C'est quoi, le plastique modifié?

Plastiques techniques spéciaux ! Qu'est-ce qu'un plastique modifié ?

Les plastiques modifiés font référence à l'ajout de petites molécules de substances inorganiques ou organiques à des polymères (résines), qui confèrent certaines propriétés (propriétés de traitement mécanique) ou améliorent certaines propriétés par des réactions physiques ou chimiques.

Technologies et produits à base de plastiques modifiés

Produit principal en plastique modifié - plastique modifié rempli de poudre inorganique
Les plastiques modifiés remplis de poudre inorganique de Chine occupent une position de leader international en termes de production, de variété, de technologie de traitement et de théorie de base. Les poudres inorganiques courantes comprennent le carbonate de calcium, le talc, le kaolin, le sulfate de baryum précipité, la wollastonite, la brucite, la trémolite, le mica et l'oxyde de calcium. Selon les statistiques pertinentes, la quantité totale de poudre inorganique utilisée pour le remplissage des plastiques modifiés en Chine atteint chaque année 7 à 10 millions de tonnes, dont plus de 70 % sont du carbonate de calcium (calcium lourd, calcium léger), suivi de la poudre de talc.

La fonction principale des plastiques modifiés chargés de poudre inorganique est d'économiser les ressources pétrolières. Les ressources pétrolières de la Chine ne peuvent pas répondre aux besoins d'un développement économique rapide, et une grande quantité de pétrole et de résine doit être importée chaque année. À elles seules, les cinq principales résines à usage général (PE, PP, PVC, PS, ABS) ont un volume d'importation annuel de plus de 24 millions de tonnes. Le prix de la poudre inorganique est inférieur à 1/20 du prix de la résine générale, et pour les produits en plastique, les coûts des matières premières représentent près de 70 % du coût total. Pour les entreprises de fabrication de produits en plastique, réduire les coûts des matières premières sans affecter l'apparence et les performances des produits augmente non seulement les avantages économiques de l'entreprise, mais renforce également la compétitivité du marché.

Les plastiques modifiés remplis de poudre inorganique jouent également un rôle important dans le contrôle de la pollution blanche et la protection de l'environnement. Les résultats expérimentaux ont montré que pour les matériaux d'emballage et la vaisselle qui ne sont pas facilement recyclables, dans des conditions de garantie de performance et d'hygiène, lorsque la quantité de remplissage de poudre inorganique (en particulier de carbonate de calcium) atteint 30 % ou plus, ils sont plus facilement digérés par la nature après élimination. S'il est utilisé comme produit de récupération d'énergie avec une capacité de remplissage élevée, il est facile à brûler, a un taux de récupération de chaleur élevé et est moins susceptible de provoquer une pollution secondaire. Les plastiques modifiés remplis de poudre inorganique ne sont pas simplement utilisés pour réduire l'utilisation de résine, économiser les ressources pétrolières, réduire les coûts des matières premières et minimiser la pollution de l'environnement. Plus important encore, ils peuvent doter ou améliorer certaines fonctions du matériau, qui sont irremplaçables par d'autres méthodes.

1. Les plus représentatifs sont les suivants :

(1) Talc. Le remplissage dans la résine peut augmenter la rigidité du matériau et est largement utilisé dans les tuyaux en PE et PP, ce qui peut améliorer la rigidité annulaire du tuyau et augmenter sa résistance à la compression.

(2) Kaolin. Le plastique est généralement fabriqué à partir de kaolin calciné, qui peut améliorer l'isolation et bloquer le rayonnement infrarouge du matériau. Il est largement utilisé dans les câbles, les films de serre et les films plastiques pour améliorer l'isolation des câbles et augmenter la température à l'intérieur et au sol.

(3) Poudres inorganiques à structure aciculaire, telles que la wollastonite, la poudre de trémolite (également appelée poudre composite aciculaire) et certaines barbes cristallines. Le mélange maître produit en augmentant la résistance et la ténacité du matériau est généralement appelé mélange maître renforcé ou renforçant.

(4) Mica. Il peut améliorer considérablement la rigidité, la résistance à la chaleur et l'isolation électrique du produit. Sa rigidité accrue est meilleure que celle de la poudre de talc et son isolation est meilleure que celle du kaolin.

(5) Hydrate de magnésium. Il s'agit d'un retardateur de flamme inorganique naturel bon marché, qui est de plus en plus privilégié lorsque l'utilisation de la série halogène, en particulier du décabromodiphényléther, est restreinte. Plus la pureté de la brucite est élevée, plus la taille des particules est petite et meilleure est la résistance au feu. En plus de son caractère ignifuge, la brucite a également des propriétés de réduction de la fumée.

(6) Précipitation du sulfate de baryum. Préparé par des méthodes chimiques, la pureté peut atteindre 99 %, la blancheur peut atteindre plus de 98 %, la taille des particules est généralement supérieure à 10 000 mesh, la distribution granulométrique est étroite, les particules sont relativement régulières et rondes, et la résistance chimique et thermique est bonne. Ces dernières années, des études ont montré que la valeur d'absorption d'huile du sulfate de baryum précipité est bien inférieure à celle des autres poudres inorganiques, seulement environ 16, ce qui le rend difficile à agglomérer et facile à disperser. Le remplissage dans des plastiques a peu d'effet sur ses propriétés mécaniques et peut augmenter considérablement la brillance du produit. L'effet éclaircissant est meilleur que les agents éclaircissants ordinaires, sans débordement à long terme. Lorsqu'il est rempli dans des tuyaux de drainage de bâtiment, il peut augmenter la densité des tuyaux et avoir un bon effet d'isolation acoustique.

(7) Zéolite naturelle. Elle a une forte capacité d'adsorption, peut éliminer l'odeur du produit et a peu d'impact sur la résistance du produit. En tant que mélange maître désodorisant appliqué dans les matériaux recyclés, il a un bon effet.

2. Équipement de traitement du plastique modifié

Le principe de base des plastiques modifiés, qu'il s'agisse de modification de remplissage, de modification de mélange ou de modification de renforcement, est de briser les limites d'interface de matériaux aux propriétés différentes à l'aide d'additifs par des méthodes mécaniques et de les mélanger pour obtenir un corps uniforme. Plus le mélange est homogène, plus la liaison à l'interface est serrée et meilleures sont les performances du matériau. Les performances des machines de traitement jouent un rôle très important dans les performances et la résistance des plastiques modifiés.

Poussée par le développement rapide des plastiques modifiés, afin de répondre à la demande du marché en plastiques modifiés, l'industrie chinoise de transformation des machines en plastique a également connu un développement rapide dans les équipements de transformation des plastiques modifiés au cours des 20 dernières années. Au début des années 1980, lorsque le mélange maître rempli de carbonate de calcium a été introduit, il n'y avait pas d'extrudeuses à double vis en Chine, et seules des extrudeuses à vis unique pouvaient être utilisées pour produire le mélange maître de carbonate de calcium. Jusqu'à présent, le niveau des extrudeuses à double vis en Chine a atteint le niveau avancé international, ce qui peut non seulement répondre aux besoins de production nationale, mais aussi exporter une grande quantité chaque année.

En plus de mettre à jour et de transformer en permanence les extrudeuses à double vis pour répondre à la demande de plastiques modifiés, l'industrie de l'usinage des plastiques a également étudié et développé avec succès des extrudeuses à vis unique à mouvement alternatif et des extrudeuses à vis triple. Pour la modification du remplissage de poudre de choc, le traitement d'activation de surface de la poudre affecte directement la qualité du produit. À l'heure actuelle, les entreprises produisant des mélanges maîtres de remplissage utilisent principalement des mélangeurs à grande vitesse pour le traitement d'activation de surface des poudres inorganiques. Ces dernières années, les entreprises produisant des mélangeurs à grande vitesse ont développé avec succès des équipements de production continue spécifiquement pour le traitement d'activation de surface des poudres inorganiques.

Ces dernières années, de nombreuses entreprises ont appliqué avec succès le mélangeur interne utilisé à l'origine dans l'industrie du caoutchouc à la production de mélanges maîtres de remplissage, et ont obtenu de bons résultats. Ses avantages sont une efficacité de production élevée, une économie d'électricité, de main-d'œuvre et d'additifs, et une réduction de la pollution par la poussière. La méthode spécifique consiste à ajouter tous les matériaux ensemble dans le mélangeur interne selon la formule, sans chauffage. La température est automatiquement augmentée par la pression et la forte force de cisaillement du mélangeur interne lui-même, et il est moulé pendant environ 12 à 15 minutes avant d'être pressé dans une extrudeuse à vis unique ou à double vis pour la granulation. Le mélange des matériaux et la plastification sont effectués dans le mélangeur interne, où la vis unique ou à double vis ne joue qu'un rôle de granulation, de sorte que la structure est beaucoup plus simple que la vis unique ou à double vis ordinaire. L'utilisation du processus de mélangeur interne pour produire un mélange maître de remplissage des mêmes spécifications peut permettre d'économiser des coûts de 150 à 180 yuans par tonne.

Selon les rapports pertinents, un nouveau type d'équipement de granulation similaire au procédé de mélange interne a récemment été développé, qui utilise un mélangeur continu à double rotor au lieu du mélangeur interne. Le matériau plastifié est directement introduit dans la granulation à vis unique par une méthode à deux étapes, et l'ensemble de l'équipement est intégré.

3. Auxiliaires de transformation des plastiques modifiés

Les additifs sont des matières premières essentielles pour la production de plastiques modifiés, qu'il s'agisse de modification de remplissage, de modification de mélange ou de modification de renforcement, qui reposent toutes sur des additifs. Il existe de nombreux types d'additifs utilisés dans les plastiques modifiés, notamment les agents de couplage, les dispersants, les lubrifiants (lubrification interne et externe), les plastifiants, les agents de compatibilité, les agents de nucléation et les agents de blanchiment fluorescents. Le développement des plastiques modifiés a stimulé le développement des additifs. Lors de la production initiale de mélanges maîtres remplis de carbonate de calcium, il n'y avait pas de produits d'agent de couplage sur le marché, mais de l'acide stéarique a été utilisé à la place. Les agents de couplage à base d'ester d'aluminium ont été introduits pour la première fois en 1984 et ont été rapidement promus en raison de leur faible prix, de leur couleur claire, de leur non-toxicité, de leur bonne stabilité thermique et de leur facilité d'utilisation. L'application d'agents de couplage à base d'ester d'aluminium joue un rôle important dans l'amélioration des performances et de la qualité des mélanges maîtres remplis de poudre inorganique. Après les agents de couplage à base d'ester d'aluminium, une série de nouveaux produits d'agents de couplage aux excellentes performances, tels que les agents de couplage au silane, les agents de couplage à base d'ester de titane, les agents de couplage aux terres rares, les agents de couplage au phosphite acide, les agents de couplage composites aluminium/titane et les agents de couplage polymères, ont été développés successivement pour différents produits modifiés. Les agents de couplage jouent un rôle crucial dans les performances et la qualité des plastiques modifiés chargés de poudre inorganique.

Avec le progrès et le développement continus des théories scientifiques, afin de mieux répondre à la demande du marché, certains agents de couplage multifonctionnels sont apparus ces dernières années, tels que les nouveaux agents de couplage renforçants, durcissants, supprimant l'eau amphiphile, résistants aux UV et éclaircissants.

Bien qu'il y ait eu des progrès et un développement significatifs dans l'utilisation d'auxiliaires de traitement pour les plastiques modifiés, il existe encore une certaine distance par rapport aux besoins pratiques, tels que la résolution du problème de l'agrégation de poudres inorganiques à l'échelle nanométrique dans les plastiques.

4. La tendance de développement des plastiques modifiés

1. La plastification technique générale des plastiques, malgré l'augmentation continue des nouveaux produits de plastiques techniques et l'exploration des domaines d'application, et la réduction continue des coûts due à l'expansion des équipements de production ; Cependant, avec le développement continu et la maturité des équipements et technologies de modification, les résines thermoplastiques à usage général sont devenues de plus en plus conçues par modification et ont conquis certains des marchés d'application des plastiques techniques traditionnels.

2. Avec le développement fulgurant des industries nationales de l'automobile, de l'électricité, de l'électronique, des communications et des machines, la demande en plastiques techniques modifiés augmentera considérablement et divers plastiques techniques à haute résistance et résistants à la chaleur seront largement utilisés.

3. Les plastiques techniques spéciaux à faible coût, tels que le sulfure de polyphénylène (PPS), le polyétherimide (PEI), le polyimide (PI), le polyétheréthercétone (PEEK), l'imide (PAI), le polysulfone (PSU) et le polyphénylène sulfone (PPSU), sont devenus des applications de plus en plus importantes dans les domaines technologiques de pointe tels que l'électronique, l'automobile, l'aviation, l'instrumentation, la pétrochimie, les fusées et l'aérospatiale en raison de leurs excellentes propriétés électriques, de leur résistance aux températures élevées et de leur stabilité dimensionnelle. Certains présentent également de bonnes propriétés ignifuges, une bonne résistance aux radiations, une bonne résistance chimique et de bonnes propriétés mécaniques.

4. La technologie des nanocomposites apportera de nouvelles opportunités aux plastiques modifiés, et la fabrication et l'application de nanocomposites polymères seront un sujet important à l'avenir. De nos jours, le développement de la nanotechnologie progresse rapidement et les matériaux nano polymères, en tant que branche importante, montrent de nouvelles tendances en matière de recherche et développement. Les avantages potentiels de la nanotechnologie poussent les scientifiques de nombreux pays à explorer et à rechercher en permanence, et la concurrence est féroce. Pour les matériaux nano polymères, en raison de la petite taille des particules, de la grande surface et de l'agglomération facile des particules de poudre nano, il est difficile d'obtenir des composites nano structurés par des méthodes de mélange conventionnelles lors de la préparation de composites polymères modifiés par poudre nano. Afin d'augmenter l'adhérence interfaciale entre les additifs nano et les polymères et d'améliorer la capacité de dispersion uniforme des nanoparticules, une modification de surface des poudres nano est nécessaire. Il s'agit principalement de réduire l'état d'énergie de surface des particules, d'éliminer la charge de surface des particules, d'améliorer l'affinité entre les nanoparticules et les phases organiques et d'affaiblir la polarité de surface des nanoparticules.

5. Le développement de nouveaux additifs efficaces est également une orientation importante pour le développement des plastiques modifiés. En plus des additifs couramment utilisés dans la transformation des plastiques tels que les stabilisants thermiques, les antioxydants, les absorbeurs d'UV, les agents de nucléation, les agents antistatiques, les dispersants et les retardateurs de flamme, les agents de durcissement, les renforçateurs de retardateur de flamme, les compatibilisateurs d'alliage et d'autres additifs sont également essentiels pour les plastiques modifiés.

6. Développer des agents d'intercalation fonctionnels réactifs efficaces pour générer des phases dispersées à l'échelle nanométrique in situ par liaison chimique, reliant ainsi les phases dispersées à l'échelle nanométrique à la chaîne principale des molécules de polymère par liaison chimique, formant un matériau nanocomposite polymère/silicate stratifié sans soudure. Grâce aux équipements et procédés de formation de films, de feuilles et de bouteilles en plastique existants, de nouveaux produits d'emballage en plastique peuvent être fabriqués de manière efficace et à faible coût, qui peuvent être recyclés et réutilisés, recyclés et granulés pour réutilisation. Il s'agit d'un nouveau type de matériau d'emballage en plastique à haute barrière avec des concepts de protection de l'environnement vert.

PRES se concentre sur la production de particules de plastique technique spéciales, la production de modifications, la production de feuilles et la production de barres. Les plastiques techniques spéciaux produits par PRES ont une bonne résistance et une bonne ténacité, une forte résistance à l'oxydation et au vieillissement et une grande valeur d'utilisation. Ils améliorent la dureté, la rigidité, la compression et la résistance à l'usure et conviennent au traitement de barres, de feuilles, de profilés, etc., réduisant ainsi les coûts de production des entreprises.