【浅谈改性塑料的工业应用】德国工业4.0有多么可怕

　　摘 要：文章主要综述了改性塑料的工业应用，介绍了改性塑料的应用领域，对其性能特征、发展方向及技术面临的新突破进行了简要的分析。 　　关键词：塑料改性；应用；发展趋势
　　中图分类号：TQ320.7 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2012）03－0026－02
　　
　　改性塑料经过20多年的发展，已初步形成以填充母料和各种功能母料、改性塑料专用料为主要产品。改性塑料行业是我国塑料工业领域重要的生力军，也是在高分子材料加工与应用领域，学术上、技术上、产业上最为活跃，发展前景最为广阔，为我国塑料工业持续快速的发展及社会经济发展做出了突出贡献。
　　1 塑料改性概况
　　塑料改性是一门科学，从广义上说，凡是能降低塑料制品原材料成本，提高某些方面的性能或赋予塑料材料新功能的方法、途径都应称之为塑料改性。改性技术通常是指通过填充、共混、增强等手段提高塑料的性能，使通用塑料高性能化、低成本化，从而实现：①具有独特功能（如耐老化、阻燃、抗静电、导电、抗菌、超韧、高强）的一系列新型塑料产品。②在保证使用性能要求的前提下降低塑料制品成本。③提高产品技术含量，增加产品附加值的最适宜途径。如刚性粒子增韧技术为同时实现材料的高韧性和高刚性开辟了成功的途经，具有重要的应用价值。
　　2 塑料改性应用领域
　　改性塑料广泛应用于汽车、家电、农业、建筑、电子电器、轻工及军工等行业领域。我国改性塑料空间广阔，发展潜力大，由于行业起步较晚，国内生产企业产品单一，技术含量低，导致市场占有率低，而跨国公司占据了75%左右的国内市场份额，尽管跨国企业数量相对较少，但大多是集上游原料、改性加工、产品销售一体化的大型化工企业，在原料供应上和生产规模上均具有优势。随着我国企业自主研发和创新能力的提高，市场份额逐渐增加，中国正在成为全球改性塑料的最大潜在市场。
　　（1）家用电器行业是改性工程塑料的传统领域，随着经济的发展，我国已成为全球家电制造中心，彩电、空调、小型家用电器等国内消费量和出口量仍将保持持续增长的趋势。
　　（2）汽车行业是改性工程塑料应用的新型领域，随着我国汽车工业的迅猛发展，2010年仅汽车需用塑料达100万t左右，其中所用聚丙烯、聚乙烯等塑料需要进行改性才能满足汽车行业高性能的要求。而刚性粒子增韧技术就可以使通用塑料实现工程化、高性能化。为了满足汽车零部件兼具高刚性和高韧性的要求，我们还应尽快开发纳米粒子改性PP材料。同时要开发其他方面具有特殊性能的纳米复合技术，纳米技术作为一项高新技术在高分子材料改性中有着非常广阔的应用前景。
　　（3）另外要大力开发木塑复合材料，随着社会经济的发展，资源能源问题和环境问题越来越受到人们的重视，“以塑代钢”“以塑代木”正成为人类社会生产和消费的一种趋势。木塑复合材料是一种资源循环型，绿色环保新材料。它是利用废弃的木屑、农作物秸秆粉、果壳粉等和热塑性高分子材料（PP、PE、PVC）为主要原料，经高温混炼，再经成型加工而制得的一种价廉性优的新型复合材料。特点是：性能优异、原料来源丰富、加工方便、成本低廉、绿色环保。在建筑装饰、包装与运输、农业、军事等行业市场广阔。
　　3 塑料改性技术面临新突破
　　为适应市场需求，我国塑料改性技术面临几方面重大突破：①无机粉体材料填充改性轻量化问题；②填充改性塑料成型加工尺寸变化率问题；③纳米碳酸钙在基体塑料中的分散问题；④阻燃塑料无卤化问题；⑤用环境友好塑料解决塑料产业与环境保护协调发展的问题。
　　我们在塑料改性技术研究方面要突破的是塑料改性观念的转变。要从一味追求降低成本的束缚中解放出来，确立塑料改性的高性能化、多功能化、品牌化、高档次化的发展模式。
　　另外，要大力研发环境友好塑料，所谓环境友好塑料主要是指那些在使用期限内具有良好的使用性能，而超过使用期限后，在阳光、水和微生物的作用下能自行降解的塑料品种；还包括通过回收利用技术，将已经废弃的塑料再制成制品进行反复应用，延缓、推迟废弃塑料对环境造成污染的时间，并减轻污染程度或基本消除污染的塑料品种。为了实现“环境友好塑料材料”对自然环境、人类、生物圈无害或相对危害较小，应围绕五方面开展基础理论研究和新产品改性开发工作。①减量化―减少材料的用量；②资源化―可回收利用；③无害化―可环境消纳；④清洁化―可进行清洁生产；⑤节能化―降低成型能耗。
　　因此，为促进塑料改性行业领域的更大发展，要树立在提高改性塑料的物理机械和综合应用性能以及扩大工程化应用的前提下，降低制造成本的塑料改性新观念。
　　4 改性塑料未来的发展趋势
　　4.1 通用塑料工程塑料化
　　尽管工程塑料新品不断增加，在不断开拓应用领域，并由于生产装置的扩大，成本不断降低；但是，在改性设备、改性技术不断发展成熟的今天，通用热塑性树脂通过改性不断具有工程化特点，并已抢占了部分传统工程塑料的应用市场。
　　4.2 工程塑料高性能化
　　随着国内汽车、电气、电子、通信和机械工业的蓬勃发展，改性工程塑料的需求将大幅上升，各种高强度耐热型工程塑料将得到广泛应用。
　　4.3 特种工程塑料低成本化
　　如聚苯硫醚（PPS）、聚酰亚胺（PIM）、聚醚醚酮（PEEK）、聚砜（PSF）和液晶聚合物（LCP）等高性能工程塑料，由于具有电性能好、耐高温和尺寸稳定等特性，有的还具有很好的阻燃性、耐放射性、耐化学性和机械性能，因此在电子电器、汽车、航空、仪表、石油化工以及火箭、宇航等尖端技术领域具有越来越重要的应用。
　　4.4 纳米复合技术将为改性塑料带来新机
　　聚合物纳米复合材料的制造与应用是未来的一个重要课题。现在，纳米技术的发展日新月异，纳米高分子材料作为其中的重要分支，研发呈现出新的趋势。纳米技术的潜在利益驱使着许多国家的科学家们不断地探索和研究，竞争十分激烈。对于纳米高分子材料来说，由于纳米粉末粒子的粒子小、表面积大、易于团聚，因此，在制备纳米粉末改性的聚合物复合材料时，用通常的共混方法难以得到纳米结构的复合材料。为了增加纳米添加物与聚合物的界面结合力，提高纳米微粒的均匀分散能力，需要对纳米粉末进行表面改性。主要是降低粒子的表面能态、消除粒子的表面电荷、提高纳米粒子与有机相的亲和力、减弱纳米粒子的表面极性等。
　　4.5 开发新型高效助剂也是改性塑料的重要发展方向
　　改性塑料涉及的助剂除了塑料加工常用的助剂如热稳定剂、抗氧化剂、紫外吸收剂、成核剂、抗静电剂、分散剂和阻燃剂等外，增韧剂、阻燃增效剂、合金相容剂等对改性塑料也是非常关键的。
　　4.6 开发高效反应型功能插层剂
　　以使在化学键连接下原位生成纳米尺度分散相，从而将纳米分散相通过化学键连接在聚合物分子主链上，形成浑然一体的聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料，用现有塑料膜、片、瓶的成型设备和工艺，高效低成本制造新型塑料包装制品，可以回收重复再使用、回收造粒再利用，是具备绿色环保理念的新型高阻隔塑料包装材料。
　　5 结束语
　　改性塑料有着广泛的应用前景，促进了国内外塑料工作者的不断探索和研究，为了满足各行业的需要，科技工作者要开发出多种多样的改性塑料。 （编辑：王昕敏）
　　
　　On the Industrial Applications of Modified Plastics
　　Tian Ping
　　Abstract: This paper reviews the industrial applications of modified plastic, introduces modified plastics’ application field, and briefly analyzes its performance characteristics, developmet direction and a new breakthrough which technology is facing.
　　Key words: plastic modification; application; development trend