الوضع الحالي وتطوير تكنولوجيا تعديل البلاستيك

الوضع الحالي وتطوير تكنولوجيا تعديل البلاستيك

ظهرت مواد معدلة في التسعينيات ، وقد منحها تطورها على مدار الثلاثين عامًا الماضية بمزايا مثل استبدال الصلب والنحاس والخشب والمواد البلاستيكية الأخرى والمواد الثقيلة ذاتها أخف. تم تطبيقها على نطاق واسع عبر مختلف الصناعات بما في ذلك الأجهزة المنزلية ، والسيارات ، والسكك الحديدية عالية السرعة ، ومترو ، والفضاء ، والسفن ، والمعدات المكتبية ، وأجهزة الاتصالات ، والآلات ، والبناء.

تشير بيانات المكتب الوطني للإحصاء إلى أنه بحلول عام 2020 ، وصل الطلب على المواد البلاستيكية المعدلة في الصين إلى 22.5 مليون طن ، مع زيادة معدل التعديل إلى 21.7 ٪. من بين هذا ، كانت نسبة التطبيق في الأجهزة المنزلية تصل إلى 34 ٪ ، وتمثل تطبيقات السيارات 19 ٪ ، وتشكل الحقول الأخرى 47 ٪. بحلول نهاية عام 2022 ، كان إنتاج المواد البلاستيكية المعدلة في الصين 28.84 مليون طن ، بقيمة إجمالية تتجاوز 415.2 مليار يوان ، مما يجعل صناعة البلاستيك المعدلة في الصين تدريجياً أكبر سوق في العالم للطلب ومصدر زخم النمو.

أصبحت المواد البلاستيكية المعدلة صناعة ناشئة استراتيجية ونقطة ساخنة للبحث في مجال مواد البوليمر البتروكيماوية في الصين. لذلك ، فإن دراسة مبادئ تعديل البلاستيك ، والمعدات والعمليات ، والمواد الخام ، والتركيبات ، وتحديات تكنولوجيا التحضير الرئيسية ، والتطبيقات لها أهمية كبيرة لتعزيز تطوير صناعة البلاستيك بأكملها.

1. تقنية تعديل البلاستيك وخصائصها

تشير تقنية تعديل البلاستيك إلى عملية الحصول على مواد جديدة ذات خصائص مرغوبة من خلال استخدام طرق التعديل الفيزيائي مثل ملء وتعزيز ومزج طرق التعديل الكيميائي مثل البلمرة الكلية والتشابك الإشعاعي ، أو طرق التعديل الأخرى بما في ذلك الرغوة ، والتمدد ، والتكوين أثناء معالجة رقة البوليمر إلى المنتجات البلاستيكية. تعزز هذه التقنية بشكل كبير خصائص البلاستيك ، بما في ذلك تأخير اللهب ، والتوصيل الحراري ، والقوة الميكانيكية ، ومقاومة التآكل ، والدرع الكهرومغناطيسي. ومع ذلك ، قد يقلل أيضًا من الخصائص المتأصلة في البلاستيك الأصلي ، مثل أداء العزل ، ومقاومة التآكل ، واللمعان. يمكن للفنيين استخدام التركيبات والتدابير المناسبة لتقليل هذه التغييرات السلبية في الخصائص.

الثاني. الجوانب الرئيسية لتكنولوجيا صب التعديل البلاستيكي

يتضمن تعديل البوليمر خلط ومركبة الراتنجات الأساسية وعوامل التعديل المختلفة باستخدام معدات الخلط الأولية ، ومعدات خلط ذوبان من النوع الدُفعات ، وخلاطات الدوار المستمر (FCM) ، وتجهيزات المسمار بالمثل ، وغيرها من معدات القولبة.

في عملية التعديل والقولبة ، تعتبر تصميم الصيغة وتكنولوجيا التحضير أمرًا بالغ الأهمية. يتضمن تصميم الصياغة اختيار ومبادئ كريات الراتنج الأساسية والشكل والمبلغ والمزيج من المعدلات. تتضمن تكنولوجيا التحضير تحديد عملية تعديل معقولة ، واختيار معدات التشكيل المناسبة ، وتجفيف الكريات البلاستيكية. يمكن أن يمنع كلا الجانبين بشكل كبير التشابك أو التدهور ، وبالتالي تحسين أداء وجودة المنتجات. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تطبيق تقنية الاختبار غير المدمرة ، باستخدام الطرق المادية لتقييم الهيكل الداخلي والخارجي للبلاستيك المعدل دون المساس بنزاهة المواد وأداءها. هذا يضمن جودة المنتج ، والسلامة ، والموثوقية ، ويؤدي إلى تحسينات معالجة وتمديد عمر المنتج.

1. النقاط الرئيسية لصياغة تعديل البلاستيك

1.1 اختيار الراتنج الأساسي:

يجب اختيار الراتنج لقربه من الخصائص المطلوبة مثل مقاومة التآكل ومقاومة الحرارة. يجب أن يتم اختيار العلامات التجارية والأنواع من الراتنج وفقًا لذلك. تضمن الراتنجات ذات اللزوجة المماثلة خصائص التدفق المتسقة ، وهو أمر ضروري للمعالجة. قد تختلف خصائص التدفق المطلوبة لطرق الإنتاج المختلفة واحتياجات التعديل.

1.2 اختيار الإضافات:

يجب أن تهدف مبادئ اختيار الإضافات إلى التآزر ، والمكافحة ، والقابلية للمعالجة ، والود البيئي ، وفعالية التكلفة ، وأحد الأثر السلبي أو عدم وجوده.

شكل المضافة يؤثر بشكل كبير على التعديل. على سبيل المثال ، توفر إضافات على شكل الألياف تعزيزًا ممتازًا ، في حين توفر المضافات الكروية صلابة جيدة وقابلية للتدفق واللمعان العالي. كلما كان حجم الجسيمات الأصغر للضافة ، كلما كان الخصائص الميكانيكية ، أفضل ، قوة التلوين ، والتوصيل ، على الرغم من أنه قد يؤدي إلى انخفاض في تشتت واحد. من الضروري وجود دراسة شاملة لنموذج المضافة لتحديد مقدار المضافة المراد إضافتها وطريقة المعالجة السطحية.

2. النقاط الرئيسية لتكنولوجيا عملية تعديل البلاستيك

2.1 علاج التجفيف

يمكن أن تؤدي مركبات الوزن الجزيئي المنخفضة المتقلب والمركبات الموجودة في الكريات البلاستيكية إلى التشابك أو التدهور أثناء صب درجات الحرارة العالية ، مما يؤدي إلى عيوب مثل خطوط الفضة والفقاعات في المنتجات ، مما يؤثر على جودة المنتج. من الضروري التسخين وتجفيف البلاستيك. يمكن أن تؤثر درجة الحرارة والوقت وسمك الطبقة المادية على تأثير التجفيف. في الإنتاج الفعلي ، ينبغي تحديد الاختيار بين طرق التجفيف المباشر وغير المباشر بناءً على خصائص المحبة للماء ونقطة الانصهار ونقطة الندى والرطوبة والتوصيل الحراري وحجم الدفعة الإنتاج للبلاستيك. مزيج من هاتين الطريقتين هو وسيلة فعالة لتجفيف المواد.

2.2 تركيبة المسمار وتكنولوجيا التغذية

في معدات صب للبلاستيك المعدل ، يكون بنية المسمار هو المكون الأساسي. تتكون دورة القولبة من مراحل مثل التغذية والذوبان والخلط والتجزئة. تتطلب المواد المختلفة ، والتركيبات ، والخصائص ، وعمليات القولبة ، ومراحل العمليات هياكل برغي مختلفة ومجموعات هيكلية محلية لتلبية الاحتياجات ، والتي تستلزم التحقق من صحة البحث والهندسة المنهجية.

2.3 تكنولوجيا المعالجة السطحية الحشو

أثناء عملية تعديل البلاستيك ، تتم إضافة العديد من الحشو غير العضوي القطبي. ومع ذلك ، فإن توافقها مع المواد العضوية غير القطبية سيئة. تُستخدم طرق التعديل مثل تقاطع المساحيق والقوة الميكانيكية والتغليف الكيميائي لتحسين التوافق ، من أجل إنتاج منتجات عالية الأداء.

2.4 اختلاف اللون وتكنولوجيا التحكم في المظهر الأبعاد

يتم استخدام مزيج من الأدوات العلمية مثل أجهزة الكمبيوتر وتجربة المشغلين لمطابقة الألوان للأصباغ ، واختبار البياض والبقع السوداء ، واستخدام تقنيات الترشيح لإزالة الشوائب ، مما يؤدي إلى مجموعة واسعة من المنتجات عالية الجودة بألوان غنية.

ثالثا. تعديل البلاستيك وتكنولوجيا الاختبار غير التدمير وتطبيقاتها

عند دخول القرن الحادي والعشرين ، يعد التعايش المتناغم بين البشر والطبيعة قضية عالمية يجب أن تواجهها الإنسانية معًا. من خلال الابتكار التكنولوجي والتغيرات في نماذج التنمية ، تتجه العديد من الصناعات نحو التطوير الأخضر وتوفير الطاقة وصديقًا للبيئة وقابلة لإعادة التدوير وقابلة لإعادة التدوير. تقنيات تعديل المواد عالية الأداء تظهر بشكل مستمر.

1. تقنية تعديل الجرافين

الجرافين ، الذي تم استخلاصه وإعداده من الجرافيت من قبل الفائزين بجائزة نوبل في الفيزياء أندريه جيم وكونستانتين نوفوسيلوف ، هو مادة بلورية كربونية ثنائية الأبعاد تتكون من طبقة واحدة من ذرات الكربون. إنها أنحف المواد التي تم اكتشافها على الإطلاق ، بسمك حوالي 0.335 نانومتر. تحتوي المواد البلاستيكية البوليمرية المعدلة على تكنولوجيا الجرافين على خصائص متفوقة ، مثل مقاومة الحرارة العالية ، ومقاومة التآكل ، والصلابة العالية ، وخصائص الحاجز ، والأداء الميكانيكي والكهربائي العالي. أجرى بعض العلماء أبحاثًا متعمقة حول أساليب المعالجة والأداء والاختبار غير المدمر للبلاستيك المعدل بالجرافين.

علاوة على ذلك ، يعتقد بعض العلماء أن هناك العديد من التحديات التي يتعين مواجهتها في تقنية تعديل الجرافين ، مثل إمكانية التحكم في طي الطبقة ، والتكديس ، والتجميع ، والتوافق الجيد ، والجودة العالية ، والتكلفة المنخفضة ، وغيرها من المشكلات.

قام Kamboj و Saurabh وغيره من العلماء بتلخيص أحدث نتائج البحث لتكنولوجيا الجرافين ، بما في ذلك طرق إعداد المواد المركبة القائمة على الجرافين وتطويرها وتطبيقها في المحفزات الضوئية ، والبطاريات الفائقة ، وبطاريات ليثيوم أيون.

بعد أن أشكال الجرافين المركبات ، يتم تعزيز أداء مواد أكسيد المعادن النانوية بشكل كبير ، مما يتحلل بشكل كبير من الملوثات العضوية في مياه الصرف الصحي وإيجاد تطبيق أوسع في التحفيز الضوئي. يعتبر الجرافين أيضًا مادة ممتازة للمكثفات الفائقة ، مما يوفر إمكانات كبيرة لتطوير السيارات الكهربائية عالية الأداء. بطاريات ليثيوم أيون مصنوعة من مواد مركبة للجرافين حيث أن مواد الأنود لها معدلات تفريغ ذاتية منخفضة ، وكثافة عالية للطاقة ، وعمر دورة جيدة.

أثارت تقنية تعديل الجرافين أيضًا اهتمام الباحثين في تخزين الطاقة ، وأجهزة الاستشعار الكيميائية ، والإلكترونيات ، وتطبيقات الرعاية الصحية.

2. تقنية تعديل ألياف الكربون

تمتلك ألياف الكربون ، المعروفة باسم 'الذهب الأسود ' في القرن الحادي والعشرين ، خصائص ممتازة مثل معامل المرونة العالية ، والقوة المحددة ، ومقاومة الزحف ، ومقاومة التعب للتآكل. إنه بمثابة مادة تعزيز لمصفوفات الراتنج المعدلة. تتميز المواد المقواة بالحرارة من قابلية إعادة التدوير ، والقولبة السريعة ، ومقاومة التأثير ، وسهولة الإصلاح ، وهي تحمل آفاقًا واعدة في مجال النقل والشحن والفضاء والمعدات الطبية.

تختلف القوة والمعامل وأداء الترابط بين الوجهين والخصائص الشاملة لألياف الكربون اعتمادًا على النوع. يظهر سطح ألياف الكربون الخصائص الخاملة وغير القطبية ، وتركيز البحث على الصعيدين المحلي والدولي هو تعزيز التصاقه لمصفوفة الراتنج من خلال تقنيات التعديل ، وبالتالي تحسين الأداء وتوسيع مجالات التطبيق.

قام علماء مثل Zhan Yikai و Li Gang بتلخيص تقنيات تعديل السطح لألياف الكربون ، والتي تنقسم إلى طرق كيميائية وفيزيائية.

تشمل الطرق الكيميائية أكسدة السطح والتطعيم ، والتي توفر مزايا معدلات التفاعل السريع وتأثيرات كبيرة. يمكن أن تزيد من خشونة السطح والخصائص المجهرية ، وبالتالي تحسين قوة الترابط بين الوجهين. ومع ذلك ، فإن عملية التعديل الكيميائي يمكن أن تلحق الضرر بسهولة بالهيكل الداخلي للألياف ، مما يؤدي إلى انخفاض في القوة ، وهو تحد يجب معالجته.

تشمل الطرق المادية معالجة الطلاء والبلازما ، والتي تتمتع بمزايا كونها مرنة وسهلة التحكم وخالية من التلوث. ومع ذلك ، فهي تتطلب معايير عالية لمعدات الإنتاج ولا تعزز خواص السطح بشكل أساسي. لا يمكن تطبيقها في المواقف التي تتطلب أداءً مرتفعًا على السطح ، مما يحد من تطوير هذه التقنية.

3. تقنية الاختبار غير التدميرية للبلاستيك المعدلة

يمكن أن يؤدي تعقيد عمليات التصنيع وعدم استقرارها ، وكذلك تأثير التغيرات البيئية أثناء الخدمة ، إلى أنواع مختلفة من الأضرار مثل التلاشي ، والمسامية ، وكسر الألياف ، والتجاعيد ، والتي تؤثر بشكل كبير على الخصائص الميكانيكية للمواد. تُستخدم تقنية الاختبار بالموجات فوق الصوتية غير المدمرة ، مع مزاياها من كونها محمولة ، وسهلة التشغيل ، وذات كفاءة عالية في الكشف ، على نطاق واسع في مجالات تصميم المنتج ، واكتشاف أضرار المنتجات النهائية ، وتقييم الجودة ، وتقييم الحياة.

قام العلماء مثل يانغ هونغجوان بتلخيص تقنيات الاختبار بالموجات فوق الصوتية غير المدمرة بشكل منهجي استنادًا إلى الموجات السائبة أو الموجات الموجهة ، مثل C-Scan ، صفيف مرحل ، الموجات فوق الصوتية بالليزر ، اقتران الهواء ، وموجات فوق الصوتية الألياف ، بالإضافة إلى خواصات التصوير التشخيصي الضرر. يتم تحديد طريقة الاختبار غير المدمرة المناسبة وفقًا للكثافة والسمك والثوابت المرنة ومعلمات محول العينة المراد اختبارها. تشمل آفاق الأبحاث بناء نماذج المجال الصوتي للمواد المعدلة من ألياف الكربون ، وخوارزميات تصوير الأضرار ، وأنظمة التصوير الذكية للمراقبة ، ومعايير التقييم الكمي للتلف ، والتقييم التشخيصي ، والتنبؤ بالحياة.

رابعا. توصيات لتطوير المواد البلاستيكية المعدلة وتكنولوجيا الاختبار غير المدمرة

(1) تحسين النظام الصناعي والنظام القياسي ونظام حقوق الملكية الفكرية للبلاستيك المعدل.

(2) يحتاج البحث النظري والبحث العملي لتعديل البلاستيك إلى تعزيز بعضهما البعض وتحسينه. في الوقت الحالي ، تركز المواد المعدلة بشكل أساسي على البحوث النظرية ومجالات المنتجات العامة ، في حين أن أبحاث التطبيق المشاركة في عملية ممارسة الإنتاج ، مثل التدريب على المواهب ، وتصنيع المعدات ، وتصميم الصيغة ، وتطوير العمليات ، لا تزال بحاجة إلى تعزيزها.

لزيادة تحسين معدل تحويل نتائج البحث العلمي إلى الملكية الفكرية وتوجيه الإنتاج الفعلي ، من الضروري تعزيز البحث والتطوير وإنتاج المعدلات عالية الأداء والمواد الجديدة والمنتجات. سيؤدي ذلك إلى تعزيز تطوير صناعة تعديل البلاستيك في الصين نحو السلامة ، وحماية البيئة ، والوظائف الخفيفة ، والذكاء البيئي.

(3) من حيث تقنية الاختبار غير المدمرة وخوارزميات التصوير ، من الضروري زيادة بناء نماذج المجال الصوتية الصفيف وخوارزميات التصوير للأضرار للمواد المعدلة من ألياف الكربون. وضع معايير للتقييم الكمي للأضرار والتقييم التشخيصي والتنبؤ بالحياة وتطوير أنظمة التصوير الذكية للمراقبة لجعل معدات الاختبار غير المدمرة أكثر قابلية للمواصلة ، وأسهل في التشغيل ، وأكثر دقة وفعالية.

خامسا. الاستنتاج

يوفر التطوير القوي للبلاستيك المعدل دعمًا فنيًا قويًا للتطوير المتنوع للصناعات مثل الأجهزة المنزلية والسيارات والفضاء والسكك الحديدية عالية السرعة والسفن والمعدات المكتبية وأدوات الطاقة والبناء الميكانيكي. ومع ذلك ، فإن هذه الصناعات تضع أيضًا متطلبات تقنية أعلى لتصميم الصياغة وبحوث وتطوير عمليات تكوين التعديل ، ومعدات البلاستيك المعدلة. لذلك ، فإن دراسة تقنية صب البلاستيك ذات أهمية إيجابية لتعزيز تطوير وتحويل وترقية صناعة البلاستيك بأكملها.

مع التطور السريع للبلاستيك المعدلة والاحتياجات التكنولوجية المتنامية لمختلف الصناعات ، تلتزم شركة Yinsu Flame Letardant Company بالتقدم في مجال تأخير الميدان في البلاستيك المعدل. نحن ندرك أهمية العمل مع الصناعة لتعزيز وظائف آمنة وخضراء وصديقة للبيئة وخفيفة الوزن والبيئة.

تلتزم Yinsu بالاستثمار في البحث والتطوير لإنشاء حلول مبتكرة مثبطات لهب تلبي المعايير الصارمة للتطبيقات الحديثة. ينصب تركيزنا على تطوير مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين وصديقة للبيئة تعزز أداء المواد البلاستيكية المعدلة دون المساس بالسلامة والاستدامة البيئية.

من خلال توفير حلول مثبطات لهب عالية الأداء ، ستساهم Yinsu مساهمة كبيرة في صناعة تعديل البلاستيك ودعم الانتقال إلى مواد أكثر استدامة وفعالية. إن التزامنا بالابتكار والتميز سيؤدي إلى تطوير منتجات لا تلبي فقط توقعات سوق متطورة.