塑料改性的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

1、塑料改性的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)婁增海（北京石油化工學(xué)院高分子材料與工程系高083087001）摘要：通用塑料的工程化與工程塑料高性能化，高性能化、低成本化及通用塑料工程化近幾年一直是工程塑料的發(fā)展目標(biāo)。我國(guó)的改性塑料在塑料工業(yè)高速發(fā)展的推動(dòng)下，針對(duì)共混改性、填充改性、塑木復(fù)合、可再生、納米復(fù)合、環(huán)保的大方向發(fā)展。結(jié)合“十一五”規(guī)劃詳情，詳細(xì)分析當(dāng)今改性塑料的發(fā)展?fàn)顩r及趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：改性塑料；改性塑料的發(fā)展；改性塑料的現(xiàn)狀1改性塑料的定義改性塑料是以初級(jí)形態(tài)樹脂為主要成分，以能改善樹脂在力學(xué)、流變、燃燒性、電、熱、光、磁等某一方面或某幾個(gè)方面性能的添加劑或其他樹脂等為輔助成分，通過(guò)填充、增韌、增強(qiáng)、共

2、混、合金化等技術(shù)手段，得到的具有均一外觀的材料。2改性塑料的分類改性塑料產(chǎn)品主要分為三大類，一類是以粉體材料為主要原料的填充改性塑料產(chǎn)品，包括活性粉體、填充母料和粉體材料占20%30%的改性塑料專用料；另一類是以不同類別的高分子材料經(jīng)過(guò)共混制成的“塑料合金”專用料,ABS/聚碳酸酯（PC）合金、PA/ABS合金、聚丙烯（PP）/PA合金等；第三類是為達(dá)到電、光、熱、燃燒等方面的功能性，綜合使用功能性填料和不同類別的高分子材料，以及適量的相容劑、增韌劑而制成的功能性專用料，如阻燃ABS無(wú)鹵阻燃PR汽車保險(xiǎn)杠、儀表板專用料等。三大類改性塑料產(chǎn)品的年總產(chǎn)量已超過(guò)3000kt,三大類產(chǎn)品所占比例分別為

3、50%35%和15%左右，即1600kt、1000kt和600kt左右。3塑料改性的現(xiàn)狀概述改革開放30多年以來(lái)，我國(guó)塑料工業(yè)受益于國(guó)民經(jīng)濟(jì)強(qiáng)勁發(fā)展對(duì)塑料的巨大需求，獲得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。年產(chǎn)量由上世紀(jì)80年代初100多萬(wàn)t至今已增加到7000多萬(wàn)t。我國(guó)人均塑料消費(fèi)量已超過(guò)國(guó)際人均水平，總產(chǎn)量已越居世界第二，正在由塑料大國(guó)向塑料強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)。我國(guó)的改性塑料在塑料工業(yè)高速發(fā)展的推動(dòng)下，由無(wú)到有、由小到大、由低檔次單一填充改性，至今已發(fā)展到所有類型的改性塑料，幾乎涉及到所有塑料制品。改性塑料已成為我國(guó)塑料工業(yè)不可缺少的重要組成部分。我國(guó)的改性塑料生產(chǎn)呈現(xiàn)較強(qiáng)的區(qū)域性，主要集中在廣東省、浙江省、江蘇省

4、、山東省、上海市等。目前有上千家企業(yè)從事改性塑料生產(chǎn)，規(guī)模以上改性塑料企業(yè)近百家，產(chǎn)能超過(guò)3000t的約有70家左右。目前，在我國(guó)改性塑料產(chǎn)品中，有些高端產(chǎn)品尚不能完全滿足客戶需求。因此進(jìn)口改性塑料在市場(chǎng)上仍占有相當(dāng)大的比例。4我國(guó)改性塑料“十一五”期間發(fā)展概況4.1 改性塑料行業(yè)十一五已基本實(shí)現(xiàn)了汗液的專業(yè)化、規(guī)模化和功能化根據(jù)2010年中國(guó)改性塑料行業(yè)十佳企業(yè)評(píng)選活動(dòng)中各改性塑料企業(yè)上報(bào)的數(shù)據(jù)分析，全國(guó)已有以改性塑料產(chǎn)品為主營(yíng)業(yè)務(wù)的企業(yè)近1000家，就業(yè)人數(shù)達(dá)十幾萬(wàn)人。此外還有與改性塑料行業(yè)密切相關(guān)的助劑、添加劑企業(yè)和配混加工設(shè)備制造企業(yè)200多家。一個(gè)活躍在大型石油化工企業(yè)和塑料制品加工

5、企業(yè)之間的由改性塑料及相關(guān)配套的1000多家企業(yè)形成的改性塑料大軍已經(jīng)形成，基本實(shí)現(xiàn)了行業(yè)的專業(yè)化、規(guī)?；凸δ芑?。4.2 通過(guò)思維創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新，營(yíng)造出行業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展和繁榮的局面在十一五期間，改性塑料行業(yè)通過(guò)思維、技術(shù)和產(chǎn)品的創(chuàng)新，使行業(yè)得到持續(xù)快速的發(fā)展。以下列舉已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化或取得階段成果的幾個(gè)實(shí)例。4.2.1ACSACS是在氯化聚乙烯（CPEX膠彈性體上接枝上丙烯睛（A）和苯乙烯（S）單體而成的接枝共聚物，它是用飽和的橡膠彈性體CPE代替了含不飽和鍵（雙鍵）的聚丁二烯彈性體，因此具有比ABS更佳的耐候性,同時(shí)還具備一定的抗靜電性和阻燃性。可見,ACS的耐老化性優(yōu)于丙烯睛-苯

6、乙烯-丙烯酸酯共聚物（ASA）、ABSABSg耐候試驗(yàn)儀短期照射，即會(huì)泛黃，而ACS專射1000h后仍不變色，其他樹脂都有不同程度的變色。PA/ABS合金PA/ABS合金不需要添加亞光劑就可以帶來(lái)特殊的表面柔和亞光效果，它充分發(fā)揮了PA優(yōu)異的抗化學(xué)腐蝕性、熱穩(wěn)定性和ABS良好的尺寸穩(wěn)定性、低溫抗沖擊性，同時(shí)結(jié)晶材料與無(wú)定形材料的結(jié)合使PA/ABS合金還獲得良好的減震和吸音性能，非常適合汽車內(nèi)飾件的制造。高阻透型瓶、薄膜用納米復(fù)合PET北京崇高納米科技有限公司將層狀硅酸鹽以納米級(jí)償30n加、1000n求寬）的尺寸分散在PE種,硅酸鹽以層狀取向形成馬賽克式排布，可大幅度提高PET勺阻透性，降低氧氣

7、滲透率，同時(shí)還可顯著提高PET強(qiáng)度和耐熱性。高阻透型納米復(fù)合PET樹脂的表觀特性黏度為0.72Pa/s,氧氣透過(guò)率較純PET條低30%,可用于增強(qiáng)、增強(qiáng)阻燃、增韌、低翹曲等工程塑料的加工，也可用于高阻透要求的PET包裝瓶、薄膜的制品加工。新型淺色抗靜電填料將不導(dǎo)電的非金屬礦物粉體表面上沉積一層具有一定導(dǎo)電性的物質(zhì)制成淺色導(dǎo)電填料應(yīng)當(dāng)成為解決塑料材料抗靜電的新思路。根據(jù)SnO2晶體中如摻雜一定量的其他金屬離子使其晶格產(chǎn)生缺陷即能具備半導(dǎo)體特性這一原理，在廉價(jià)的石英粉末表面包覆一層摻雜Sb2O3SnO2,制成以石英為核，表面可導(dǎo)靜電的淺色抗靜電填料。實(shí)驗(yàn)室制成的這種抗靜電填料本身的電阻率為6x10

8、6a-cM于配制抗靜電涂料，其電阻率達(dá)1.57x10cm,抗靜電性能達(dá)到國(guó)家“液體石油產(chǎn)品抗靜電安全規(guī)程”標(biāo)準(zhǔn)的要求。4.2.5滑石粉在塑料編織制品中的應(yīng)用用滑石粉代替重鈣粉做填充母料的應(yīng)用效果表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）扁絲外觀晶瑩剔透，呈高檔感；（2）無(wú)粉塵污染；（3）靜電現(xiàn)象大大減輕；（4）不紙絲；（5）拉絲機(jī)出口處糊料少，物料膜片光滑、帶水少；（6）易達(dá)到食品衛(wèi)生要求；（7）同高檔碳酸鈣母料相比，滑石粉母料對(duì)PP力學(xué)性能的影響更優(yōu)?？森h(huán)境消納塑料“可環(huán)境消納”指的是塑料在廢棄后能適應(yīng)“垃圾的掩埋、堆肥和焚燒等綜合治理方式，可在自然或人為的環(huán)境條件下，在盡量短的時(shí)間內(nèi)充分地與環(huán)境同化”。福

9、建師范大學(xué)化學(xué)與材料學(xué)院的發(fā)明專利“可降解可焚燒PE1料”（ZL99111037.）已于2004年5月獲得專利授權(quán)，這種添加有經(jīng)生物活性處理的無(wú)機(jī)粉體和光敏劑的塑料，既可降解又可在焚燒時(shí)減少?gòu)U氣對(duì)環(huán)境的影響。使用聚合而成的粉狀樹脂加入適量的無(wú)機(jī)粉體材料和必要的助劑可以生產(chǎn)“可環(huán)境消納塑料專用樹脂”，這種專用料與普通塑料的樹脂價(jià)格相當(dāng)，加工而成的制品使用性能可以達(dá)到相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，制品成型加工設(shè)備、模具無(wú)須改動(dòng)，生產(chǎn)原料單一、操作方便、工藝穩(wěn)定，塑料制品在使用后進(jìn)入自然環(huán)境或人工處置環(huán)境后有利于環(huán)境消納，最終回歸自然，減輕“白色污染”的危害。碳纖維增強(qiáng)工程塑料碳纖維增強(qiáng)PA具有高性能的高科技

10、復(fù)合材料，在筆記本電腦、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、軸承齒輪、紡織機(jī)械等方面已被大量使用，年需求量近萬(wàn)噸，在我國(guó)軍事工業(yè)、航天、航空等方面的應(yīng)用更是其他材料所不可能替代的，即將于2012年誕生的我國(guó)自己制造的大型飛機(jī)也將使用這種具有高強(qiáng)度同時(shí)又具有高剛性的高分子復(fù)合材料，其市場(chǎng)需求量將迅速增加。碳纖維增強(qiáng)PG聚醒醒酮（PEEK）等工程塑料同樣也意義重大。國(guó)家高度重視碳纖維復(fù)合材料（CFRP）的研制和生產(chǎn)，國(guó)家發(fā)改委將“碳纖維復(fù)合材料國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室”列入貫徹落實(shí)“國(guó)家自主創(chuàng)新基礎(chǔ)能力建設(shè)“十一五”規(guī)劃”，建設(shè)若干國(guó)家工程研究中心和國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目，達(dá)到“促進(jìn)轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)，加快高技術(shù)

11、產(chǎn)業(yè)發(fā)展”的效果；科技部也把“高性能碳纖維關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)”列入國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃（863計(jì)劃）。5改性塑料發(fā)展趨勢(shì)5.1共混改性除填充改性外，塑料改性另外一大分支為共混改性。與填充改性相比，我國(guó)的共混改性在產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量上相對(duì)落后，滿足不了市場(chǎng)的需求。共混改性是增加塑料原料資源的重要手段，僅靠石油化工合成的有限種類的樹脂，滿足不了各種塑料制品的生產(chǎn)需要。共混改性均是以其中一種樹脂為基體，用另一種或多種小組分的樹脂去改性基體樹脂。不同性能的樹脂按一定比例混合后，通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)或其他混煉設(shè)備，將其混煉成與原樹脂具有不同性能的新材料，又稱塑料合金。塑料合金有許多類型，如塑料與橡膠（彈性體）合金、

12、HDPETLLDP成LDP臼LLDPE可以是二元的，也可是三元或多元的。填充改性填充改性目前大都采用母粒填充法，因?yàn)樵摲üに嚭?jiǎn)單、便于生產(chǎn)，同一種母?？蛇m用多種制品等優(yōu)點(diǎn)，不足之處是經(jīng)常出現(xiàn)因分散不好而影響制品質(zhì)量。許多廠家生產(chǎn)某些制品時(shí)，為了保證產(chǎn)品質(zhì)量，希望采用專用料。實(shí)踐證明，對(duì)于同一種產(chǎn)品在保證完全相同質(zhì)量要求的條件下，采用專用料可增加5班機(jī)粉用量，可節(jié)省5%勺樹脂。對(duì)于生產(chǎn)填充母粒的企業(yè)，生產(chǎn)改性專用料比生產(chǎn)填充母?？色@得更好的經(jīng)濟(jì)效益。塑木復(fù)合材料（WPC）塑木復(fù)合材料是開發(fā)比較成功并具有廣闊的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展前景的改性產(chǎn)品。塑木復(fù)合材料從復(fù)合形式來(lái)看具有多種，其中應(yīng)用最廣的是熱塑性

13、樹脂與植物粉或纖維的復(fù)合。塑木復(fù)合材料具有硬度高、強(qiáng)度好、耐水、穩(wěn)定、不易變形、可著色、可二次加工等特點(diǎn)，是一種資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的理想材料。WPb般是由3種組分構(gòu)成：木粉（植物粉）、加工助劑和樹脂。木粉是由木素、纖維素和半纖維素構(gòu)成，屬于天然高分子，流動(dòng)性差，由于含有一定水分并呈弱酸性，受熱后易分解，放出大量氣體，同時(shí)酸性增大對(duì)螺桿會(huì)造成化學(xué)腐蝕，如溫度過(guò)高還將炭化變焦。另外WPC本身傳熱系數(shù)低，成型后難以冷卻，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)易變形。上述各種因素均會(huì)造成生產(chǎn)效率低、成品率低、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。再生塑料改性隨著塑料工業(yè)的發(fā)展，廢舊塑料如何合理處置，減小對(duì)環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)資源最大利用，始終是人們所關(guān)心

14、的問(wèn)題。實(shí)踐證明，回收再利用是解決廢舊塑料的最佳出路。我國(guó)擁有豐富的廢舊塑料資源，據(jù)有關(guān)資料報(bào)導(dǎo)，目前我國(guó)每年將產(chǎn)生1000多萬(wàn)t廢舊塑料，加上進(jìn)口，總計(jì)達(dá)16001800萬(wàn)t,占總塑料用量的約1/3。理論上講再生塑料的改性原理和改性方法與新料基本相同，不同之處在于再生料的改性針對(duì)性較強(qiáng)，要通過(guò)測(cè)試分析，確定再生料綜合性能喪失程度后，來(lái)選擇改性方法。具體作法是：首先測(cè)定再生料的基本性能，如灰分含量、熔體流動(dòng)速率，拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、彎曲和沖擊強(qiáng)度。一般樹脂熔體流動(dòng)速率越大，降解程度越高，綜合力學(xué)性能損失越大。而P環(huán)同，其熔體流動(dòng)速率越小降解程度越高，因?yàn)镻E降解過(guò)程中，會(huì)發(fā)生部分交聯(lián)。根據(jù)分析結(jié)

15、果，確定改性方案。對(duì)于再生塑料，一般采用共混改性方法，改善材料的韌性和強(qiáng)度，可以用同一種不同性能的再生料之間或填加部分新料的方法，用的最多方法是通過(guò)與彈性體如乙/丙橡膠、SBSSEB峨EV/共混來(lái)提高材料的韌性，通過(guò)填加玻纖或其他纖維材料來(lái)提高再生料的強(qiáng)度。為了降低成本，所用改性材料一般采用再生料。在保證使用性能的前提下，共混改性還可以填加某些無(wú)機(jī)粉，如填加滑石粉可增加材料的剛性，填加硅灰石或其他針狀粉可增加拉伸強(qiáng)度。6我國(guó)改性塑料行業(yè)存在的問(wèn)題(1)科技投入不足，自主創(chuàng)新能力薄弱(2)大中型改性塑料企業(yè)(集團(tuán))少，未形成集約化規(guī)模經(jīng)營(yíng)(3)國(guó)產(chǎn)原料供不應(yīng)求，改性塑料所需材料大量依賴進(jìn)口(4)

16、改性塑料標(biāo)準(zhǔn)化工作相對(duì)滯后7結(jié)語(yǔ)改性塑料行業(yè)發(fā)展迅速，當(dāng)前和未來(lái)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)對(duì)改性塑料的需求增長(zhǎng)很強(qiáng)勁。在目前的金融危機(jī)中，絕大部分改性塑料企業(yè)的生產(chǎn)和銷售仍保持產(chǎn)銷兩旺的良好勢(shì)頭，充分證明這一新材料行業(yè)的發(fā)展活力。但原料價(jià)格持續(xù)上漲、環(huán)保法規(guī)日趨嚴(yán)格和用戶對(duì)產(chǎn)品性能要求不斷提高等因素對(duì)該行業(yè)發(fā)展不斷提出新挑戰(zhàn)，緊緊把握行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)并積極推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新成為各改性塑料企業(yè)應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)與持續(xù)發(fā)展的法寶。在激烈地市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，一批國(guó)內(nèi)優(yōu)秀改性塑料企業(yè)，如金發(fā)科技、銀禧科技、科鈴塑膠等公司，注重研發(fā)，創(chuàng)新進(jìn)取，成為改性塑料細(xì)分行業(yè)的龍頭。各企業(yè)也應(yīng)該緊緊抓住當(dāng)前改性塑料行業(yè)發(fā)展的良好機(jī)遇，把握應(yīng)用研究熱點(diǎn)加快研發(fā)，為企業(yè)的持續(xù)發(fā)展儲(chǔ)備技術(shù)，提升改性塑料的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。參考文獻(xiàn)1孫安垣，閆煒