塑料材料学

第47卷第5期哈尔滨工业大学学报Vol.47No.52015年5月JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYMay.2015塑料材料研究发展及趋势摘要：通过查阅资料，对各种塑料例如PE,PP,PET和其他工程塑料的产量，消费量，供需状况，及合成工艺，产品应用开发，改性方法和发展方向。通过比较这些数据，从而大致得出塑料发展的趋势。关键词：PEPPPET工程塑料塑料发展改性方法Abstract:Throughaccesstoinformation,allkindsofplasticssuchasPE,PP,PETandotherengineeringplasticsproduction,consumption,supplyanddemand,andthesynthesisprocess,productapplicationdevelopment,modificationmethodsanddevelopmentdirection.Bycomparingthesedata,thusdrawsthedevelopmenttrendofplastic.KeyWords:PEPPPETEngineeringplasticsThedevelopmentofplasticModifiedmethod我们通常所用的塑料并不是一种纯物质，它是由许多材料配制而成的。其中高分子聚合物(或称合成树脂)是塑料的主要成分，此外，为了改进塑料的性能，还要在聚合物中添加各种辅助材料，如填料、增塑剂、润滑剂、稳定剂、着色剂等，才能成为性能良好的塑料。中国塑料工业经过长期的奋斗和面向全球的开放，已形成门类较齐全的工业体系，成为与钢材、水泥、木材并驾齐驱的基础材料产业，作为一种新型材料，其使用领域已远远超越上述三种材料进入21世纪以来，中国塑料工业取得了令世人瞩目的成就，实现了历史性的跨越。作为轻工行业支柱产业之一的塑料行业，近几年增长速度一直保持在10%以上，在保持较快发展速度的同时，经济效益也有新的提高。塑料制品行业规模以上企业产值总额在轻工19个主要行业中位居第三，实现产品销售率97.8%，高于轻工行业平均水平。从合成树脂、塑料机械和塑料制品生产来看，都显示了中国塑料工业强劲的发展势头。从整个行业发展来看，各类塑料都以复合，特种，多功能为研究发展新方向。从每个品种上来看，不管是复合新基团还是以一定比例共混，新材料较原材料性能上提升很大。1更韧、更轻的工程塑料工程塑料的应用近年来有相当大第47卷第5期哈尔滨工业大学学报Vol.47No.52015年5月JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYMay.2015的突破，这与其性能上的创新关系极大。各种尼龙复合材料专用料、两种特制的工程级PET材料、摩擦系数超低的聚甲醛和增强型聚碳酸酯在本届K展上，都引起了业界的特别关注[1】。巴斯夫在玻纤增强型UltramidSBalance尼龙610系列材料中再添两种新型用于汽车和机械行业的管材和管道以及油气管道的柔性挤出级牌号。这2种经改性过的牌号材料，提高了低温冲击强度。S4Z5牌号是半柔性材料，主要用于必须满足苛求温度要求的液体输送管道管线。S4Z4XS牌号是柔性更好的材料，可用于抽真空及通风管线，并且具有更佳的耐环境应力开裂性能。朗盛公司开发出以Durethan尼龙6为基料的新型复合材料。XTS1和XTS2是连续工作温度提高超过60℃的两个系列，这是中冷器、冷却液管线等引擎罩内应用领域的一次重大飞跃。杜邦高性能聚合物事业部推出25%玻纤增强尼龙的无卤阻燃尼龙66[2]，提高了抗热老化性能使其适用于电子电气产品应用领域，如用于断路器、接触器、变压器和发动机等绝缘部件和外壳。阻燃性能达到0.4mm条件下的V-0级，相比前一代牌号厚度下降一半。据介绍，在200℃条件下经过1000小时，ZytelFR95G25V0NH的拉伸强度可保持80%，而上一代材料仅有50%。杜邦公司还拥有不含卤素的材料ZytelHTNFR55G50NHLW，是一种低翘曲、阻燃等级为94V-0的PPA，其中含有50%玻纤，能够提高新型超薄笔记本所需要的平面度。2热塑性聚氨酯和热塑性弹性体巴斯夫聚氨酯公司推出首个用于珠粒发泡成型的可发性热塑性聚氨酯材料（E-TPU）。该材料名为Infinergy，以Elastollan热塑性聚氨酯（TPU）为基础，采用了全新的发泡方法。作为一种闭孔颗粒泡沫材料，Infinergy具有堆积密度低，其密度仅有0.110g/cm3。经过标准的珠粒成型设备加工后，材料的成型制品密度达到0.20~0.32g/cm3，介于更轻的发泡聚苯乙烯（EPS）或发泡聚丙烯（EPP）和更重的聚氨酯发泡材料之间第47卷第5期哈尔滨工业大学学报Vol.47No.52015年5月JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYMay.2015Infinergy的吸水率低，24小时吸水量按体积计算低于2%。同时，根据密度的不同它还拥有100~150%的高断裂伸长率。另外还集良好的耐摩擦和耐化学性能于一体。它的重要特点之一是优异的回弹性能，据报道这使之成为市场上最好的弹性颗粒发泡材料。试验表明E-TPU的回弹高度可以高达55%，大大高于EPS（低于20%）或EPP（30%）。它在市场上首先被用于阿迪达斯新款跑鞋“EnergyBoost”的鞋底夹层。KraiburgTPE公司展出两类最新的苯乙烯类热塑性弹性体，可用于在消费电子产品用途的硬质工程热塑性塑料上重叠模塑。COPEC材料具有很好的ABS、PC和PC/PBT材料黏结性能，邵氏A硬度介于60~80之间。For-TecE材料（邵氏A硬度为60）可黏合尼龙66和半芳香族聚酰胺。3液态硅橡胶新材料展会上有两家公司展出新型液态硅橡胶（LSR）材料，主要用于汽车密封材料、医疗器械和照明。Momentive功能材料公司通过注塑成型双组份部件演示与恩格尔以及Elmet公司合作的新型紫外固化液态硅橡胶工艺。Momentive公司表示，由于液态硅橡胶可以替代耐热性更高的尼龙和PBT与聚丙烯等低价格、低熔融树脂结合在一起，突破性的紫外固化液态硅橡胶拓宽了多组份注塑成型设计。瓦克化学展出用于汽车发动机冷却装置环路模塑密封件的液态硅胶。ElastosilLR3022/60具有优异的密封性能以及直接接触冷却剂长期负荷条件下的低压缩形变（最大50%）（125℃条件下经过1000小时）。它还拥有低至-45℃条件下的优异低温弹性。瓦克公司推出的新材料还有固化时“完全透明”的LumisilLR7600LSR。据说可承受高达200℃的更长暴露时间，使之适用于镜头和其它光学照明元件。4热塑性复合材料巴斯夫展出新型Ultracom三组份热塑性复合材料技术包。主要组分是以完全浸渍Ultramid尼龙或UltradurPBT的机织布和单向带为基础的层压材料。复合材料制造商第47卷第5期哈尔滨工业大学学报Vol.47No.52015年5月JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYMay.2015TenCate公司和玻纤领导者欧文斯康宁公司正在一起对这些复合材料进行改进。第二组分是由重叠模塑材料组成，即专用于与层压材料一起使用的Ultramid和Ultradur复合材料；第三组分是工程技术支持。拜耳材料科技（BMS）展出聚碳酸酯连续纤维复合材料的汽车结构部件原型。据拜耳材料科技公司介绍，系统附属装置、工业机械和半导体以及医疗设备中的金属。5聚烯烃和苯乙烯类新材料奥地利的北欧化工推出各种市场用途的聚丙烯和聚乙烯新材料[3]。在汽车领域，DaplenL350HP是一种高刚性、可涂装的外饰件用聚丙烯树脂，特点在于更好的涂装结合性能，不需要第三底漆层就可以得到双层涂装体系。另外，还有用于消除高速成型时流痕的BorstarTPO新材料，据报道这种刚性材料加工窗口宽，由于结晶均匀材料具有更好的外观。在医用薄膜和吹塑/填充/密封瓶方面，BormedSB-815MO作为一种软质聚丙烯新材料，据介绍具有良好的清晰度（至少可达到LDPE的水平）和感官性能。它比以前吹塑/填充/密封瓶所用的聚丙烯材料软，更接近LDPE，这使得容器更容易排空，可在高达121℃条件下消毒，据报道相对于常用的LDPE还具有3-4%的尺寸减薄潜力。在饮用水管方面，主要用于承受更高水平耐压和抗腐蚀能力；在工业薄膜方面，这种材料具有高冲击和撕裂强度，尺寸减薄能力可达10-25%；在建筑领域，一种特殊的黑色或灰色发泡聚苯乙烯，主要用于绝缘板，其绝缘性能至少比普通的白色发泡聚苯乙烯高20%。6新型助剂[4]在各种新型助剂中，有两种特殊的新产品：一种是抗静电的热塑性聚氨酯，另一种是改进生物塑料的多元醇。巴斯夫聚氨酯公司展出一系列特殊的Elastollan热塑性聚氨酯（TPU）材料：抗静电的TPU助剂，为颗粒状母粒。新型Elastostat的抗静电效果是永久的，不需要任何特殊的环境条件。瑞典Perstorp公司推出生物塑料用新型Capa热塑性己内酯材料。据说该助剂具有优异的生物降解、易加工和更好的力学性能。Capa己内酯属于一种可生物降解聚酯。这使得PLA、第47卷第5期哈尔滨工业大学学报Vol.47No.52015年5月JOURNALOFHARBININSTITUTEOFTECHNOLOGYMay.2015淀粉基聚合物等生物塑料柔性更好，可以延长或拉伸，不会撕开。另外还能增加低温韧性。除薄膜、托盘和餐具以外，Capa还可以帮助生物基聚合物进入手机壳和汽车部件等耐用品领域。7总结，展望塑料的发展很是迅猛，塑料产业现在也是相当发达，塑料的发展更倾向于复合，特种化，功能化和负载功能基团，从产品的种类来看，塑料的种类并没有增加，但是型号和牌号大幅度增加，人们更加关注产品的性能和工艺，另外，在新型助剂方面上，各个公司投入比较大，主要以高效，可降解，环境友好为主，但是，价钱比较高，还不适合产业化。未来发展趋势必然是兼顾高效和环境友好的同时，降低成本和产业化是研究的新方向。参考文献：【1】2013全球塑料材料创新成果（J).国外塑料.2014（01）【2】刘道春。新材料和新技术撬动汽车塑料产业升级发展（J).聚氨酯，Polyurethane.2014(02)【3】欧洲正研制新型可生物降解乳制品包装塑料材料（J).工程塑料应用.2014(09)【4】陈宇,王朝晖.高分子材料功能助剂的应用现状和发展趋势(J).塑料助剂.2004(01)