Introducción a los Plásticos Modificados: Conceptos Básicos y Procesos de Producción
El principal equipo de producción de plásticos modificados es la extrusora de doble tornillo. Las propiedades de los plásticos modificados varían según los métodos y aditivos utilizados. Con más de 20 años de experiencia e innovación tecnológica, Yinsu Flame Retardant Company ahora le brinda una comprensión sencilla de los conceptos básicos y los procesos de producción de los plásticos modificados.
I. ¿Qué son los Plásticos Modificados?
El componente principal del plástico es la resina. Por tanto, sus propiedades fundamentales están determinadas principalmente por la naturaleza de la resina, pero los aditivos también desempeñan un papel importante. La resina representa entre el 40% y el 100% del peso total del plástico. La resina es un compuesto de alto peso molecular que no se ha mezclado con diversos aditivos.
La modificación plástica se refiere a cualquier proceso que mejore o potencie las propiedades originales de la resina por medios físicos, químicos o mecánicos. Los plásticos que han sufrido modificaciones se denominan colectivamente 'plásticos modificados'.
El proceso de modificación puede ocurrir durante la polimerización de la resina sintética, conocida como modificación química, como copolimerización, injerto y reticulación. También puede tener lugar durante el procesamiento de la resina sintética, lo que se conoce como modificación física, como relleno, mezcla y refuerzo.
En la producción de plástico real, casi siempre se agrega una cierta proporción de estabilizadores para evitar la degradación de la materia prima durante el almacenamiento, transporte y procesamiento. Por lo tanto, los plásticos no modificados básicamente no existen.
Todos los plásticos se pueden mejorar en aspectos como densidad, dureza, precisión, procesabilidad, propiedades químicas, resistencia a la corrosión, resistencia al envejecimiento, resistencia al desgaste, retardo de llama, propiedades de barrera y rentabilidad mediante métodos de modificación.
La modificación del plástico es el método más eficaz para reducir costes y mejorar el rendimiento. Es muy utilizado, especialmente en la industria del plástico reciclado.
II. ¿Por qué modificar los plásticos?
1. El concepto de reciclaje de recursos está profundamente arraigado
Los recursos globales son siempre un tema importante para la humanidad. El concepto de reciclaje de recursos está profundamente arraigado. Los plásticos se fabrican a partir de productos derivados del refinado del petróleo y los recursos petroleros son finitos. Por lo tanto, reciclar y reutilizar plásticos puede conservar los recursos petroleros y responder al llamado nacional para la conservación de recursos.
Los plásticos reciclados suelen perder las propiedades del plástico virgen original. Para utilizar materiales reciclados en la producción de nuevos plásticos, el proceso de modificación del plástico es inevitable.
En función de las diferentes necesidades, se mejoran propiedades específicas para fabricar los productos correspondientes, evitando la pérdida de recursos. Sólo mediante el reciclaje de recursos se puede lograr una verdadera protección ambiental y ahorro de energía.
2. Ampliar el ámbito de aplicación de los plásticos
Primero, analicemos las ventajas y desventajas de los plásticos.
Ventajas : La mayoría de los plásticos son livianos, tienen buena estabilidad química, no se oxidan fácilmente, tienen buena tenacidad, lo que significa buena resistencia al impacto, buen aislamiento eléctrico, baja conductividad térmica, facilidad de procesamiento y bajo costo de procesamiento.
Desventajas : Poca resistencia al calor, inflamable, propenso a la deformación por tensión, mala estabilidad dimensional, poca resistencia, fragilidad a baja temperatura, mala resistencia a los disolventes, etc.
En aplicaciones prácticas, propiedades como la resistencia, el retardo de llama, la resistencia al impacto y la procesabilidad de estos plásticos deben cumplir requisitos específicos para ser aplicables en el mercado.
Por ejemplo, el PP, como plástico de uso general, no puede cumplir los requisitos de rendimiento, rigidez y tenacidad a bajas temperaturas en el campo de los exteriores de automóviles. Sólo después de modificar el material PP para mejorar la rigidez y la dureza podrá cumplir con los requisitos de uso.
Las aplicaciones diarias a menudo requieren que los plásticos posean múltiples características: tanto cierta tenacidad como resistencia a la fragilidad a baja temperatura, tanto aislamiento como estabilidad.
El propósito de la modificación del plástico es ampliar el entorno de aplicación de las materias primas y mejorar significativamente ciertas propiedades de las materias primas, ampliando así el ámbito de aplicación de los plásticos. Por tanto, la importancia de la modificación plástica es evidente.
3. Sintetizar nuevos materiales poliméricos es difícil, ni económico ni práctico
Desde el nacimiento del primer producto plástico, la industria del plástico se ha desarrollado durante 120 años. Se han sintetizado con éxito miles de materiales poliméricos, pero sólo un centenar tienen valor industrial. Más del 90% de los plásticos utilizados habitualmente se concentran en cinco resinas de uso general: PE, PP, PVC, PS y ABS.
El desarrollo de nuevos polímeros no sólo requiere una gran inversión, sino que también tiene perspectivas de aplicación inciertas, ya que no es ni económico ni práctico. Por lo tanto, hacer un buen uso de los plásticos existentes y ampliar su rendimiento mediante tecnología de modificación es la solución más rentable.
III. ¿Cuáles son los métodos de modificación plástica?
1. Modificación del Relleno (Relleno Mineral)
Mejora la rigidez, dureza, resistencia al calor y otras propiedades de los materiales plásticos añadiendo polvos minerales inorgánicos (u orgánicos) a los plásticos comunes. Existen muchos tipos de rellenos y sus características son sumamente complejas.
Funciones de los rellenos plásticos: Mejorar el rendimiento del procesamiento de plástico, modificar las propiedades físicas y químicas, aumentar el volumen, reducir costos.
Requisitos para aditivos plásticos:
Químicamente inerte, no reacciona adversamente con la resina y otros aditivos.
No afecta la resistencia al agua, resistencia química, resistencia a la intemperie, resistencia al calor, etc., del plástico.
No reduce las propiedades físicas del plástico.
Se puede rellenar en grandes cantidades.
Gravedad específica baja, no afecta significativamente la densidad del producto.
2. Modificación del refuerzo (fibra de vidrio/fibra de carbono)
Medida de refuerzo : Añadiendo sustancias fibrosas como fibra de vidrio o fibra de carbono.
Efecto de refuerzo : Puede mejorar significativamente la rigidez, resistencia, dureza y resistencia al calor del material.
Impacto negativo de la modificación: pero muchos materiales pueden provocar una mala calidad de la superficie y una reducción del alargamiento a la rotura.
Principio de refuerzo:
Los materiales de refuerzo tienen alta resistencia y módulo.
Las resinas tienen muchas propiedades físicas, químicas excelentes (resistencia a la corrosión, aislamiento, resistencia a la radiación, resistencia instantánea a la ablación a alta temperatura, etc.) y de procesamiento inherentes.
Después de que la resina se combina con el material de refuerzo, el material de refuerzo puede mejorar las propiedades mecánicas o de otro tipo de la resina, mientras que la resina puede unirse y transferir carga al material de refuerzo, dando al plástico reforzado excelentes propiedades.
3. Modificación de endurecimiento
Muchos materiales carecen de la suficiente tenacidad y son demasiado frágiles. La tenacidad y el rendimiento a bajas temperaturas se pueden mejorar agregando materiales con mejor tenacidad o materiales inorgánicos superfinos.
Agente endurecedor: aditivo añadido a la resina para reducir la fragilidad del plástico después del endurecimiento y mejorar su resistencia al impacto y alargamiento.
Agentes endurecedores comunes, en su mayoría compatibilizadores injertados con anhídrido maleico:
Copolímero de etileno-acetato de vinilo (EVA)
Elastómero de poliolefina (POE)
Polietileno clorado (CPE)
Copolímero de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS)
Elastómero termoplástico de estireno-butadieno (SBS)
Monómero de etileno propileno dieno (EPDM)
4. Modificación del retardante de llama (retardante de llama libre de halógenos)
En muchas industrias, como la electrónica, los electrodomésticos y la automoción, se requiere que los materiales tengan retardo de llama, pero el retardo de llama inherente de muchas materias primas plásticas es relativamente bajo. Esto se puede lograr agregando retardantes de llama.
Retardantes de llama : también conocidos como retardantes de fuego, son aditivos funcionales que confieren resistencia a las llamas a polímeros inflamables. En su mayoría son compuestos de elementos del grupo VA (Fósforo), VIIA (Bromo, Cloro) y IIIA (Antimonio, Aluminio) de la tabla periódica.
Los compuestos con efectos supresores de humo, como los compuestos de molibdeno, estaño y hierro, también pertenecen a la categoría de retardantes de llama. Son principalmente adecuados para plásticos que requieren retardo de llama, retrasando o impidiendo la combustión de los plásticos, especialmente los plásticos poliméricos. Esto los hace más difíciles de encender, aumenta el tiempo de ignición y promueve la autoextinción.
Clasificaciones de retardo de llama del plástico : Aumente gradualmente de HB, V-2, V-1, V-0, 5VB a 5VA.
5. Modificación de la intemperie (antienvejecimiento, resistencia a los rayos UV, resistencia a bajas temperaturas)
Generalmente se refiere a la resistencia al frío de los plásticos a bajas temperaturas. Debido a la fragilidad inherente a las bajas temperaturas de los plásticos, estos se vuelven quebradizos a bajas temperaturas. Por tanto, para muchos productos plásticos utilizados en entornos de baja temperatura, generalmente se requiere resistencia al frío.
Resistencia a la intemperie : Se refiere a la serie de fenómenos de envejecimiento que ocurren en los productos plásticos debido a condiciones externas como la exposición a la luz solar, cambios de temperatura, viento y lluvia, incluida la decoloración, la decoloración, el agrietamiento, la formación de tiza y la reducción de la resistencia. La radiación ultravioleta es un factor clave que favorece el envejecimiento del plástico.
6. Aleaciones modificadas
Las aleaciones plásticas son nuevos materiales preparados mezclando físicamente o injertando/copolimerizando químicamente dos o más materiales para lograr un alto rendimiento, funcionalidad y especialización. El objetivo es mejorar las propiedades de un material o combinar las características de varios materiales. Pueden mejorar o potenciar el rendimiento de los plásticos existentes y reducir costes.
Aleaciones plásticas de uso general : como las aleaciones de PVC, PE, PP y PS, se utilizan ampliamente y su tecnología de producción se domina comúnmente.
Aleaciones de plásticos de ingeniería : generalmente se refieren a mezclas de plásticos de ingeniería (resinas), que incluyen principalmente sistemas de mezclas basados en plásticos de ingeniería como PC, PBT, PA, POM, PPO, PTFE, así como materiales modificados con resina ABS.
La tasa de crecimiento del uso de aleaciones de PC/ABS se encuentra entre las mejores en el campo del plástico. Actualmente, la investigación sobre aleaciones de PC/ABS se ha convertido en un punto importante en la investigación de aleaciones de polímeros.
7. Otras modificaciones
Como usar rellenos conductores para reducir la resistividad de los plásticos, agregar pigmentos/tintes para cambiar el color del material, agregar lubricantes internos/externos para mejorar el rendimiento de procesamiento del material, usar agentes nucleantes para cambiar las características cristalinas de los plásticos semicristalinos para mejorar sus propiedades mecánicas y ópticas, etc.
Desde la temperatura de extrusión hasta la configuración del tornillo, desde la dispersión del relleno hasta el injerto superficial de retardantes de llama, cada gramo de rendimiento de los plásticos modificados reside en los detalles del proceso. Sólo optimizando las curvas de corte, residencia y enfriamiento dentro del cilindro pueden los retardantes de llama libres de halógenos lograr una distribución 'invisible' y una formación eficiente de carbón en las poliolefinas. No hay atajos en la mejora de materiales. Sólo un doble dominio preciso tanto del equipo como de la formulación puede transformar una receta de laboratorio en una 'barrera de seguridad' estable y producida en masa.
