État actuel et développement de la technologie de modification du plastique

État actuel et développement de la technologie de modification du plastique

Des matériaux modifiés ont émergé dans les années 1990, et leur développement au cours des 30 dernières années leur a doté d'avantages tels que le remplacement de l'acier, du cuivre, du bois, d'autres plastiques et des matériaux plus lourds avec des matériaux plus légers. Ils ont été largement appliqués dans diverses industries, notamment les appareils électroménagers, l'automobile, le rail à grande vitesse, le métro, l'aérospatiale, les navires, l'équipement de bureau, les dispositifs de communication, les machines et la construction.

Les données du National Bureau of Statistics montrent qu'en 2020, la demande de plastiques modifiés en Chine a atteint 22,5 millions de tonnes, avec un taux de modification passant à 21,7%. Parmi cela, la proportion d'application dans les appareils électroménagers a atteint 34%, les applications automobiles représentaient 19% et d'autres domaines représentaient 47%. À la fin de 2022, la production de plastiques modifiés en Chine était de 28,84 millions de tonnes, avec une valeur totale supérieure à 415,2 milliards de yuans, ce qui rend l'industrie des plastiques modifiés de la Chine devenir progressivement le plus grand marché mondial de demande et une source de dynamique de croissance.

Les plastiques modifiés sont devenus une industrie émergente stratégique et un hotspot de recherche dans le domaine des matériaux en polymère pétrochimique en Chine. Par conséquent, étudier les principes de la modification du plastique, de l'équipement et des processus, des matières premières, des formulations, des principaux défis de la technologie de préparation et des applications est d'une grande importance pour promouvoir le développement de l'ensemble de l'industrie plastique.

I. Technologie et caractéristiques de modification du plastique

La technologie de modification du plastique fait référence au processus d'obtention de nouveaux matériaux avec des propriétés souhaitées en utilisant des méthodes de modification physique telles que le remplissage, le renforcement et le mélange, les méthodes de modification chimique telles que la copolymérisation en bloc et la réticulation des rayonnements, ou d'autres méthodes de modification, notamment la mousse, l'étirement et la composition pendant le traitement des résines polymères dans les produits plastiques. Cette technologie améliore considérablement les propriétés des plastiques, notamment le retard de flamme, la conductivité thermique, la résistance mécanique, la résistance à l'usure et le blindage électromagnétique. Cependant, il peut également réduire certaines caractéristiques inhérentes du plastique d'origine, telles que les performances d'isolation, la résistance à la corrosion et le brillant. Les techniciens peuvent utiliser des formulations et des mesures appropriées pour minimiser ces changements défavorables dans les propriétés.

Ii Aspects clés de la technologie de moulage de modification du plastique

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

Dans le processus de modification et de moulage, la conception de formulation et la technologie de préparation sont particulièrement cruciales. La conception de la formulation comprend la sélection et les principes des pastilles de résine de base et la forme, la quantité et la combinaison de modificateurs. La technologie de préparation consiste à déterminer un processus de modification raisonnable, à sélectionner l'équipement de moulage approprié et à sécher les pastilles en plastique. Les deux aspects peuvent prévenir considérablement la réticulation ou la dégradation, améliorant ainsi les performances et la qualité des produits. De plus, une technologie de test non destructive est appliquée, en 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, la fiabilité des produits et conduit à des améliorations de processus et à l'extension de la durée de vie des produits.

1. Points clés de la formulation de modification du plastique

1.1 Sélection de la résine de base:

La résine doit être choisie pour sa proximité avec les propriétés souhaitées telles que la résistance à l'usure et la résistance à la chaleur. La sélection de marques et de types en résine doit être effectuée en conséquence. Les résines avec des viscosités similaires garantissent des caractéristiques d'écoulement cohérentes, 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 devraient viser la synergie, la contre-action, la procédabilité, la convivialité environnementale, la rentabilité et un impact minimal ou pas négatif.

La forme de l'additif influence grandement la modification. Par exemple, les additifs en forme de fibre offrent un excellent renforcement, tandis que les additifs sphériques offrent une bonne ténacité, une fluxabilité et un brillant élevé. Plus la taille des particules de l'additif est petite, meilleure est les propriétés mécaniques, la puissance de coloration et la conductivité, bien qu'elle puisse entraîner une diminution de la dispersion unique. Une considération complète de la forme de l'additif est nécessaire pour déterminer la quantité d'additive à ajouter et la méthode de traitement de surface.

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

2.1 Traitement du séchage

L'humidité et les composés volatils de poids moléculaire volatile contenus dans les pastilles en plastique peuvent entraîner la réticulation ou la dégradation pendant le moulage à haute température, entraînant des défauts tels que des stries d'argent et des bulles dans les produits, qui affectent la qualité du produit. Il est nécessaire de préchauffer et de sécher le plastique. La température, le temps 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 sur la base 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 est un moyen efficace de sécher les matériaux.

2.2 Technique de combinaison et d'alimentation à vis

Dans l'équipement de moulage pour les plastiques modifiés, la structure de vis est le composant central. Le cycle de moulage se compose d'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 validation systématique de la recherche et des pratiques d'ingénierie.

2.3 Technologie de traitement de la surface de remplissage

Pendant le processus de modification du plastique, divers charges inorganiques polaires sont ajoutées. Cependant, leur compatibilité avec les matières organiques non polaires est mauvaise. Des méthodes de modification telles que l'intercalation des poudres, la force mécanique et l'encapsulation chimique sont utilisées pour améliorer la compatibilité, afin de produire des produits haute performance.

2.4 Différence de couleur et technologie de contrôle de l'apparence dimensionnelle

La combinaison d'instruments scientifiques comme les ordinateurs et l'expérience des opérateurs est utilisé pour la correspondance des couleurs des pigments, le test de la blancheur et des taches noires et l'utilisation de techniques de filtration pour éliminer les impuretés, résultant en une large gamme de produits de haute qualité avec des couleurs riches.

Iii. Technologie de modification du plastique et de tests non destructeurs et leurs applications

En entrant dans le 21e siècle, la coexistence harmonieuse entre les humains et la nature est une question mondiale à laquelle l'humanité doit faire face. Avec l'innovation technologique et les changements dans les modèles de développement, diverses industries se dirigent vers le développement vert, économique, respectueux de l'environnement, recyclable et recyclable. Les technologies de modification des matériaux haute performance émergent en continu.

1. Technologie de modification du graphène

Le graphène, extrait et préparé du graphite par les lauréats du prix Nobel en physique Andre Geim et Konstantin Novoselov, est un nouveau matériau en cristal de carbone bidimensionnel composé d'une seule couche d'atomes de carbone. C'est le matériau le plus mince jamais découvert, avec une épaisseur d'environ 0,335 nm. Les plastiques polymères modifiés avec la technologie du graphène ont des propriétés supérieures, telles que une résistance à la chaleur élevée, une résistance à la corrosion, une dureté élevée, des propriétés de barrière 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 destructeurs des plastiques modifiés au graphène.

De plus, certains chercheurs pensent qu'il existe de nombreux défis à relever dans la technologie de modification du graphène, tels que la contrôlabilité du pliage de couche, de l'empilement, de l'agrégation, de la bonne compatibilité et de la haute qualité, du faible coût et d'autres problèmes.

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

Après les composites du graphène, les performances des matériaux d'oxyde de nano-métal sont significativement améliorées, dégradant efficacement les polluants organiques 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 à haute performance. Les batteries au lithium-ion faites avec des matériaux composites de graphène car les matériaux anodes ont de faibles taux d'auto-décharge, une densité d'énergie élevée et une bonne durée de vie du cycle.

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

2. Technologie de modification des fibres de carbone

La fibre de carbone, connue sous le nom de 'or noir ' du 21e siècle, possède d'excellentes propriétés telles que le module élevé d'élasticité, la résistance spécifique, la résistance au fluage et la résistance à la fatigue à la corrosion. Il sert de matériau de renforcement pour les matrices de résine modifiées. Les matériaux renforcés thermoplastiques sont caractérisés par leur recyclabilité, leur moulage rapide, leur résistance à l'impact et leur facilité de réparation, et ils détiennent des perspectives de demande prometteuses dans les champs de transport, d'expédition, aérospatiale et médicale.

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 l'objectif de la recherche au niveau national et international est d'améliorer son adhésion à la matrice de résine grâce à des techniques de modification, améliorant ainsi les performances et élargissant ses zones d'application.

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

Les méthodes chimiques comprennent l'oxydation de la surface et la greffe, qui offrent les avantages des taux de réaction rapides et des effets significatifs. Ils peuvent augmenter la rugosité de la surface et les caractéristiques microscopiques, améliorant ainsi la résistance à la liaison interfaciale. Cependant, le processus de modification chimique peut facilement endommager la structure interne de la fibre, entraînant une diminution de la résistance, ce qui est un défi qui doit être relevé.

Les méthodes physiques comprennent le revêtement et le traitement du plasma, qui ont les avantages d'être flexibles, faciles à contrôler et sans pollution. Cependant, ils nécessitent des normes élevées pour les équipements 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 test non destructive 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, ce qui affecte considérablement les propriétés mécaniques des matériaux. La technologie d'essai non destructive ultrasonique, avec ses avantages d'être portable, facile à utiliser et ayant une efficacité de détection élevée, est largement utilisée dans les domaines de la conception des produits, de la détection des dommages des produits finis, de l'évaluation de la qualité et de l'évaluation de la vie.

Des chercheurs comme Yang Hongjuan ont systématiquement résumé les technologies d'essai non destructeurs à ultrasons basées sur des ondes en vrac ou des ondes guidées, telles que C-scan, un réseau phasé, des ultrasons laser, un couplage aérien et une imagerie à la fibre optique, ainsi que des algorithmes d'imagerie diagnostique pour les dommages. La méthode de test non destructive appropriée est sélectionnée en fonction de la densité, de l'épaisseur, des constantes élastiques et des paramètres du transducteur à tester. Les perspectives de recherche comprennent la construction de modèles de champs acoustiques de tableau pour les matériaux modifiés par la fibre de carbone, les algorithmes d'imagerie des dommages, les systèmes d'imagerie de surveillance intelligents, les normes d'évaluation quantitatives pour les dommages, l'évaluation diagnostique et la prédiction de la vie.

Iv. Recommandations pour le développement de plastiques modifiés et de technologie de test non destructive

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

(2) La recherche théorique et la recherche pratique des applications sur la modification du 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 les recherches sur les applications impliquées dans le processus de pratique de la production, telles que la formation aux talents, la fabrication d'équipements, la conception de la formule et le développement de processus, doivent encore être renforcées.

Pour améliorer davantage 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 et le traitement de la production de modificateurs, de nouveaux matériaux et de produits à haute performance. Cela favorisera le développement de l'industrie de la modification du plastique chinois vers la sécurité, le vert, la protection de l'environnement, les fonctionnalités légères et l'intelligence écologique.

(3) En termes de technologie de test non destructive et d'algorithmes d'imagerie, il est nécessaire de construire davantage les modèles de champ acoustiques de tableau et les algorithmes d'imagerie des dommages pour les matériaux modifiés par la fibre de carbone. Établir des normes pour l'évaluation quantitative des dommages, l'évaluation du diagnostic et la prédiction de la vie, et développer des systèmes d'imagerie de surveillance intelligents pour rendre l'équipement de test non destructif plus portable, plus facile à utiliser et plus précis et efficace.

V. Conclusion

Le développement vigoureux des plastiques modifiés fournit un solide soutien technique pour le développement diversifié d'industries telles que les appareils électroménagers, les automobiles, l'aérospatiale, le rail à grande vitesse, les navires, l'équipement de bureau, les outils électriques et la construction mécanique. Cependant, ces industries fixent également des exigences techniques plus élevées pour la conception et la recherche et le développement de la formulation, les processus de moulage de modification et l'équipement des plastiques modifiés. Par conséquent, l'étude de la technologie de moulage par modification du plastique est d'une signification positive pour promouvoir le développement et la transformation et la mise à niveau de toute l'industrie plastique.

Avec le développement rapide des plastiques modifiés et les besoins technologiques croissants de diverses industries, la société ignifuge de flamme Yinsu s'engage à faire progresser le domaine du retard de flamme dans les plastiques modifiés. Nous reconnaissons l'importance de travailler avec l'industrie pour promouvoir des fonctionnalités sûres, vertes, respectueuses de l'environnement, légères et éco-smart.

Yinsu s'engage à investir dans la recherche et le développement pour créer des solutions innovantes issues de flammes qui répondent aux normes strictes des applications modernes. Notre objectif est de développer des retardateurs de flammes 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 issuelles de flammes à haute performance, Yinsu apportera une contribution significative à l'industrie des modifications des plastiques et soutiendra la transition vers des matériaux plus durables et efficaces. Notre engagement envers l'innovation et l'excellence nous incitera à développer des produits qui non seulement répondent mais dépassent les attentes d'un marché en évolution.