新型的塑料材料技術

1、窗體頂端新型的塑料材料技術減輕重量的納米-金屬聚合物復合材料MetaFuse技術是由杜邦工程聚合物公司Morph科技公司Integran科技公司和PowerMetal科技公司聯(lián)合開發(fā)的。這種技術允許以工程塑料的設計靈活性制造具有金屬強度/剛度的輕量化汽車零部件。該專利工藝可將一層非常薄的高強度納米晶體金屬層涂覆在成型的工程塑料（聚甲醛（POM）、尼龍（PA）及熱塑性聚酯（PBTPET）零部件上。與相同的鋼部件相比，例如汽車發(fā)動機和傳動系統(tǒng)的零部件，復合材料提供約47的減重。在塑料部件表面上沉積納米金屬的能力使該金屬可以形成復雜的形狀，而用傳統(tǒng)高強度金屬成形是非常困難的。納米晶體金屬具有20nm

2、的平均粒徑，這比傳統(tǒng)金屬的平均粒徑小約1000倍。更小的晶粒尺寸轉化為屈服強度的增加，同時也改善了拉伸強度硬度耐磨損性以及摩擦系數(shù)。采用這種工藝制成的復合物，具有一般金屬沉積難以獲得的結構特性。由于其高強度，這些合金能以25200m非常薄的金屬層涂覆在塑料表面上。根據(jù)基材塑料和納米金屬涂層的鋪放和厚度，MetaFuse技術提高了撓曲模量和沖擊強度，可達到單一塑料的24倍。這種復合材料零部件在聚合物遭受重大性能損失的溫度下仍能保持良好的結構性能。取決于基材塑料的不同，MetaFuse技術的使用可擴大聚合物部件的溫度范圍5075。同時，金屬涂層可以被優(yōu)化定位以增加材料剛度，這在一個給定的汽車部件中

3、是非常有幫助的。這些復合材料也能向塑料提供額外的好處，如耐磨損性耐蠕變性導電性耐化學性EMI屏蔽氣體/液體滲透性以及UV、吸濕穩(wěn)定性。汽車中的目標應用包括轉向和懸架部件油門/剎車踏板油擋燃油發(fā)送器凸緣電器外殼/蓋和發(fā)動機蓋下的部件。高耐熱注塑級生物樹脂NatureWork公司第二代Ingeo PLA（聚乳酸）生物樹脂復合物的商品名為Ingeo 3801X，它是一種瞄準半耐用消費產(chǎn)品的注塑級材料，可滿足半耐用產(chǎn)品的高耐熱耐沖擊和周期時間的性能要求，其應用包括化妝品消費電子產(chǎn)品玩具辦公用品和促銷產(chǎn)品。目前Ingeo 3801X還沒有通過可堆肥性的認證。這種生物樹脂復合物注塑件可達到如下性能：熱尺寸

4、穩(wěn)定性高達120；懸壁梁缺口沖擊強度> 106.7J/m；彈性模量約3.1GPa；注射周期時間與苯乙烯類樹脂相類似。NatureWorks公司已經(jīng)將Ingeo 3801X的配方和復合過程的細節(jié)公開并提供給客戶，期望這種“全面的披露”將有助于刺激創(chuàng)新，并推動生物聚合物更廣泛地進入到耐用的注塑應用中。藻類基混合生物塑料配混商和加工商正在通過使用添加劑或將生物樹脂與其他石油基或生物基樹脂共混形成合金來加寬生物樹脂的性能范圍，最終擴大其應用范圍。這類材料針對汽車電子建筑部件的半耐用品和耐久應用，可以降低整體“碳足跡”。案例包括RTP公司制備的六種聚合物共混物，它們包含20%80的聚乳酸（PLA）

5、；巴斯夫生產(chǎn)的Ecovio，采用巴斯夫的Ecoflex生物降解塑料和PLA的共混物制成。Cereplast公司的藻類塑料正在開發(fā)之中，它是一種混合物，其中傳統(tǒng)塑料樹脂中所使用的高達50的石油基成分被藻類生物質取代。Cereplast公司是專業(yè)的生物基可持續(xù)塑料的領先制造商。他們利用藻類提煉石油工藝（使藻類生長在光生物反應器中，然后將所產(chǎn)生的氣體中的CO2和氮氧化物分離開來，以此實現(xiàn)從藻類中提取油成分而最終制成生物燃料）所剩下的的干燥生物質代替玉米小麥和木薯淀粉，來生產(chǎn)這種混合塑料。Cereplast公司認為使用非淀粉基原料十分關鍵，因為非淀粉原料對食品鏈的影響較小，并且不容易產(chǎn)生價格波動。該公

6、司確信來自藻類衍生生物燃料的藻類生物質副產(chǎn)品將來會很豐富。Cereplast公司介紹，大約需要0.68kg的干壓藻類來制備0.45kg的生物組分。這種可回收的藻類基樹脂不能堆肥或生物降解，對Cereplast公司的可堆肥和混合樹脂產(chǎn)品線是一個補充。生物塑料的著色劑進展生物塑料的添加劑包括著色劑，正在被廣泛地研究。特別令人感興趣的是這種著色劑對健康或環(huán)境沒有不良的影響，并且不犧牲生物塑料樹脂對可堆肥性標準的符合性。除了可用于生物聚合物的傳統(tǒng)顏料外，現(xiàn)在多家公司還擁有以植物和其他可再生材料為基礎的生物衍生著色劑?？迫R恩（Clariant）公司專用于聚乳酸（PLA）聚羥基脂肪酸酯（PHA）和淀粉基生

7、物聚合物的Renol-natur色母料采用100可持續(xù)的天然資源制成。這些生物衍生著色劑是純天然產(chǎn)品并具有有機外觀。其中一些顏料雖然擁有優(yōu)良的透明度，但耐光性可能會受到限制。當前的生物衍生著色劑種類包括：姜黃橙（來自姜黃香料植物的根）、烏魯昆黃（來自熱帶花卉）、綠色（葉綠素及其他植物來源）、胭脂紅（來自胭脂蟲）以及藍色（來自繡球花）。通過混合顏色可能獲得額外的深淺和色調。Renol-natur顏料具有生物降解性和可堆肥性。所有的Renol-natur顏色都達到或超過了用于生物可降解塑料包裝的EN 13432標準。普立萬（PolyOne）公司的OnColor BIO著色劑是一系列色母料產(chǎn)品，它們

8、提供一個“完整的”顏色選項，有透明和不透明的顏色，專為和生物降解樹脂一起使用而開發(fā)，這些樹脂包括PLAPHAPHBV（聚羥基丁酸戊酸）PBS（聚丁二酸丁二醇酯）PBAT（聚己二酸丁二醇酯-共-對苯二甲酸乙二醇酯）以及這些不同聚合物品種的共混物。OnColor BIO色母料可以在標準用量下使用，并用標準的方式加料。它們基于可持續(xù)的原材料，且符合幾項全球性行業(yè)和可堆肥性標準，包括EN 13432（歐盟）ASTM D6400（美國）BPS GREENPLA（日本）和DIN CERTCO（德國）。Teknor Apex公司的用于生物樹脂的Teknor著色劑包括三大系列產(chǎn)品，適合用于PLA樹脂及其共混物

9、。這三個系列著色劑根據(jù)其載體樹脂不同而有所不同。為易于混合，載體樹脂可以是PLA，也可以是與PLA相容的聚酯。這些PLA載體母料可在與PLA相容的樹脂中使用?？缮锝到獾腡eknor共聚酯載體母料有一款石化載體產(chǎn)品，建議用于吹膜和其他要求比100PLA配方能提供更大彈性的應用中。PETek 作為PET載體母料適用于非生物降解的應用中，該應用要求使用一種生物聚合物基樹脂如PLA。塑料在綠色建筑應用中的機會在平面或低斜坡屋頂上添加一層陶氏化學專用的丙烯酸基熱塑性烯烴（TPO）彈性體白色涂料可以冷卻屋頂，增加熱量反射率，使大約每930m2的商用屋頂空間降低年空調成本高達25，進而減少CO2年排放量達

10、5t。陶氏化學估計，在美國約有46509300萬m2的屋頂可使用這種TPO涂層。IR反射丙烯酸酯片材通過反射大部分的入射太陽輻射，限制了熱量進入建筑物。通過使用贏創(chuàng)公司專有的Acrylite Heatstop丙烯酸酯片材替代傳統(tǒng)的丙烯酸玻璃材料，年均空調費用可以降低達33。采用高性能Acrylite Heatstop片材更換一個標準的天窗白色漫射材料時，室內(nèi)熱量積聚可減少將近一半，而光的透射量保持相同。在綠色建筑光伏應用中，通常使用沉重且不靈活的玻璃板來保護太陽能模塊免遭環(huán)境影響。如果用塑料薄膜取代這些玻璃板，則塑料薄膜除了柔軟性和性價比高外，還必須具有以下功能和性能：起到阻擋水蒸汽和氧氣的作

11、用；允許具有高透光度；能很好地粘接太陽能電池；具有電絕緣性；具有高的耐候性和抗紫外線性能。贏創(chuàng)公司已經(jīng)開發(fā)出了一種可滿足這些要求的多層Rohaglas薄膜，它包含幾層功能層和粘接層，其中，外面是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）層。PMMA具有所要求的特性，如高透明性耐候性和紫外線穩(wěn)定性。Rohaglas薄膜能非常有效地保護下層的太陽能電池組件，使之免遭環(huán)境影響，確保太陽能模塊的使用壽命。它的水蒸汽阻隔性是0.001g/m2/天，透射率在短波和長波區(qū)域中分別為88和90，與玻璃板相當。贏創(chuàng)公司和10X技術公司已經(jīng)結成了一個制造聯(lián)盟，共同開發(fā)并生產(chǎn)基于PMMA的光伏產(chǎn)品，如太陽能聚光透鏡等。這種用贏創(chuàng)

12、有機玻璃制作的Fresnel透鏡作為主透鏡被插入入射光路徑中，其微觀到宏觀的結構使它們的聚集太陽光因數(shù)可高達1000。這樣，原本分散在幾平方米上的光會被限制在狹小的區(qū)域內(nèi)，進而被高效率地轉化為電力。高端改良的CFL燈泡和燈管Osram公司新型Duluxstar迷你蠟燭型系列中的高端改良型CFL（緊湊型熒光燈）燭形燈泡，與傳統(tǒng)白熾燈相比，能提供更長的使用壽命并降低能源消耗達80。Sabic創(chuàng)新塑料的高科技Lexan FXD PC樹脂被選用制造這種新型燈泡。該燭形燈泡對樹脂的性能要求包括:高抗沖擊性，以避免破損；優(yōu)良的光透射度，以獲得最佳亮度；半透明，可以隱藏內(nèi)部元件，并提供柔和且令人滿意的效果；

13、足夠的光散射能力；符合灼熱絲點火和球壓試驗要求；1.2mm阻燃等級達到UL94 V-2。目前，這種經(jīng)典的迷你蠟燭型節(jié)能燈已遍及歐洲，它擁有10年的使用壽命，額定功率為510W。為了適應新的設計和減輕重量，燈管殼正變得越來越薄，并且隨著功率增加，材料需要滿足更嚴格的阻燃標準。此外，它們還必須提供較高的相對熱指數(shù)（RTI），以應對在LED（發(fā)光二極管）照明中產(chǎn)生的更高溫度。Light Engine公司正使用Sabic創(chuàng)新塑料為其訂制的Lexan LUX高擴散聚碳酸酯（PC），為OptiLED公司生產(chǎn)LED燈管。這種材料可遮擋熱點，同時提供優(yōu)良的透光性。Sabic創(chuàng)新塑料新開發(fā)了Lexan LUX

14、PC品級，以滿足下一代LED照明不斷變化的需求。新的Lexan PC品級（LUX9610、LUX2614和LUX2114）符合UL黃卡中1.5mm所有列表顏色的要求，且不含鹵素。它們還提供高的相對熱指數(shù)（RTI）值，分別可達到125、115和125。 LED技術成功的一個關鍵是遮蓋力和亮度之間的平衡。Lexan LUX樹脂可為客戶提供訂制光漫射水平所需的靈活性，以達到其應用要求的平衡。納米金屬工程塑料復合材料（圖片來自杜邦工程聚合物公司）（上） MetaFuse納米金屬（紅色）與金屬（土黃色藍色）的剛度比較（圖片來自杜邦工程聚合物公司）（下）Ingeo 3801X（下面）與PP（最上面）和PS（從上面下數(shù)第二個）的加熱老化試驗相比（圖片來自NatureWorks公司）（上） Ingeo 3801X的配方組成（圖片來自NatureWorks公司）（