Plastik modifikasyon teknolojisinin uygulama alanları nelerdir?

Plastik modifikasyon teknolojisinin uygulama alanı çok geniştir; plastik ürünlerin maliyetini düşürmek, performansını artırmak ve işlevini iyileştirmek, plastik modifikasyon teknolojisinden ayrı düşünülemez. Plastiklerin neredeyse tüm özellikleri, modifikasyon yöntemleriyle iyileştirilebilir; bunlar arasında plastik görünümü, şeffaflığı, yoğunluğu, hassasiyeti, işlenebilirliği, mekanik özellikleri, kimyasal özellikleri, elektromanyetik özellikleri, korozyon direnci, yaşlanma direnci, aşınma direnci, sertliği, termal özellikleri, alev geciktiriciliği, bariyer özelliği ve diğer yönler yer almaktadır.

En başarılı kimyasal olarak modifiye edilmiş ürün şu şekilde bilinir:ABS, akrilonitril-bütadien-stiren kopolimeriFiziksel modifikasyon yönteminde, takviyeli kompozitler adı verilen yeni bir malzeme kategorisi oluşmuştur. Dolgu ve karıştırma gibi fiziksel modifikasyon yöntemlerinin basit ve güçlü uygulanabilirliği nedeniyle, bu tür modifikasyon yöntemleri Çin'de yaygın olarak kullanılmaktadır.

1. Tarımsal plastik film

Tarım üretiminde, ürün örtüsü ve sulama için plastik ürünlerin kullanımının, ürün verimini artırmanın etkili yollarından biri olduğu kabul edilmektedir. Çin'de tarımsal plastikler, plastik filmle örtülen ürünlerin yetiştirilmesinden doğmuştur. Şu anda, Çin'in tarımsal örtü filmi sadece üretim ve kapsama alanı açısından dünyada birinci sırada yer almakla kalmayıp, kalite açısından da büyük ölçüde gelişmiştir. Kullanılan film, sıradan şeffaf filmden, dolgu modifiye edilmiş yalıtım fonksiyonlu film gibi çok çeşitli ve çok fonksiyonlu filmlere kadar gelişmiştir. Yalıtım etkisi oldukça önemlidir.

Bildiğimiz gibi, tarımsal plastik filmin rolü, bitkiler için iyi bir termal ortam sağlamaktır ve özellikle geceleri düşük dış ortam sıcaklığı nedeniyle bitkilerin büyümesi olumsuz etkilenir. Bu nedenle, geceleyin membran sıcaklığını iyileştirmek için, film aracılığıyla topraktan emilen ısıyı uzak kızılötesi ışınlar (11~13 m) önleyecektir.

Kızılötesi spektrum analizine göre, SiO2 ve diğer inorganik malzemeler bu bantta uzak kızılötesi ışınları iyi bir şekilde emer. Bu nedenle, genellikle ucuz ve işlenmesi kolay kaolin, mika ve diğer dolgu maddelerini filme ekleyerek ısı yalıtımlı tarım filmi üretilir; böylece plastik seralarda gece sıcaklığı 1-2℃ artırılabilir.

Biyolojik olarak parçalanabilen plastik filmin geliştirilmesi, dolgu modifikasyon teknolojisinin bir başka örneğidir. Plastik filmin yaygınlaşması ve uygulanması, tarımsal üretime büyük faydalar sağlarken, plastik filmin toprakta uzun süreli kalıntı bırakmasının yol açabileceği olası beyaz kirlilik konusunda da büyük endişelere neden olmuştur.

2. Ambalaj için plastik ürünler

1970'lerde ortaya çıkan doğrusal düşük yoğunluklu polietilen (LLDPE), moleküler yapısı sayesinde çekme ve yırtılma direnci gibi mükemmel mekanik özelliklere sahiptir. Bununla birlikte, erime viskozitesi oldukça yüksektir, bu da işlenmesinde büyük zorluklara yol açar. Ekipmanda herhangi bir değişiklik yapılmadan, LLDPE ve LDPE'nin kütlece %10 ila %50 oranında karıştırılmasıyla, ekipmanın torkunu artırmadan LDPE'den daha yüksek mekanik özelliklere sahip ambalaj filmi üretilebilir.

Örneğin, %30'a kadar CaCO3 içeren HDPE film, çöp torbası üretiminde başarıyla kullanılmıştır.

3. Günlük kullanım için plastik ürünler

Günlük hayatta kullanılan plastik ürünler arasında ayakkabı, çanta, mobilya gibi birçok uygulama alanı bulunmaktadır. Özellikle belirtilmesi gereken bir diğer özellik ise, yüksek teknolojiyle üretilen, mükemmel yumuşaklık ve hava geçirgenliğine sahip, performansı, tasarımı ve rengiyle gerçek deriye rakip olabilecek, hem ayakkabı, çanta gibi ürünlerin gereksinimlerini karşılayan hem de söz konusu pazarların gelişimini destekleyen karışık suni deridir.

PVC suni deri üretiminde sıklıkla dolgu maddesi olarak CaCO3 kullanılır ve eklenme miktarı %50'ye kadar çıkabilir. CaCO3'e ek olarak, kaolin, öğütülmüş kömür külü ve cam boncuklar da dolgu maddesi olarak kullanılabilir. Dolgu maddesi eklenmesi sadece maliyeti düşürmekle kalmaz, aynı zamanda PVC suni derinin sertliğini artırır ve yüzey parlaklığını ayarlar.

4. İnşaat plastik ürünleri

Plastik üst ve alt borular, gaz boruları, plastik kapı ve pencereler ve her türlü plastik yapı malzemesi günümüzde genel olarak kabul görmüş durumda ve potansiyel pazarı çok büyük. İnşaat plastik ürünleri çoğunlukla PVC'den üretiliyor; plastik kapı ve pencere ürünlerinin darbe dayanımını ve yaşlanma direncini artırmak için genellikle formüle %6 oranında modifiye edici (metakrilat sirkesi – bütadien – stiren) kopolimeri (MBS), klorlu polietilen (CPE) ve %4 oranında TiO2 ekleniyor.

Bir yandan TiO2 pigment olarak kullanılabilirken, diğer yandan UV direncini artırabilir ve kullanım ömrünü uzatabilir. PVC boru üretiminde yaklaşık %5 CaCO3 ilave edilerek daha iyi mekanik özellikler elde edilebilir.

5. Endüstriyel destekleyici plastik ürünler

Ev aletleri, elektronik ürünler, otomobiller, posta ve telekomünikasyon, makineler, ulaşım ve diğer endüstriyel destekleyici ürünlerde plastik, düşük yoğunluk, sürtünme direnci, korozyon direnci, yalıtım ve ısı yalıtımı gibi mükemmel özelliklerinden dolayı yaygın olarak kullanılmaktadır.

Modifikasyon teknolojisi, genel plastiklerin performansını endüstriyel plastiklerin gereksinimlerine uygun hale getirmekle kalmaz, aynı zamanda mühendislik plastiklerinin bazı zayıf yönlerini de gidererek kullanım için gereken katı şartları karşılar. Aslında, endüstriyel plastikler plastik modifikasyonunun en büyük alanlarından biridir. PE ve PP modifiye plastikler endüstriyel aksesuarlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Son yıllarda iletişim kablolarında ve optik kablolarda modifiye PE uygulaması etkili bir örnektir.

Biliyoruz ki, iletişim kablosu ve optik kablo malzemeleri, malzeme performansı veya işleme performansı açısından yüksek gereksinimlere sahiptir; bu nedenle bu tür malzemeler yurtdışında özel malzeme olarak satılmaktadır ve Çin'de özel malzeme bulunmamaktadır; iletişim kablosu izolasyon malzemesi, kılıf malzemesi ve kablo kılıf malzemesi, karıştırma ve modifikasyon teknolojisine dayanarak üretilmektedir.

Temel reçine ve modifiye reçine seçildikten ve gerekli katkı maddeleri ve işleme yardımcıları seçildikten sonra, karıştırma ve eritme ekstrüzyonu ile hazırlanırlar. Elde edilen HDPE iletişim kablosu izolasyon malzemesi, LLDPE iletişim kablosu kılıf malzemesi, MDPE iletişim kablosu izolasyon malzemesi, LDPE iletişim kablosu izolasyon malzemesi ve LDPE iletişim kablosu kılıf malzemesi, kablo malzemelerinin gerektirdiği dielektrik, düşük sıcaklık dayanımı, oksidasyon direnci, ısı direnci ve diğer performans gereksinimlerini tam olarak karşılayabilir. HDPE kablo kılıf malzemesi, optik kablo malzemesinin aşınma direnci ve çevresel gerilme çatlaması gereksinimlerini karşılayabilir.

Kablo ekstrüzyon üretiminde, 1200 m/dak düşük ve orta hızda ekstrüzyona ve 2400 m/dak yüksek hızda ekstrüzyona uyum sağlayabilir. PP, düşük yoğunluklu, toksik olmayan, korozyona dayanıklı ve diğer avantajlarıyla önemli evrensel plastiklerden biridir ve kullanım oranı PVC ve PE'den sonra ikinci sıradadır.

Ancak, düşük sıcaklıkta kırılganlığı, yüksek büzülme oranı ve diğer dezavantajları, endüstriyel ürün olarak kullanımını sınırlamaktadır; bu nedenle, özellikle tokluğunu iyileştirmek için çeşitli özelliklerini geliştirmek amacıyla sıklıkla modifikasyon teknolojisi kullanılmaktadır. PP'nin modifikasyonu esas olarak kopolimerizasyon modifikasyonu ve karıştırma modifikasyonunu içerir. Modifiye edilmiş PP, hafif araçların ve otomobillerin tamponlarında, ev aletlerinin gövdelerinde, otomobil fanlarında vb. kullanılabilir.

Tamponun iyi bir tokluğa ve düşük sıcaklık direncine sahip olması gerekir. Polipropilen (PP), etilen-propilen dien (EPDM) ve poliolefin elastomer (POE) ile sertleştirilebilir. PP-POE-talk sertleştirme sisteminde, POE içeriği %10 olduğunda darbe dayanımı 300 J/m'ye ulaşabilir. POE içeriği %15 ila %25 olduğunda ise darbe dayanımı 550 J/m'ye ulaşarak tamponun gereksinimlerini karşılar.

Talk ilavesi sistemin darbe özelliklerini azaltır, ancak çekme dayanımı, çekme elastik modülü ve termal deformasyon sıcaklığı önemli ölçüde artar. Modifikasyon teknolojisi sadece genel plastikler için değil, özel özelliklere sahip mühendislik plastikleri için de uygundur ve malzemelerin özelliklerini iyileştirmenin iyi bir yoludur.

Bildiğimiz gibi, politetrafloron (PTFE) güçlü asit ve alkali korozyon direncine, sürtünme ve çevresel gerilme çatlamasına karşı dirence ve diğer mükemmel özelliklere sahiptir, ancak sürünme, boyut kararsızlığı, aşınma ve yüksek erime viskozitesi nedeniyle geleneksel ekstrüzyon ve enjeksiyon işlemlerinde kullanılamaz.
Sıvı kristal polimer (LCP) ilave edilerek, grafit modifikasyonu yapılarak, örneğin %10 (kütle oranı) LCP ilave edilen PTFE-LCP alaşımı kullanılarak, saf PTFE'ye kıyasla aşınma direnci yaklaşık 100 kat artırılmış ve malzeme aşınmaya dayanıklı parçalar olarak kullanılabilir hale getirilmiştir.

Ek olarak, ultra yüksek moleküler ağırlıklı polietilene (UHMMPE) ve HDPE'ye LCP eklenmesi erime viskozitesini büyük ölçüde azaltabilir, bu nedenle ekstrüzyon işlemi UHMMPE boru üretmek için kullanılabilir.