1. Introdução
Os plásticos de engenharia, devido às suas excelentes propriedades mecânicas, resistência ao calor e estabilidade dimensional, são amplamente utilizadas em aplicações automotivas, eletrônicas, eletrônicas, aeroespaciais e médicos. Com atualizações industriais e ambientes de aplicativos cada vez mais complexos, os plásticos de engenharia tradicionais estão lutando para atender a certos requisitos de desempenho, como resistência insuficiente, resistência limitada de alta temperatura e baixa retardância da chama. Para enfrentar esses desafios, surgiram plásticos de engenharia modificados. As modificações dos plásticos de engenharia por meios físicos ou químicos, como reforço, endurecimento, retardância da chama, condutividade elétrica e condutividade térmica, não apenas aumentam significativamente seu desempenho, mas também expandem suas aplicações, tornando -se uma direção de desenvolvimento importante na indústria de materiais.
2. Melhorias importantes de desempenho em Plásticos de engenharia modificados
Melhorando as propriedades mecânicas
Fortalecimento da força e rigidez: um método comum é adicionar fibra de vidro (GF), fibra de carbono (CF) ou preenchimentos minerais. Esses reforços melhoram efetivamente a resistência à tração, módulo de flexão e estabilidade dimensional dos plásticos. Por exemplo, o nylon reforçado com fibra de vidro (PA-GF) é amplamente utilizado em capuzes e engrenagens automotivas. Melhorar a tenacidade e a resistência ao impacto: endurecimento da borracha (como EPDM e EPR), modificação da copolimerização ou mistura com elastômeros pode melhorar a fragilidade plástica, aumentar a força do impacto e aumentar o desempenho em baixas temperaturas e em ambientes desafiadores.
Otimizando o desempenho térmico
Melhorando a resistência de alta temperatura: projeto da estrutura molecular, a introdução de estruturas de anéis aromáticas e a adição de preenchimentos altamente estáveis pode aumentar significativamente a temperatura de distorção de calor (HDT) dos plásticos. Por exemplo, PPS e Peek são amplamente utilizados em eletrônicos de ponta e aeroespacial.
Aprimorando a condutividade térmica: a adição de enchimentos condutores termicamente, como pó de metal, nitreto de silício e grafeno, pode melhorar a condutividade térmica dos plásticos, permitindo seu uso em aplicações como iluminação LED e sistemas de resfriamento de bateria.
Retardância da chama
Retardadores de chama à base de halogênio: embora eficazes, eles apresentam preocupações ambientais e atualmente estão em uso em uso.
Retardadores de chama livre de halogênio: retardadores de chama à base de hidróxido de hidróxido de nitrogênio, à base de nitrogênio e inorgânicos são mais ecológicos e atendem aos regulamentos da UE como ROHs e alcance. Os materiais modificados com retarda de chama são particularmente importantes nos setores eletrônicos e interiores automotivos. Propriedades elétricas
Isolamento: Através da purificação e do uso de preenchimentos especializados, os plásticos podem manter excelentes propriedades de isolamento e são usadas em gabinetes elétricos e componentes de isolamento motor.
Propriedades condutivas: Ao adicionar nanotubos de carbono (CNTs), fibras de grafeno ou metal, plásticos modificados condutores ou antistáticos podem ser produzidos para proteção eletrônica e elétrica.
Proteção ambiental e sustentabilidade
Plásticos modificados baseados em biocoloração: por exemplo, plásticos de engenharia baseados em PLA, após a modificação de reforço e retardante da chama, podem substituir parcialmente os plásticos de engenharia baseados em petroquímica.
Reciclabilidade e modificação de baixo VOC: por retardamento de chama sem halogênio, aditivos sem metais pesados e tecnologia de mistura física, os plásticos de engenharia modificados estão mais alinhados com as tendências ambientais verdes.
3. Aplicações típicas de plásticos de engenharia modificados
Indústria automotiva
Learão: as peças automotivas estão substituindo gradualmente metal por plásticos para reduzir o peso do veículo e melhorar a economia de combustível. Por exemplo, a PA e o PBT reforçados com fibra de vidro são amplamente utilizados em capuzes de motor, coletores de admissão, maçanetas de porta, etc.
Veículos de energia novos: módulos de bateria, portas de carregamento e corpos de veículos leves fazem demandas mais altas em plásticos retardadores de chamas, resistentes ao calor e termicamente condutores. Eletrônica e elétrica
Altamente resistente ao calor, plásticos modificados de chamas e retardados e isolantes são os principais materiais para interruptores elétricos, soquetes, bainhas de cabo e carcaças de dispositivos eletrônicos.
Com o desenvolvimento de 5G e novas indústrias de energia, a demanda por constante de alta frequência, baixa dielétrica (DK) e baixa perda dielétrica (DF) plásticos modificados está crescendo rapidamente.
Eletrodomésticos e bens de consumo
Os plásticos de engenharia modificados equilibram a estética, a resistência mecânica e a durabilidade. Por exemplo, as ligas ABS/PC são amplamente utilizadas em carcaças de TV, portas de geladeira e caixas de limpeza a aspirador.
Aeroespacial
Os plásticos de engenharia modificados de alto desempenho, como Peek e PPs, mantêm o desempenho estável em ambientes estáveis em ambientes de alta temperatura, alta pressão e altamente corrosivos, reduzindo significativamente o peso estrutural da aeronave.
Dispositivos médicos
Materiais modificados, como PC e POM, são usados em instrumentos cirúrgicos e sistemas de administração de medicamentos, favorecidos por sua alta limpeza, resistência à esterilização e biocompatibilidade.
4. Tendências futuras de desenvolvimento
Integração multifuncional: as modificações futuras não apenas se concentrarão em melhorar um único desempenho, mas também buscarão um equilíbrio abrangente de propriedades mecânicas, de retardado de chama, resistentes ao calor, termicamente condutores e elétricos. Nanotecnologia e preenchimentos inteligentes: a adição de nanomateriais (como grafeno, CNTs e nanossilicon) não apenas melhora significativamente o desempenho, mas também potencialmente transmite funções inteligentes (como autocura e detecção).
Desenvolvimento verde e sustentável: os plásticos de engenharia modificados com base em materiais biológicos se tornarão uma alternativa importante aos plásticos petroquímicos tradicionais.
Custo-efetividade e escalabilidade: melhorar o desempenho enquanto reduz os custos e alcançam a aplicação em larga escala são essenciais para a industrialização futura.
