1. Introduction
Les plastiques d'ingénierie, en raison de leurs excellentes propriétés mécaniques, de leur résistance à la chaleur et de leur stabilité dimensionnelle, sont largement utilisées dans l'automobile, l'électronique, les appareils électroménagers, l'aérospatiale et les applications médicales. Avec les mises à niveau industrielles et les environnements d'application de plus en plus complexes, les plastiques d'ingénierie traditionnels ont du mal à répondre à certaines exigences de performance, telles qu'une résistance insuffisante, une résistance limitée à haute température et un mauvais retard de flamme. Pour relever ces défis, des plastiques d'ingénierie modifiés ont émergé. Les modifications des plastiques d'ingénierie par des moyens physiques ou chimiques, tels que le renforcement, le durcissement, le retard des flammes, la conductivité électrique et la conductivité thermique, améliorent non seulement de manière significative leurs performances, mais étendent également leurs applications, devenant une direction de développement clé dans l'industrie des matériaux.
2. Améliorations clés des performances en Plastiques d'ingénierie modifiés
Amélioration des propriétés mécaniques
Renforcement résistance et rigidité: Une méthode courante consiste à ajouter des fibres de verre (GF), de la fibre de carbone (CF) ou des charges minérales. Ces renforts améliorent efficacement la résistance à la traction, le module de flexion et la stabilité dimensionnelle des plastiques. Par exemple, le nylon renforcé de fibres de verre (PA-GF) est largement utilisé dans les capuchons et les engrenages automobiles. Améliorer la résistance à la ténacité et à l'impact: le durcissement en caoutchouc (comme l'EPDM et l'EPR), la modification de la copolymérisation ou le mélange avec des élastomères peuvent améliorer la fragilité plastique, améliorer la force d'impact et améliorer les performances à faible températures et dans des environnements difficiles.
Optimisation des performances thermiques
Amélioration de la résistance à haute température: conception de la structure moléculaire, l'introduction de structures annulaires aromatiques et l'ajout de charges hautement thermiquement stables peuvent augmenter considérablement la température de distorsion thermique (THAD) des plastiques. Par exemple, PPS et PEEK sont largement utilisés dans l'électronique haut de gamme et l'aérospatiale.
Amélioration de la conductivité thermique: l'ajout de charges thermiquement conductrices telles que la poudre métallique, le nitrure de silicium et le graphène peut améliorer la conductivité thermique des plastiques, permettant leur utilisation dans des applications telles que l'éclairage LED et les systèmes de refroidissement par batterie.
Retard de flamme
Les retardateurs de flamme à base d'halogène: Bien qu'ils soient efficaces, ils présentent des préoccupations environnementales et sont actuellement en baisse d'utilisation.
Les retardateurs de flamme sans halogène: les retardateurs de flamme à base d'hydroxyde à base d'azote à base de phosphore, à base d'azote sont plus respectueux de l'environnement et respectent les réglementations de l'UE telles que ROHS et Reach. Les matériaux modifiés ignifuges à la flamme sont particulièrement importants dans les secteurs de l'électronique et des intérieurs automobiles. Propriétés électriques
Isolation: grâce à la purification et à l'utilisation de charges spécialisées, les plastiques peuvent maintenir d'excellentes propriétés d'isolation et sont utilisées dans les enclos électriques et les composants d'isolation motrice.
Propriétés conductrices: en ajoutant des nanotubes de carbone (NTC), du graphène ou des fibres métalliques, des plastiques modifiés conducteurs ou antistatiques peuvent être produits pour la protection électronique et électrique.
Protection de l'environnement et durabilité
Plastiques modifiés en bio: par exemple, les plastiques d'ingénierie basés sur PLA, après le renforcement et la modification issue des flammes, peuvent remplacer partiellement les plastiques d'ingénierie à base de pétrochimie.
Recyclabilité et modification de faible VOC: grâce à un retard de flamme sans halogène, à des additifs sans métaux lourds et à la technologie de mélange physique, les plastiques d'ingénierie modifiés sont plus conformes aux tendances environnementales vertes.
3. Applications typiques des plastiques d'ingénierie modifiés
Industrie automobile
Légère: les pièces automobiles remplacent progressivement les métaux par des plastiques pour réduire le poids du véhicule et améliorer l'économie de carburant. Par exemple, le PA et le PBT renforcés en fibre de verre sont largement utilisés dans les capuchons de moteur, les collecteurs d'admission, les poignées de porte, etc.
Nouveaux véhicules énergétiques: modules de batterie, ports de charge et corps de véhicules légers pose tous des demandes plus élevées sur les plastiques ignifuges, résistants à la chaleur et thermiquement conducteurs. Électronique et électricité
Les plastiques modifiés par des flammes et isolants sont les principaux matériaux pour les commutateurs électriques, les prises, les gaines de câble et les gaines de dispositifs électroniques.
Avec le développement de la 5G et des nouvelles industries énergétiques, la demande de fortes fréquences et à faible constante diélectrique (DK) et les plastiques modifiés à faible perte diélectrique (DF) se développe rapidement.
Appareils domestiques et biens de consommation
Les plastiques d'ingénierie modifiés équilibrent l'esthétique, la résistance mécanique et la durabilité. Par exemple, les alliages ABS / PC sont largement utilisés dans les enveloppes de télévision, les portes du réfrigérateur et les boîtiers d'aspirateurs.
Aérospatial
Les plastiques d'ingénierie modifiés à haute performance tels que PEEK et PPS maintiennent des performances stables dans des environnements à haute température, à haute pression et hautement corrosifs, réduisant considérablement le poids structurel des avions.
Dispositifs médicaux
Des matériaux modifiés tels que PC et POM sont utilisés dans les instruments chirurgicaux et les systèmes d'administration de médicaments, favorisés pour leur propre propreté, leur résistance à la stérilisation et leur biocompatibilité.
4. Tendances futures de développement
Intégration multifonctionnelle: les modifications futures se concentreront non seulement sur l'amélioration d'une seule performance, mais poursuivront également un équilibre complet des propriétés mécaniques, issues de la flamme, résistantes à la chaleur, thermiquement conductrices et électriques. Nanotechnologie et charges intelligentes: l'ajout de nanomatériaux (tels que le graphène, les CNT et le nanosilicon) améliorent non seulement les performances de manière significative, mais donnent également potentiellement des fonctions intelligentes (telles que l'auto-guérison et la détection).
Développement vert et durable: les plastiques d'ingénierie modifiés basés sur des matériaux bio-basés deviendront une alternative importante aux plastiques pétrochimiques traditionnels.
Effectif et évolutivité: améliorer les performances tout en réduisant les coûts et en réalisant une application à grande échelle est la clé de l'industrialisation future.
