البلاستيك الهندسي الخاص! ما هو البلاستيك المعدل؟
تشير المواد البلاستيكية المعدلة إلى إضافة مواد غير عضوية أو عضوية ذات جزيئات صغيرة إلى البوليمرات (الراتنجات)، والتي تمنح خصائص معينة (خصائص المعالجة الميكانيكية) أو تعمل على تحسين خصائص معينة من خلال التفاعلات الفيزيائية أو الكيميائية.
تكنولوجيات ومنتجات البلاستيك المعدل
المنتج الرئيسي من البلاستيك المعدل هو مسحوق غير عضوي مملوء بالبلاستيك المعدل
تحتل المواد البلاستيكية المعدلة المملوءة بالمسحوق غير العضوي في الصين مكانة رائدة على المستوى الدولي من حيث الإنتاج والتنوع وتكنولوجيا المعالجة والنظرية الأساسية. تشمل المساحيق غير العضوية الشائعة كربونات الكالسيوم والتلك والكاولين وكبريتات الباريوم المترسبة والولاستونيت والبروسيت والتريموليت والميكا وأكسيد الكالسيوم. وفقًا للإحصاءات ذات الصلة، يصل إجمالي كمية المساحيق غير العضوية المستخدمة لملء المواد البلاستيكية المعدلة في الصين كل عام إلى 7-10 ملايين طن، منها أكثر من 70٪ من كربونات الكالسيوم (الكالسيوم الثقيل والكالسيوم الخفيف)، تليها بودرة التلك.
إن أعظم وظيفة للبلاستيك المعدل المملوء بالمسحوق غير العضوي هي توفير موارد البترول. لا تستطيع موارد البترول في الصين تلبية احتياجات التنمية الاقتصادية السريعة، ويجب استيراد كمية كبيرة من البترول والراتنج كل عام. فقط الراتنجات العامة الخمسة الرئيسية (PE، PP، PVC، PS، ABS) لديها حجم استيراد سنوي يزيد عن 24 مليون طن. سعر المسحوق غير العضوي أقل من 1/20 من سعر الراتنج العام، وبالنسبة للمنتجات البلاستيكية، تمثل تكاليف المواد الخام ما يقرب من 70٪ من التكلفة الإجمالية. بالنسبة لشركات تصنيع المنتجات البلاستيكية، فإن تقليل تكاليف المواد الخام دون التأثير على مظهر وأداء المنتجات لا يزيد فقط من الفوائد الاقتصادية للمؤسسة، بل يعزز أيضًا القدرة التنافسية في السوق.
تلعب المواد البلاستيكية المعدلة المملوءة بالمسحوق غير العضوي أيضًا دورًا مهمًا في التحكم في التلوث الأبيض وحماية البيئة. أظهرت النتائج التجريبية أنه بالنسبة لمواد التعبئة وأدوات المائدة التي لا يمكن إعادة تدويرها بسهولة، في ظل ظروف ضمان الأداء والنظافة، عندما تصل كمية الحشو من المسحوق غير العضوي (وخاصة كربونات الكالسيوم) إلى 30٪ أو أكثر، يتم هضمها بسهولة أكبر من قبل الطبيعة بعد التخلص منها. إذا تم استخدامها كمنتج لاستعادة الطاقة بسعة تعبئة عالية، فمن السهل حرقها، ولديها معدل استرداد حراري مرتفع، ومن غير المرجح أن تسبب تلوثًا ثانويًا. لا تُستخدم المواد البلاستيكية المعدلة المملوءة بالمسحوق غير العضوي ببساطة لتقليل استخدام الراتينج، وتوفير موارد النفط، وخفض تكاليف المواد الخام، والحد من التلوث البيئي. والأهم من ذلك، أنها يمكن أن تمنح أو تحسن وظائف معينة للمادة، والتي لا يمكن استبدالها بطرق أخرى.
1. الأكثر تمثيلا هي كما يلي:
(1) التلك. يمكن أن يؤدي ملء الراتنج إلى زيادة صلابة المادة ويستخدم على نطاق واسع في أنابيب البولي إيثيلين والبولي بروبلين، مما يمكن أن يحسن صلابة حلقة الأنبوب ويزيد من قوتها الانضغاطية.
(2) الكاولين. يتم تصنيع البلاستيك بشكل عام من الكاولين المحترق، والذي يمكنه تحسين العزل ومنع الأشعة تحت الحمراء للمادة. يستخدم على نطاق واسع في الكابلات وأغشية البيوت الزجاجية والأغشية البلاستيكية لتحسين عزل الكابلات وزيادة درجة الحرارة داخلها وعلى الأرض.
(3) المساحيق غير العضوية ذات الهياكل الإبرية، مثل الولاستونيت، ومسحوق التريموليت (المعروف أيضًا باسم المسحوق الإبري المركب)، وبعض الشعيرات البلورية. يُشار عادةً إلى الماسترباتش المُنتج عن طريق زيادة قوة المادة ومتانتها باسم الماسترباتش المُعزز أو المُعزز.
(4) الميكا. يمكنها تحسين صلابة المنتج ومقاومته للحرارة وعزله الكهربائي بشكل كبير. صلابتها المتزايدة أفضل من بودرة التلك، وعزلها أفضل من الكاولين.
(5) هيدرات المغنيسيوم. إنه مثبط للهب غير عضوي طبيعي رخيص الثمن، وهو مفضل بشكل متزايد عند تقييد استخدام سلسلة الهالوجين، وخاصة إيثر ثنائي الفينيل العشاري البروم. كلما زادت نقاء البروسيت، كان حجم الجسيمات أصغر، وكانت مقاومة اللهب أفضل. بالإضافة إلى مقاومة اللهب، يتمتع البروسيت أيضًا بخصائص تقليل الدخان.
(6) ترسب كبريتات الباريوم. يتم تحضيره بالطرق الكيميائية، ويمكن أن تصل نقاوته إلى 99%، ويمكن أن يصل البياض إلى أكثر من 98%، وحجم الجسيمات أعلى عمومًا من 10000 شبكة، وتوزيع حجم الجسيمات ضيق، والجسيمات منتظمة ومستديرة نسبيًا، ومقاومة كيميائية وحرارية جيدة. في السنوات الأخيرة، وجدت الدراسات أن قيمة امتصاص الزيت لكبريتات الباريوم المترسبة أصغر بكثير من المساحيق غير العضوية الأخرى، حوالي 16 فقط، مما يجعل من الصعب التكتل ويسهل تشتيته. إن ملئه في البلاستيك له تأثير ضئيل على خصائصه الميكانيكية ويمكن أن يزيد بشكل كبير من سطوع المنتج. تأثير التفتيح أفضل من عوامل التفتيح العادية، مع عدم وجود فيضان على المدى الطويل. عند ملئه في أنابيب الصرف الصحي للمباني، يمكن أن يزيد من كثافة الأنابيب ويكون له تأثير عزل صوتي جيد.
(7) الزيوليت الطبيعي. يتمتع بقدرة امتصاص قوية، ويمكنه إزالة رائحة المنتج، وله تأثير ضئيل على قوة المنتج. باعتباره مزيجًا مزيلًا للروائح يستخدم في المواد المعاد تدويرها، فإنه يتمتع بتأثير جيد.
2. معدات معالجة البلاستيك المعدلة
إن المبدأ الأساسي للبلاستيك المعدل، سواء كان تعديل الحشو أو تعديل المزج أو تعديل التعزيز، هو كسر حدود واجهة المواد ذات الخصائص المختلفة بمساعدة المواد المضافة من خلال الطرق الميكانيكية، وخلطها في جسم موحد. وكلما كان الاختلاط أكثر توازناً، كلما كان الترابط بين الواجهات أكثر إحكاماً، وكان أداء المادة أفضل. يلعب أداء آلات المعالجة دوراً مهماً للغاية في أداء وقوة البلاستيك المعدل.
بفضل التطور السريع للبلاستيك المعدل، ومن أجل تلبية الطلب في السوق على البلاستيك المعدل، حققت صناعة معالجة الآلات البلاستيكية في الصين أيضًا تطورًا سريعًا في معدات معالجة البلاستيك المعدل في السنوات العشرين الماضية. في أوائل الثمانينيات، عندما تم تقديم ماسترباتش مملوء بكربونات الكالسيوم، لم تكن هناك آلات بثق ذات لولب مزدوج في الصين، وكان من الممكن استخدام آلات بثق ذات لولب واحد فقط لإنتاج ماسترباتش كربونات الكالسيوم. حتى الآن، وصل مستوى آلات البثق ذات اللولب المزدوج في الصين إلى المستوى المتقدم الدولي، والذي لا يمكنه تلبية احتياجات الإنتاج المحلي فحسب، بل وأيضًا تصدير كمية كبيرة كل عام.
بالإضافة إلى التحديث المستمر وتحويل الطاردات ذات اللولب المزدوج لتلبية الطلب على البلاستيك المعدل، نجحت صناعة تصنيع البلاستيك أيضًا في البحث والتطوير لطاردات اللولب المفردة الترددية وطاردات اللولب الثلاثية. لتعديل حشو مسحوق الاصطدام، تؤثر معالجة تنشيط السطح للمسحوق بشكل مباشر على جودة المنتج. في الوقت الحاضر، تستخدم الشركات التي تنتج ماسترباتش التعبئة بشكل أساسي خلاطات عالية السرعة لمعالجة تنشيط السطح للمساحيق غير العضوية. في السنوات الأخيرة، نجحت الشركات التي تنتج خلاطات عالية السرعة في تطوير معدات الإنتاج المستمر خصيصًا لمعالجة تنشيط السطح للمساحيق غير العضوية.
في السنوات الأخيرة، نجحت العديد من الشركات في تطبيق الخلاط الداخلي المستخدم أصلاً في صناعة المطاط لإنتاج ماسترباتش التعبئة، وحققت نتائج جيدة. تتمثل مزاياه في كفاءة الإنتاج العالية وتوفير الكهرباء والقوى العاملة والمواد المضافة وتقليل تلوث الغبار. الطريقة المحددة هي إضافة جميع المواد معًا في الخلاط الداخلي وفقًا للصيغة، دون تسخين. يتم رفع درجة الحرارة تلقائيًا بواسطة الضغط وقوة القص القوية للخلاط الداخلي نفسه، ويتم تشكيله لمدة 12-15 دقيقة تقريبًا قبل الضغط عليه في آلة بثق لولبية واحدة أو مزدوجة اللولب للتحبيب. يتم إكمال خلط المواد والبلاستيك في الخلاط الداخلي، حيث يلعب اللولب المفرد أو اللولب المزدوج دور التحبيب فقط، وبالتالي فإن الهيكل أبسط بكثير من اللولب المفرد أو اللولب المزدوج العادي. يمكن أن يوفر استخدام عملية الخلاط الداخلي لإنتاج ماسترباتش التعبئة بنفس المواصفات تكاليف تتراوح بين 150 و180 يوانًا للطن.
وفقًا للتقارير ذات الصلة، تم مؤخرًا تطوير نوع جديد من معدات التحبيب المشابهة لعملية الخلاط الداخلي، والذي يستخدم خلاطًا مستمرًا ثنائي الدوار بدلاً من الخلاط الداخلي. يتم تغذية المادة البلاستيكية مباشرة في التحبيب أحادي اللولب من خلال طريقة المرحلة المزدوجة، ويتم دمج المعدات بالكامل.
3. مساعدات معالجة البلاستيك المعدلة
تعتبر المواد المضافة مواد خام أساسية لإنتاج البلاستيك المعدل، سواء كان ذلك تعديل الحشو أو تعديل المزج أو تعديل التعزيز، وكلها تعتمد على المواد المضافة. هناك العديد من أنواع المواد المضافة المستخدمة في البلاستيك المعدل، بما في ذلك عوامل الربط والمشتتات ومواد التشحيم (التزييت الداخلي والخارجي) والملدنات والمتوافقات وعوامل التبلور وعوامل التبييض الفلورية. دفع تطوير البلاستيك المعدل إلى تطوير المواد المضافة. عند إنتاج الماسترباتش المملوء بكربونات الكالسيوم في البداية، لم تكن هناك منتجات عوامل ربط في السوق، ولكن تم استخدام حمض دهني بدلاً من ذلك. تم تقديم عوامل ربط إستر الألومنيوم لأول مرة في عام 1984 وتم الترويج لها بسرعة بسبب سعرها المنخفض ولونها الفاتح وعدم سميتها واستقرارها الحراري الجيد وسهولة استخدامها. يلعب تطبيق عوامل ربط إستر الألومنيوم دورًا مهمًا في تحسين أداء وجودة الماسترباتش المملوء بالمسحوق غير العضوي. بعد عوامل ربط إستر الألومنيوم، تم تطوير سلسلة من منتجات عوامل الربط الجديدة ذات الأداء الممتاز، مثل عوامل ربط السيلان، وعوامل ربط إستر التيتانيوم، وعوامل ربط العناصر الأرضية النادرة، وعوامل ربط الفوسفيت الحمضي، وعوامل ربط مركبات الألومنيوم/التيتانيوم، وعوامل ربط البوليمر، على التوالي لمنتجات معدلة مختلفة. تلعب عوامل الربط دورًا حاسمًا في أداء وجودة البلاستيك المعدل المملوء بالمسحوق غير العضوي.
مع التقدم المستمر وتطوير النظريات العلمية، ومن أجل تلبية طلب السوق بشكل أفضل، ظهرت بعض عوامل الاقتران متعددة الوظائف في السنوات الأخيرة، مثل عوامل الاقتران الجديدة للتعزيز والتصلب وقمع الماء المحبب للماء ومقاومة الأشعة فوق البنفسجية والتفتيح.
على الرغم من التقدم والتطور الكبير في استخدام مساعدات المعالجة للبلاستيك المعدل، إلا أنه لا يزال هناك مسافة معينة بين الاحتياجات العملية، مثل حل مشكلة تجميع المساحيق غير العضوية النانوية في البلاستيك.
4. اتجاه تطوير البلاستيك المعدل
1. هندسة البلاستيك العامة، على الرغم من الزيادة المستمرة في المنتجات الجديدة من البلاستيك الهندسي واستكشاف مجالات التطبيق، والانخفاض المستمر في التكاليف بسبب التوسع في معدات الإنتاج؛ ومع ذلك، مع التطوير المستمر ونضج معدات التعديل والتكنولوجيا، أصبحت راتنجات البلاستيك الحراري العامة يتم هندستها بشكل متزايد من خلال التعديل واستولت على بعض أسواق تطبيقات البلاستيك الهندسي التقليدي.
2. مع التطور السريع لصناعات السيارات والكهرباء والإلكترونيات والاتصالات والآلات المحلية، سيزداد الطلب على البلاستيك الهندسي المعدل بشكل كبير، وسيتم استخدام أنواع مختلفة من البلاستيك الهندسي عالي القوة والمقاوم للحرارة على نطاق واسع.
3. أصبحت المواد البلاستيكية الهندسية الخاصة منخفضة التكلفة، مثل كبريتيد البولي فينيلين (PPS)، وبولي إيثيريميد (PEI)، وبولي إيميد (PI)، وبولي إيثير إيثيركيتون (PEEK)، وإيميد (PAI)، وبولي سلفون (PSU)، وبولي فينيلين سلفون (PPSU)، تطبيقات مهمة بشكل متزايد في مجالات التكنولوجيا المتطورة مثل الإلكترونيات والسيارات والطيران والأجهزة والبتروكيماويات والصواريخ والفضاء الجوي بسبب خصائصها الكهربائية الممتازة ومقاومتها لدرجات الحرارة العالية واستقرارها البعدي. كما يتمتع بعضها بمقاومة جيدة للهب ومقاومة للإشعاع ومقاومة كيميائية وخصائص ميكانيكية.
4. ستجلب تقنية النانو المركبة فرصًا جديدة للبلاستيك المعدل، وسيكون تصنيع وتطبيق مركبات النانو البوليمرية موضوعًا مهمًا في المستقبل. في الوقت الحاضر، يتقدم تطوير تكنولوجيا النانو بسرعة، وتُظهر مواد البوليمر النانوية، كفرع مهم، اتجاهات جديدة في البحث والتطوير. تدفع الفوائد المحتملة لتكنولوجيا النانو العلماء من العديد من البلدان إلى الاستكشاف والبحث باستمرار، والمنافسة شرسة. بالنسبة لمواد البوليمر النانوية، نظرًا لصغر حجم الجسيمات، ومساحة السطح الكبيرة والتكتل السهل لجزيئات مسحوق النانو، من الصعب الحصول على مركبات ذات بنية نانوية بطرق المزج التقليدية عند تحضير مركبات البوليمر المعدلة بمسحوق النانو. من أجل زيادة الالتصاق بين الإضافات النانوية والبوليمرات وتحسين قدرة التشتت المنتظمة لجسيمات النانو، يلزم تعديل سطح مساحيق النانو. بشكل أساسي لتقليل حالة طاقة السطح للجسيمات، والقضاء على الشحنة السطحية للجسيمات، وتحسين التقارب بين الجسيمات النانوية والمراحل العضوية، وإضعاف قطبية سطح الجسيمات النانوية.
5. إن تطوير إضافات جديدة وفعالة يشكل أيضًا اتجاهًا مهمًا لتطوير البلاستيك المعدل. فبالإضافة إلى الإضافات المستخدمة بشكل شائع في معالجة البلاستيك مثل مثبتات الحرارة ومضادات الأكسدة وممتصات الأشعة فوق البنفسجية وعوامل التبلور والعوامل المضادة للكهرباء الساكنة والمشتتات ومثبطات اللهب، فإن عوامل التقوية ومعززات مثبطات اللهب ومتوافقات السبائك وغيرها من الإضافات تشكل أيضًا أهمية بالغة للبلاستيك المعدل.
6. تطوير عوامل تداخل وظيفية تفاعلية فعّالة لتوليد مراحل متفرقة على نطاق النانو في الموقع من خلال الترابط الكيميائي، وبالتالي ربط المراحل المتفرقة على نطاق النانو بالسلسلة الرئيسية لجزيئات البوليمر من خلال الترابط الكيميائي، وتشكيل مادة نانوية مركبة من البوليمر/السيليكات متعددة الطبقات. باستخدام معدات وعمليات تشكيل الأغشية والصفائح والزجاجات البلاستيكية الحالية، يمكن تصنيع منتجات تغليف بلاستيكية جديدة بكفاءة وبتكلفة منخفضة، والتي يمكن إعادة تدويرها وإعادة استخدامها وإعادة تدويرها وتحبيبها لإعادة استخدامها. إنه نوع جديد من مواد التغليف البلاستيكية عالية الحاجز مع مفاهيم حماية البيئة الخضراء.
تركز شركة PRES على إنتاج جزيئات البلاستيك الهندسية الخاصة، وإنتاج التعديلات، وإنتاج الألواح، وإنتاج القضبان. تتميز المواد البلاستيكية الهندسية الخاصة التي تنتجها PRES بقوة وصلابة جيدتين، ومقاومة قوية للأكسدة والشيخوخة، وقيمة كبيرة في الاستخدام. فهي تعزز الصلابة والصلابة والضغط ومقاومة التآكل، وهي مناسبة لمعالجة القضبان والألواح والمقاطع وما إلى ذلك، وبالتالي تقليل تكاليف الإنتاج للمؤسسات.
