會(huì)有相應(yīng)的新技術(shù)出現(xiàn)、總結(jié)、推廣、應(yīng)用。2004年4月,筆者在單位接到一項(xiàng)“高抗撕裂性阻燃流延聚丙烯薄膜專用料”的任務(wù),技術(shù)指標(biāo)是:膜寬度2m,厚度20~500μm,阻燃性能達(dá)到UL94標(biāo)準(zhǔn)V-0級,拉伸強(qiáng)度≥32MPa,抗撕裂性≥(縱、橫向)170KN/m,密度p-1±0.5g/cm3,外觀乳白色半透明:簡單測試方法是,無論何人用最大力手工撕膜,也撕不破。熟悉阻燃PP的人士都知道,在阻燃PP中,由于在PP中添加了阻燃劑,其各項(xiàng)物理機(jī)械性能均有不同程度下降,而該材料技術(shù)性能要求幾乎沒有任何可以下降余地,技術(shù)難度較大,一直都是采用進(jìn)口原料在生產(chǎn)。筆者根據(jù)自己30多年阻燃塑料改性、塑料成型加工的經(jīng)驗(yàn)和吸收2003年中國塑料加工工業(yè)協(xié)會(huì)改性塑料專業(yè)委員會(huì)年會(huì)各位精英大師的經(jīng)驗(yàn),概括成duo=1+2+3+……+n的多元復(fù)合改性理論,進(jìn)行該項(xiàng)目開發(fā)研制,僅四周時(shí)間即告成功,經(jīng)用戶試用效果良好,各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到技術(shù)要求,直接替代進(jìn)口產(chǎn)品。而該項(xiàng)目按普通常規(guī)試制方法,從收集資料到試制成功必需一年時(shí)間。(2)2004年8月,劉伯元老師提議在上海研制第四代大口徑埋地管材增剛增韌增強(qiáng)母料,我們?nèi)〉昧松虾A诌_(dá)塑膠化工有限公司董事長王梓剛的支持,經(jīng)過多次反復(fù)熱烈討論,在概括筆者的多元復(fù)合理論和劉伯元老師的三元共混理論基礎(chǔ)上誕生的多元復(fù)合共混改性理論的引導(dǎo)下,僅花一個(gè)月時(shí)間即試制成功,經(jīng)上海勝德塑料廠、重慶創(chuàng)新塑膠有限公司的測試,在提高材料的某項(xiàng)指標(biāo)循環(huán)剛度的同時(shí),其它各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)基本保持不變,甚至有所提高,這是一個(gè)嶄新的突破。(1)二、多元復(fù)合共混改性理論:集當(dāng)代塑料改性精英大師們的經(jīng)驗(yàn)之大成,多元復(fù)合共混改性理論闡述的是:現(xiàn)代塑料改性時(shí),加工助劑(填充劑、增刃劑、…)必須進(jìn)行的表面處理并非如同以往采用一種方法處理,例如僅用鈦酸酯或者硅烷偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理,這種表面處理已難以滿足日新月異高新技術(shù)對塑料材料的更高要求,可以采用duo=1+2+3+…+n多元化復(fù)合表面處理,才能滿足技術(shù)和質(zhì)量、加工工藝的更高要求;同時(shí)針對不同使用場合、不同技術(shù)指標(biāo)要求,復(fù)合配方多種加工助劑,如FU=A+B+C+…+N,這樣處理的改性塑料才能滿足使用者對改性塑料材料的各種苛刻要求,或者大幅度提升某一、二頂技術(shù)指標(biāo)同時(shí)其它指標(biāo)基本保持不變,或者在保證質(zhì)量前提下大幅度降低成本,更好地參與市場競爭。這里duo表示多元化處理,F(xiàn)U表示復(fù)合共混的意思。
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