1. Einführung in modifizierte technische Kunststoffe
1.1 Was sind technische Kunststoffe?
Technische Kunststoffe sind eine Klasse von Hochleistungs-thermoplastischen oder thermosettierenden Polymeren, die überlegene mechanische, thermische und chemische Eigenschaften im Vergleich zu Rohstoffplastik wie Polyethylen oder Polypropylen besitzen. Sie sind so konzipiert, dass sie anspruchsvollere Umgebungen standhalten, und werden häufig als Ersatz für traditionelle Materialien wie Metalle, Keramik und Holz verwendet. Zu den wichtigsten Eigenschaften von technischen Kunststoffen gehören eine hohe Zugfestigkeit, eine hervorragende dimensionale Stabilität sowie die Resistenz gegen Wärme und Chemikalien. Häufige Beispiele sind Polycarbonat (PC), Nylon (Polyamid, PA), Polyoxymethylen (POM) und Polyetheretherketon (Peek).
1.2 Die Notwendigkeit einer Änderung
Während Engineering -Kunststoffe außergewöhnliche Eigenschaften haben, reichen sie nicht immer aus, um die spezifischen Anforderungen jeder Anwendung zu erfüllen. Beispielsweise benötigt eine Komponente möglicherweise eine höhere Festigkeit für einen Automobilteil, einen verbesserten Flammenwiderstand für die Elektronik oder eine verbesserte Schmierung für bewegliche Maschinen. Modifikationstechniken sind daher wichtig, um die Eigenschaften eines Kunststoffs auf einen genauen Bedarf anzupassen und benutzerdefinierte Materiallösungen zu ermöglichen, ohne ein völlig neues Polymer von Grund auf neu zu erstellen. Dieser Prozess erweitert ihren Nutzen, verbessert ihre Leistung und macht sie für eine breitere Reihe von Verwendungsmöglichkeiten kostengünstiger.
1.3 Überblick über Modifikationstechniken
Die Modifikation von technischen Kunststoffen beinhaltet die Veränderung ihrer Grundeigenschaften durch eine Vielzahl von Methoden. Diese Techniken können weitgehend in drei Hauptansätze eingeteilt werden:
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Mischen und Legierung: Kombination von zwei oder mehr Polymeren, um ein neues Material mit synergistischen Eigenschaften zu schaffen.
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Verstärkung: Einbeziehung von Verstärkungsmitteln wie Fasern oder Partikeln zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften.
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Additiven: Einführung kleiner Mengen verschiedener Substanzen, um spezifische Eigenschaften wie UV -Widerstand oder Farbe zu verbessern.
2. Arten von technischen Kunststoffmodifikationen
2.1 Polymermischungen und Legierungen
Die Polymermischung ist eine physikalische Mischung aus zwei oder mehr Polymeren, während eine Legierung eine Mischung ist, in der die Polymere chemisch oder physikalisch kompatibel sind, was zu einem einphasigen Material führt. Das Mischen kann die wünschenswerten Merkmale verschiedener Kunststoffe kombinieren, z. Ein klassisches Beispiel ist eine PC/ABS -Mischung (Polycarbonat/Acrylonitril Butadiene Styrol), die die hohe Schlagfestigkeit von PC mit der Verarbeitbarkeit von ABS kombiniert.
2.2 Faserverstärkung (z. B. Glasfaser, Kohlefaser)
Die Faserverstärkung ist eine der häufigsten und effektivsten Modifikationsmethoden. Es umfasst die Einbeziehung hochfestes Fasern in die Polymermatrix.
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Glasfaser (GF): Die am weitesten verbreitete Verstärkung. Glasfasern erhöhen die Zugfestigkeit, die Steifheit und die dimensionale Stabilität von Kunststoffen signifikant und sind gleichzeitig relativ kostengünstig.
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Kohlefaser (CF): Bietet ein viel höheres Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und Steifheit als Glasfaser, was es ideal für Hochleistungsanwendungen in Luft- und Raumfahrt- und Sportgeräten macht, bei denen die Gewichtsreduzierung von entscheidender Bedeutung ist.
2.3 Additive für erweiterte Eigenschaften
Additive sind Substanzen, die in den Kunststoff gemischt sind, um spezifische funktionelle Eigenschaften zu erreichen.
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UV -Stabilisatoren: Schützen Sie den Kunststoff vor Verschlechterung, der durch ultraviolette Strahlung verursacht wird, wodurch Verfärbungen und Sprödigkeit in Außenanwendungen verhindern.
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Flammschutzmittel: Erhöhen Sie den Widerstand des Materials gegen Zündung und verringern Sie die Ausbreitung des Feuers, entscheidend für die Elektronik und den Bau.
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Weichmacher: Flexibilität verbessern und die Brödeln verringern.
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Schmiermittel: Reibung und Verschleiß reduzieren.
2.4 Oberflächenbehandlungen und Beschichtungen
Die Oberflächenmodifikation verändert die obere Schicht des Kunststoffs, ohne die Masseneigenschaften zu ändern. Diese Behandlungen können die Adhäsion für Malerei oder Bindung verbessern, die Kratzerfestigkeit verbessern oder die Oberfläche hydrophiler oder hydrophober machen. Zu den Techniken gehören die Plasmabehandlung, chemische Radierung und das Auftragen von Dünnschichtbeschichtungen.
3.. Verbesserte Materialeigenschaften durch Modifikation
3.1 Verbesserte mechanische Festigkeit und Steifheit
Die Verstärkung mit Glas- oder Kohlenstofffasern ist die Hauptmethode zur Verbesserung der mechanischen Festigkeit und Steifheit eines Kunststoffs. Die Fasern wirken als tragende Elemente, wobei die Spannung effektiv übertragen und Materialverformungen vorbeugen.
3.2 Verbesserte thermische Stabilität und Wärmebeständigkeit
Bestimmte Additive und Füllstoffe sowie bestimmte Polymermischungen können die Wärmeablenkungstemperatur des Materials (HDT) erhöhen, sodass sie höhere Betriebstemperaturen ohne Verformung standhalten können. Dies ist besonders wichtig für Automobilteile und Elektronik unter dem Haus.
3.3 erhöhte chemische Resistenz
Das Mischen eines technischen Kunststoffs mit einem chemisch resistenten Polymer kann seine Langlebigkeit in harten chemischen Umgebungen verbessern, wie sie in industriellen Geräten oder medizinischen Anwendungen auftreten.
3.4 Verbesserte Aufprallfestigkeit und Zähigkeit
Aufprallmodifikatoren wie Elastomere werden der Kunststoffmatrix hinzugefügt, um Energie aus plötzlichen Auswirkungen zu absorbieren und zu entlassen, wodurch die Zähigkeit des Materials erhöht und spröde Fraktur verhindert wird.
3,5 verbesserte dimensionale Stabilität
Die Verstärkung und die Verwendung von Füllstoffen können den Materialdoeffizienten der thermischen Expansion und Kontraktion des Materials erheblich verringern, was zu einer besseren dimensionalen Stabilität führt, was für Präzisionskomponenten und Teile von entscheidender Bedeutung ist, die enge Toleranzen aufrechterhalten müssen.
4. Anwendungen modifizierter technischer Kunststoffe
4.1 Automobilindustrie
Modifizierte technische Kunststoffe haben den Automobilsektor revolutioniert, indem sie das Design von leichteren, Kraftstoff-effizienteren Fahrzeugen ermöglicht.
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Innenkomponenten: Dashboards, Türplatten und Konsolen verwenden häufig modifizierte ABS oder PC für Haltbarkeit und Ästhetik.
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Außenteile: Stoßstangen und Grille werden aus hartnäckigen Mischungen hergestellt, um den Einfluss aufzunehmen.
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Anwendungen unter dem Haus: Materialien mit verbessertem thermischen und chemischen Widerstand wie Glasfaserverstärkten Nylon werden für Motorabdeckungen und Ansaugkrümmer verwendet.
