From basics to breakthroughs: the scientific logic of PP high temperature resistance modification
The heat resistance of pure PP is limited by the amorphous region in its semi-crystalline structure. Wanneer de temperatuur de overgangstemperatuur van het glas nadert (ongeveer -10 ° C tot 20 ° C), beginnen de moleculaire ketensegmenten gewelddadig te bewegen, waardoor het materiaal zacht wordt. De kern van het modificatieproject is om een dubbel verdedigingssysteem te bouwen: enerzijds wordt fysieke versterking gebruikt om de beweging van moleculaire ketens te beperken, en anderzijds wordt chemische stabilisatie gebruikt om thermische oxidatieve afbraak te vertragen. De warmtevervormingstemperatuur van PP -composietmaterialen met 30% glasvezel kan bijvoorbeeld springen van 100 ° C zuiver PP naar meer dan 160 ° C. Glasvezels vormen een driedimensionale maasstructuur tijdens de smeltverwerking, net als het implanteren van een "versterkt stalen skelet" in de plastic matrix. Even at high temperatures, these rigid fibers can effectively inhibit the slip and creep of PP Modified engineering plastics . Nog slimmer, sommige modificatieschema's gebruiken oppervlaktebehandelingstechnologie om de buitenste laag glasvezels met silaankoppelingsmiddelen te bedekken, zodat ze chemisch zijn gebonden aan de PP -matrix, waardoor de grensvlakverbindingssterkte verder wordt verbeterd.
Game and integration of multiple technical routes
In industrial practice, high temperature resistance modification is not a one-man show of a single technology, but a symphony of multiple means. Taking the automobile intake manifold as an example, traditional metal parts are heavy and easy to corrode. Wanneer de PP/PA -legeringsoplossing wordt aangenomen, is het hoge smeltpunt van nylon (PA66 smeltpunt 265 ° C) en de verwerkingsvloeibaarheid van PP elkaar aanvullen. Door dynamische vulkanisatietechnologie worden verknoopte PA-deeltjes ter grootte van een micron gedispergeerd in de PP-matrix, die niet alleen de spuitgietefficiëntie van PP behoudt, maar ook het materiaal voldoende star houdt bij 140 ° C. The more cutting-edge nanocomposite technology attempts to introduce layered silicates. Wanneer de nanoclayvlokken in de PP -matrix in een geëxfolieerde vorm worden gedispergeerd, kan slechts 5% van de toevoegingshoeveelheid de warmtevormingstemperatuur verhogen met 30 ° C. Dit "nano -effect" komt van de kronkelige barrière van de klei vlokken naar het gasdiffusiepad, dat het proces van veroudering van thermische oxidatie aanzienlijk vertraagt.
Performance evolution under rigorous verification
The actual application scenario tests the material far beyond the laboratory test conditions. The development case of a turbocharger pipeline of a German car company is quite representative: under an operating temperature of 140°C and a pulse pressure of 0.8MPa, ordinary PP materials can only last for 500 hours before cracks appear, while the special PP material with glass fiber reinforcement antioxidant composite modification successfully passed the 3000-hour dynamic fatigue test. Dit komt door de speciale combinatie van gehinderde aminelichtstabilisatoren en koperremmers in de formule, die vrije radicalen zoals "moleculaire bewakers" vangen en de thermische oxidatiekettingreactie afsnijden. Testgegevens van derden tonen aan dat na 1000 uur thermische veroudering bij 150 ° C de treksterkte retentiesnelheid van gemodificeerde PP meer dan 85%bedraagt, wat bijna wordt verdubbeld in vergelijking met niet-gemodificeerde materialen. Deze stabiliteit is met name van cruciaal belang in de batterijpakket van nieuwe energievoertuigen-composietmaterialen met vlamvertrouwen moeten niet alleen de UL94 V-0-certificering passeren, maar ook bestand tegen een korte impact op hoge temperatuur van 300 ° C op het moment van thermische wegloper van de batterij. At this time, the intumescent flame retardant in the material will quickly form a dense carbon layer to isolate oxygen and heat transfer.
Future battlefield: from performance improvement to system innovation
Met de popularisatie van 800V hoogspanningsplatforms en geïntegreerde elektrische aandrijfsystemen, worden de temperatuurweerstandsvereisten van auto's voor technische kunststoffen verplaatst van 150 ° C naar de drempel van 180 ° C. Dit heeft een meer disruptieve modificatiestrategie voortgebracht: de "in-situ polymerisatie" -technologie ontwikkeld door een Japans materiaalbedrijf transplanteert direct maleïne-anhydridegroepen op de PP-moleculaire keten om een covalente binding met koolstofvezel te vormen. This molecular-level composite allows the material's thermal deformation temperature to exceed 190°C. Tegelijkertijd is het onderzoek en de ontwikkeling van bio-gebaseerde hittebestendige middelen de regels voor de industrie-regels-politieke antioxidanten die uit lignine zijn geëxtraheerd, niet alleen dezelfde anti-verouderingsefficiëntie als traditionele BHT, maar ook 62% van de schadelijke gasemissies tijdens de strijd hebben. What is more worthy of attention is the penetration of digital technology. Een Europees laboratorium gebruikte een machine learning -algoritme om de optimale glasvezel/mica/koolstof nanobuis ternaire samengestelde verhouding in slechts drie maanden te screenen, waarbij de traditionele formule -ontwikkelingscyclus wordt gecomprimeerd die meerdere jaren van iteratie vereist met 80%.
