技术解析 | 塑料也是合金么？

广州领拓贸易有限公司

2024/09/12 09:50

看到上面的图大家都会很清晰地区别出塑料和金属来，很明显一个是高分子材料（塑料，橡胶，纤维）的一种（塑料：以单体为原料，通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物，由合成树脂及填料、增塑剂、稳定剂、润滑剂、色料等添加剂组成。），另一个则是金属，而合金是两种或者两种以上以金属相为特征的混合物。从这个意义上来说塑料和合金真是风马牛不相及，完全不是同种材料的定义了。

塑料改性的前世今生

不过人类从20世纪初正式人工合成高分子材料以来，将近100年的时间中发明量达到了成千上万种，理论上甚至可以是无穷的。但实际生活中用到的塑料也就仅百余种，其中 90%以上集中在PE、PP、PVC、PS、ABS五大通用塑料和聚酰胺PA、聚甲醛POM、聚碳酸酯PC、聚苯醚PPE、热塑性聚酯PET/PBT五大工程塑料。就像纯金属的应用相当罕见一样，一般也很少有单一化学结构的塑料应用，填充和共混改性的塑料也是最常见的。因为单一化学结构的塑料的缺点和优点都非常明显，例如PC是一种非晶体工程材料，具有特别好的抗冲击强度、热稳定性、光学性能好、抑制细菌特性、阻燃特性以及抗污染性，可用来做玻璃替代品。虽然PC有很好的机械特性，但加工流动特性较差，最终产品抗疲劳强度差，容易产生应力开裂，抗溶剂性差，耐磨性欠佳。所以为了获得更好的使用效果，改性（modified）是一种必然的选择。

塑料改性可分为物理改性和化学改性两大类。物理改性是在保持塑料本身化学结构不变的同时，添加填料（无机物/有机物/纳米材料）；添加化学添加剂（增韧，阻燃，抗氧化剂等）；添加其他高分子材料共混；或以物理方式改变性能（加热、拉伸、压缩、增加表面粗糙度、表面涂覆等）。化学改性则是通过改变高分子材料的成分，如改变聚合物的组成、分子量分布等，来调控材料的结构和性能：化学交联改性；引入共聚单体或插入均聚物及接枝；用功能基团改造。

如果说填充改性是在塑料中混入小分子物质，那共混改性是在塑料中混入高分子物质。详细来讲，共混就是将两种或两种以上的塑料、橡胶（或弹性体）、添加剂在一定的工艺条件下充分混合与混炼，从而制得具有新颖结构特征和性能的聚合物材料的一种改性方法。所得到的新的聚合物体系称为塑料共混物，有时也称为塑料合金（因为两种或两种以上聚合物是用物理或化学方法制得的多组分聚合物，它们的结构和性能特征类似于金属合金，因此常把聚合物共混物形象地称为聚合物合金Polymer Alloy）。从这个意义上来说，我们还真的可以把改性塑料共混物叫做合金。具体像PC改性共混物就有PC/ABS合金，PC/ASA合金、PC/PBT合金、PC/PET合金、PC/PET/弹性体共混物、PC/MBS共混物、PC/PTFE合金、PC/PA合金等。这样就能利用两种不同高分子材料性能优点，并降低了制造成本，如PC/PA合金中，PC主要贡献高耐热性，较好的韧性和冲击强度，高强度、阻燃性，PA则能改进可成型性，表观质量，降低密度和耐磨损特性。

莱驰球磨仪在塑料改性上的应用

塑料改性的原理看似简单，真正考验的过程还是在配方上，提高配方的精确度一定离不开喂料的准确与可操作性。如何将塑料粒子做成粉末状，在开发中这也是项不小的考验。因为高分子材料的特性就是容易在加工过程中发热，由Tg点（玻璃化转变温度）转化至Tm（粘流态转变温度），样品由可分散的疏松状态变为粘性极大，非常容易团聚的状态。如何快速安全地处理样品至需要的细度，稳定输出不团聚，最后还能维护好设备，不会使用中宕机，都是对粉碎设备的极高要求。

ZM300+自动进样DR100+旋风收集装置

德国Retsch 新一代超离心粉碎仪ZM300，最高转速23000rpm，备有1200ml大容量收集盘，最大收集量提升一倍。对于样品敏感性样品可以通过液氮或者干冰冷冻脆化，并可外接旋风收集装置，在提升收集量的同时（4.5l max），还能降低样品的升温速率，保持室温，快速而温和地处理样品至可接受细度。对于防重金属污染的客户痛点，也可以引入钛合金配件，保证样品无污染的后顾之忧。

针对温度敏感样品的间距筛和钛合金转刀与筛网

树脂样品粉碎前后对比

ZM300 18000rpm 0.25mm间距筛 + LN2

D50 结果 100-120um 结果由MRB Camsizer X2 检测

本应用介绍涉及到客户研发项目，所用样品和报告文字皆已做修改处理，但是实际效果确如图所示。在处理高分子材料上来讲，ZM300的“快、准、狠”特别适合高分子粉末配方的开发。更多新材料的发现，也为我们美好的未来，更增添了一份希望和助力。

领拓仪器作为莱驰的代理商，拥有德国Retsch (莱驰)粉碎、研磨、筛分等设备，可实现温和高效的低温样品制备。

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