功能助剂如何提升塑料性能？增强改性技术的未来趋势

功能助剂如何提升塑料性能？增强改性技术的未来趋势

在塑料增强领域，除了传统的填料添加方法，功能助剂（如相容剂和偶联剂）的应用也越来越受到重视。这些助剂能够显著改善聚合物基质的分散性和粘附性，从而实现材料强度的提升。本文将详细介绍几种常见的功能助剂及其作用机制，并探讨塑料增强改性的未来发展方向。

相容剂对塑料性能的影响

拉伸强度比较

下图中，添加相容剂（PP-g-MAH和POE-g-MAH）30%玻璃纤维增强聚丙烯复合材料 (GFRP-30) 的拉伸强度与GFRP-30和纯PP相比有所提高。然而，增加相容剂（10和15phr）后，拉伸强度有所降低。

适量的相容剂可以增强玻璃纤维与聚合物之间的界面粘合力，这使得纤维更难断裂、拉出和脱粘。

加入PP-g-MAH相容剂后，GFRP-30的拉伸强度更高，这是由于PP-g-MAH与基质PP之间的物理相容性所致。

添加POE-g-MAH增容剂后GFRP-30的拉伸强度较低，这是因为POE-g-MAH与基体PP的相容性较差，而且POE-g-MAH为弹性粒子，体系中弹性粒子的增加也会降低试样的拉伸强度。

当相容剂含量超过一定值时，会观察到以下情况：

• GF们互相纠缠，
• GF不易分散，
• GF未能充分发挥其骨骼作用。

冲击强度比较

下图中PP-g-MAH改性GFRP-30的冲击强度随PP-g-MAH的加入先升高后降低，当PP-g-MAH用量较少时，PP-g-MAH（5phr）的一端与基体PP物理相容，并且另一端与玻璃纤维表面的偶联剂马来酸酐发生反应，形成更加牢固的化学键，增强了玻璃纤维与基体PP之间的界面相容性。

对于添加了POE-g-MAH增容剂的样品，随着POE-g-MAH用量的增加，冲击强度有所提高，POE可以吸收大量能量，阻止银纹的产生，从而使冲击强度得到很大的提高。

其他添加剂对增强塑料的影响

通过加入具有所需功能的添加剂，制造商可以定制增强塑料的性能以满足应用的确切性能。

1. 可以添加紫外线稳定剂来增强耐候性。
2. 阻燃剂可以提高防火安全性。
3. 润滑剂可以减少摩擦。
4. 加工助剂有助于简化加工过程。这可以改善流动性能、缩短循环时间并增强成型性。
5. 抗氧化剂可以保护增强塑料，避免因紫外线辐射、高温或化学物质暴露等环境因素而导致降解。这可以延长产品的使用寿命并确保长期性能可靠性。

战略性地使用聚合物添加剂可以优化材料成本，同时提高性能。通过微调添加剂配方，制造商可以在不增加材料费用的情况下提高性能。这可以带来具有成本效益的解决方案。

一些聚合物添加剂可以提高增强塑料的可回收性和可持续性。增强与回收过程兼容性或减少生产过程中对环境影响的添加剂有助于环保实践并实现可持续发展目标。

战略性地引入聚合物添加剂使制造商能够定制增强塑料以满足特定需求。通过仔细选择和加入添加剂，他们可以：

• 优化性能，
• 提高加工性能，
• 延长产品寿命，
• 确保成本效益，
• 与环境可持续性目标保持一致。

增强塑料的未来趋势

碳纳米管、石墨烯和其他纳米复合材料等纳米材料的持续进步有望进一步提高增强塑料的性能，包括强度、导电性和阻隔性。

随着对可持续性和环境问题的日益重视，生物基/可生物降解增强添加剂的开发可能会在减少塑料产品对环境的影响方面发挥重要作用。

随着各行各业越来越重视环境可持续性并寻求创新解决方案，再生纤维增强复合材料可能会在汽车、建筑、航空航天和消费品等各个领域发挥重要作用。

智能材料和添加剂（如形状记忆聚合物、自修复材料和传感器）的集成可使增强塑料具有创新功能。它们为医疗保健、航空航天和电子领域的应用开辟了新的可能性。

增材制造（3D 打印）、复合材料制造工艺和材料科学的进步将使具有复杂几何形状和定制特性的增强塑料的生产更加高效。