État actuel et développement de la technologie de modification du plastique

État actuel et développement de la technologie de modification du plastique

Les matériaux modifiés sont apparus dans les années 1990 et leur développement au cours des 30 dernières années leur a conféré des avantages tels que le remplacement de l'acier, du cuivre, du bois et d'autres plastiques ainsi que des matériaux plus lourds par des matériaux plus légers. Ils ont été largement appliqués dans diverses industries, notamment l’électroménager, l’automobile, les trains à grande vitesse, le métro, l’aérospatiale, les navires, les équipements de bureau, les appareils de communication, les machines et la construction.

Les données du Bureau national des statistiques montrent qu'en 2020, la demande de plastiques modifiés en Chine a atteint 22,5 millions de tonnes, avec un taux de modification augmentant à 21,7 %. Parmi ceux-ci, la proportion d'applications dans les appareils électroménagers atteignait 34 %, les applications automobiles représentaient 19 % et les autres domaines représentaient 47 %. À la fin de 2022, la production de plastiques modifiés en Chine s'élevait à 28,84 millions de tonnes, avec une valeur totale dépassant 415,2 milliards de yuans, faisant de l'industrie chinoise des plastiques modifiés le plus grand marché de demande au monde et une source de dynamique de croissance.

Les plastiques modifiés sont devenus une industrie stratégique émergente et un haut lieu de recherche dans le domaine des matériaux polymères pétrochimiques en Chine. Par conséquent, l’étude des principes de modification du plastique, des équipements et des processus, des matières premières, des formulations, des principaux défis technologiques de préparation et des applications revêt une grande importance pour promouvoir le développement de l’ensemble de l’industrie du plastique.

JE. Technologie et caractéristiques de modification du plastique

La technologie de modification du plastique fait référence au processus d'obtention de nouveaux matériaux dotés des propriétés souhaitées en employant des méthodes de modification physique telles que le remplissage, le renforcement et le mélange, des méthodes de modification chimique telles que la copolymérisation en blocs et la réticulation par rayonnement, ou d'autres méthodes de modification, notamment le moussage, l'étirement et la composition. la transformation des résines polymères en produits plastiques. Cette technologie améliore considérablement les propriétés des plastiques, notamment l’ignifugation, la conductivité thermique, la résistance mécanique, la résistance à l’usure et le blindage électromagnétique. Cependant, cela peut également réduire certaines caractéristiques inhérentes au plastique d’origine, telles que les performances d’isolation, la résistance à la corrosion et la brillance. Les techniciens peuvent utiliser des formulations et des mesures appropriées pour minimiser ces changements indésirables de propriétés.

II. Aspects clés de la technologie de moulage par modification du plastique

La modification des polymères implique le mélange et la composition de la résine de base et de divers agents modificateurs à l'aide d'un équipement de mélange initial, d'un équipement de mélange par fusion par lots, de mélangeurs à rotor continu (FCM), d'extrudeuses de mélange à vis alternative et d'autres équipements de moulage.

Dans le processus de modification et de moulage, la conception de la formulation et la technologie de préparation sont particulièrement cruciales. La conception de la formulation comprend la sélection et les principes des granulés de résine de base ainsi que la forme, la quantité et la combinaison des modificateurs. La technologie de préparation implique la détermination d'un processus de modification raisonnable, la sélection de l'équipement de moulage approprié et le séchage des granulés de plastique. Ces deux aspects peuvent empêcher considérablement la réticulation ou la dégradation, améliorant ainsi les performances et la qualité des produits. De plus, une technologie de tests non destructifs est appliquée, utilisant des méthodes physiques pour évaluer la structure interne et externe des plastiques modifiés sans compromettre l'intégrité et les performances du matériau. Cela garantit la qualité, la sécurité et la fiabilité des produits et conduit à des améliorations des processus et à une prolongation de la durée de vie des produits.

1. Points clés de la formulation de modification du plastique

1.1 Sélection de résine de base :

La résine doit être choisie pour sa proximité avec les propriétés recherchées telles que la résistance à l'usure et la résistance à la chaleur. la sélection des marques et des types de résine doit être effectuée en conséquence. Les résines de viscosités similaires garantissent des caractéristiques d'écoulement constantes, ce qui est essentiel pour le traitement. Les propriétés d'écoulement requises pour différentes méthodes de production et besoins de modification peuvent varier.

1.2 Sélection d'additifs :

Les principes de sélection des additifs doivent viser la synergie, la neutralité, la transformabilité, le respect de l'environnement, la rentabilité et un impact négatif minimal ou nul.

La forme de l'additif influence grandement la modification. Par exemple, les additifs en forme de fibres offrent un excellent renforcement, tandis que les additifs sphériques offrent une bonne ténacité, une bonne fluidité et une brillance élevée. Plus la taille des particules de l'additif est petite, meilleures sont les propriétés mécaniques, le pouvoir colorant et la conductivité, même si cela peut conduire à une diminution de la dispersion unique. Un examen approfondi de la forme de l'additif est nécessaire pour déterminer la quantité d'additif à ajouter et la méthode de traitement de surface.

2. Points clés de la technologie du processus de modification du plastique

2.1 Traitement de séchage

L'humidité et les composés volatils de faible poids moléculaire contenus dans les granulés de plastique peuvent entraîner une réticulation ou une dégradation lors du moulage à haute température, entraînant des défauts tels que des traînées d'argent et des bulles dans les produits, qui affectent la qualité du produit. Il est nécessaire de préchauffer et sécher le plastique. La température, la durée et l’épaisseur de la couche de matériau peuvent affecter l’effet de séchage. Dans la production réelle, le choix entre les méthodes de séchage direct et indirect doit être déterminé en fonction des propriétés hydrophiles, du point de fusion, du point de rosée, de l'humidité, de la conductivité thermique et de la taille du lot de production du plastique. La combinaison de ces deux méthodes constitue un moyen efficace pour sécher les matériaux.

2.2 Combinaison de vis et technologie d'alimentation

Dans les équipements de moulage de plastiques modifiés, la structure à vis est le composant central. Le cycle de moulage comprend des étapes telles que l'alimentation, la fusion, le mélange et le dégazage. Différents matériaux, formulations, propriétés, processus de moulage et étapes de processus nécessitent différentes structures de vis et combinaisons structurelles locales pour répondre aux besoins, ce qui nécessite une recherche systématique et une validation des pratiques d'ingénierie.

2.3 Technologie de traitement de surface de remplissage

Au cours du processus de modification plastique, diverses charges inorganiques polaires sont ajoutées. Cependant, leur compatibilité avec les matériaux organiques apolaires est médiocre. Des méthodes de modification telles que l'intercalation de poudres, la force mécanique et l'encapsulation chimique sont utilisées pour améliorer la compatibilité, afin de produire des produits hautes performances.

2.4 Technologie de contrôle de la différence de couleur et de l'apparence dimensionnelle

La combinaison d'instruments scientifiques tels que des ordinateurs et de l'expérience des opérateurs est utilisée pour faire correspondre les couleurs des pigments, tester la blancheur et les points noirs et utiliser des techniques de filtration pour éliminer les impuretés, ce qui donne lieu à une large gamme de produits de haute qualité aux couleurs riches.

III. Technologie de modification du plastique et de tests non destructifs et leurs applications

À l’aube du XXIe siècle, la coexistence harmonieuse entre l’homme et la nature est un enjeu mondial auquel l’humanité doit faire face ensemble. Avec l'innovation technologique et l'évolution des modèles de développement, diverses industries s'orientent vers un développement vert, économe en énergie, respectueux de l'environnement, recyclable et recyclable. Des technologies de modification des matériaux haute performance émergent continuellement.

1. Technologie de modification du graphène

Le graphène, extrait et préparé à partir du graphite par les lauréats du prix Nobel de physique Andre Geim et Konstantin Novoselov, est un nouveau matériau cristallin de carbone bidimensionnel composé d'une seule couche d'atomes de carbone. Il s’agit du matériau le plus fin jamais découvert, avec une épaisseur d’environ 0,335 nm. Les plastiques polymères modifiés avec la technologie du graphène ont des propriétés supérieures, telles qu'une résistance élevée à la chaleur, une résistance à la corrosion, une dureté élevée, des propriétés barrières et des performances mécaniques et électriques élevées. Certains chercheurs ont mené des recherches approfondies sur les méthodes de traitement, les performances et les tests non destructifs des plastiques modifiés au graphène.

En outre, certains chercheurs estiment que la technologie de modification du graphène présente de nombreux défis, tels que la contrôlabilité du pliage, de l'empilement, de l'agrégation des couches, une bonne compatibilité, une qualité élevée, un faible coût et d'autres problèmes.

Kamboj, Saurabh et d'autres chercheurs ont systématiquement résumé les derniers résultats de recherche sur la technologie du graphène, y compris les méthodes de préparation de matériaux composites à base de graphène, ainsi que leur développement et leur application dans les photocatalyseurs, les supercondensateurs et les batteries lithium-ion.

Une fois que le graphène a formé des composites, les performances des matériaux à base d'oxydes nanométalliques sont considérablement améliorées, dégradant efficacement les polluants organiques présents dans les eaux usées et trouvant une application plus large dans la photocatalyse. Le graphène est également considéré comme un excellent matériau pour les supercondensateurs, offrant un grand potentiel pour le développement de véhicules électriques hautes performances. Les batteries lithium-ion fabriquées avec des matériaux composites de graphène comme matériaux d'anode ont de faibles taux d'autodécharge, une densité énergétique élevée et une bonne durée de vie.

La technologie de modification du graphène a également suscité l’intérêt des chercheurs pour le stockage d’énergie, les capteurs chimiques, l’électronique et les applications de santé.

2. Technologie de modification de la fibre de carbone

La fibre de carbone, connue sous le nom de « l'or noir » du 21e siècle, possède d'excellentes propriétés telles qu'un module d'élasticité élevé, une résistance spécifique, une résistance au fluage et une résistance à la fatigue et à la corrosion. Il sert de matériau de renforcement pour les matrices de résine modifiée. Les matériaux renforcés thermoplastiques se caractérisent par leur recyclabilité, leur moulage rapide, leur résistance aux chocs et leur facilité de réparation, et ils offrent des perspectives d'application prometteuses dans les domaines du transport, du transport maritime, de l'aérospatiale et des équipements médicaux.

La résistance, le module, les performances de liaison interfaciale et les propriétés complètes de la fibre de carbone varient en fonction du type. La surface de la fibre de carbone présente des caractéristiques inertes et non polaires, et la recherche, tant au niveau national qu'international, vise à améliorer son adhésion à la matrice de résine grâce à des techniques de modification, améliorant ainsi les performances et élargissant ses domaines d'application.

Des chercheurs comme Zhan Yikai et Li Gang ont résumé les techniques de modification de surface de la fibre de carbone, divisées en méthodes chimiques et physiques.

Les méthodes chimiques comprennent l’oxydation de surface et le greffage, qui offrent les avantages de vitesses de réaction rapides et d’effets significatifs. Ils peuvent augmenter la rugosité de la surface et les caractéristiques microscopiques, améliorant ainsi la force de liaison interfaciale. Cependant, le processus de modification chimique peut facilement endommager la structure interne de la fibre, entraînant une diminution de sa résistance, ce qui constitue un défi qui doit être relevé.

Les méthodes physiques comprennent le revêtement et le traitement au plasma, qui présentent les avantages d'être flexibles, faciles à contrôler et non polluants. Cependant, ils nécessitent des normes élevées en matière d’équipement de production et n’améliorent pas fondamentalement les propriétés de surface. Ils ne peuvent pas être appliqués dans des situations qui exigent des performances de surface élevées, limitant ainsi le développement de cette technologie.

3. Technologie de contrôle non destructif pour les plastiques modifiés

La complexité et l'instabilité des processus de fabrication, ainsi que l'impact des changements environnementaux pendant le service, peuvent entraîner divers types de dommages tels que le délaminage, la porosité, la rupture des fibres et les rides, qui affectent considérablement les propriétés mécaniques des matériaux. La technologie de contrôle non destructif par ultrasons, avec ses avantages d'être portable, facile à utiliser et d'avoir une efficacité de détection élevée, est largement utilisée dans les domaines de la conception de produits, de la détection des dommages aux produits finis, de l'évaluation de la qualité et de l'évaluation de la durée de vie.

Des chercheurs comme Yang Hongjuan ont systématiquement résumé les technologies de contrôle non destructif par ultrasons basées sur des ondes de volume ou des ondes guidées, telles que le C-scan, le multiéléments, les ultrasons laser, le couplage d'air et les ultrasons à fibre optique, ainsi que les algorithmes d'imagerie diagnostique des dommages pour obtenir imagerie de la morphologie des dommages. La méthode de contrôle non destructif appropriée est sélectionnée en fonction de la densité, de l'épaisseur, des constantes élastiques et des paramètres du transducteur de l'échantillon à tester. Les perspectives de recherche incluent la construction de modèles de champ acoustique en réseau pour les matériaux modifiés par des fibres de carbone, des algorithmes d'imagerie des dommages, des systèmes d'imagerie de surveillance intelligents, des normes d'évaluation quantitative des dommages, une évaluation diagnostique et une prévision de la durée de vie.

IV. Recommandations pour le développement de plastiques modifiés et de technologies de tests non destructifs

(1) Améliorer le système industriel, le système de normes et le système de droits de propriété intellectuelle pour les plastiques modifiés.

(2) La recherche théorique et la recherche sur les applications pratiques de la modification plastique doivent se promouvoir et s’améliorer mutuellement. Actuellement, les matériaux modifiés se concentrent principalement sur la recherche théorique et les domaines généraux des produits, tandis que la recherche d'application impliquée dans le processus de production, comme la formation des talents, la fabrication d'équipements, la conception de formules et le développement de processus, doit encore être renforcée.

Pour améliorer encore le taux de conversion des résultats de la recherche scientifique en propriété intellectuelle et guider la production réelle, il est nécessaire de renforcer la recherche et le développement ainsi que le traitement de la production de modificateurs, de nouveaux matériaux et de produits haute performance. Cela favorisera le développement de l'industrie chinoise de la modification du plastique vers la sécurité, l'environnement, la protection de l'environnement, la fonctionnalité légère et l'intelligence écologique.

(3) En termes de technologie de contrôle non destructif et d'algorithmes d'imagerie, il est nécessaire de poursuivre la construction de modèles de champ acoustique en réseau et d'algorithmes d'imagerie des dommages pour les matériaux modifiés par des fibres de carbone. Établir des normes pour l'évaluation quantitative des dommages, l'évaluation diagnostique et la prévision de la durée de vie, et développer des systèmes d'imagerie de surveillance intelligents pour rendre les équipements de contrôle non destructifs plus portables, plus faciles à utiliser, plus précis et plus efficaces.

V. Conclusion

Le développement vigoureux des plastiques modifiés fournit un soutien technique solide au développement diversifié d’industries telles que l’électroménager, l’automobile, l’aérospatiale, les trains à grande vitesse, les navires, les équipements de bureau, les outils électriques et la construction mécanique. Cependant, ces industries imposent également des exigences techniques plus élevées pour la conception de formulations, la recherche et le développement, les processus de moulage modifiés et l'équipement des plastiques modifiés. Par conséquent, l’étude de la technologie de moulage par modification du plastique revêt une importance positive pour promouvoir le développement, la transformation et la modernisation de l’ensemble de l’industrie du plastique.

Avec le développement rapide des plastiques modifiés et les besoins technologiques croissants de diverses industries, YINSU Flame Retardant Company s'engage à faire progresser le domaine de l'ignifugation des plastiques modifiés. Nous reconnaissons l’importance de travailler avec l’industrie pour promouvoir des fonctionnalités sûres, vertes, respectueuses de l’environnement, légères et éco-intelligentes.

YINSU s'engage à investir dans la recherche et le développement pour créer des solutions ignifuges innovantes qui répondent aux normes strictes des applications modernes. Notre objectif est de développer des retardateurs de flamme sans halogène et respectueux de l'environnement qui améliorent les performances des plastiques modifiés sans compromettre la sécurité et la durabilité environnementale.

En fournissant des solutions ignifuges hautes performances, YINSU apportera une contribution significative à l'industrie de la modification des plastiques et soutiendra la transition vers des matériaux plus durables et efficaces. Notre engagement envers l’innovation et l’excellence nous poussera à développer des produits qui non seulement répondent, mais dépassent les attentes d’un marché en évolution.