當(dāng)我決定做塑料
我開始關(guān)注艾邦高分子
家用電器——主要指在家庭及類似場(chǎng)所中使用的各種電氣和電子器具。又稱民用電器、日用電器。近年來，PP因具備優(yōu)良的綜合性能、價(jià)格低、密度小等方面的特點(diǎn)，而成為家電中用量增長(zhǎng)最快且最大的塑料品種，用量約占30%左右。新開發(fā)的高光澤PP在替代ABS方面得到了大量應(yīng)用。
PP材料改性與在家電方面的應(yīng)用
1.PP材料的改性措施
1）添加礦物質(zhì)增強(qiáng)增韌
2）玻璃纖維增強(qiáng)
3）耐候改性
4）阻燃改性
每一種改性PP在家用電器領(lǐng)域都有著大量應(yīng)用。
表1 改性目的和改性劑
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改 性 目 的 |
改 性 材 料 |
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提高硬度、耐熱性、尺寸穩(wěn)定性 |
碳酸鈣、滑石粉、礦物質(zhì) |
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提高拉伸強(qiáng)度、改善低溫抗沖擊性、耐蠕變性 |
玻璃纖維、石棉纖維、云母、玻璃微珠 |
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提高沖擊性能、透明性 |
橡膠、彈 性體、和其它柔性聚合物 |
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耐候性、抗靜電性、阻燃性、導(dǎo)電性、可電鍍性、成核性、抗銅害性 |
各種特殊助劑 |
2.礦物填充改性PP
礦物質(zhì)填充改性是最廣泛采用的改性途徑。
表2 礦物改性PP應(yīng)用
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填充劑 |
碳酸鈣、滑石粉、硅灰石、玻璃微珠、云母粉等礦物質(zhì)。 |
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改性 |
改善PP材料的機(jī)械性能和沖擊韌性； 降低PP材料的成型收縮率以加強(qiáng)其尺寸穩(wěn)定性。 |
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成本 |
大幅度降低PP材料的成本。 |
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應(yīng)用 |
波輪洗衣機(jī)、滾筒洗衣機(jī)的內(nèi)桶、波輪、取衣口等部件； 微波爐的密封條、揚(yáng)聲器喇叭口、喇叭支架； 冰箱的擱物架； 電飯煲的外殼和底座。 |
表3 礦物填料種類改性效果
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礦物填料種類 |
改 性 效 果 |
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碳酸鈣（重鈣、輕鈣） |
增量降低成本、提高抗沖擊性能、改善印刷性 |
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滑石粉（片狀） |
增量降低成本、提高剛性和耐熱性、提高尺寸穩(wěn)定性 |
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云母粉（片狀） |
顯著提高剛性和耐熱性，提高尺寸穩(wěn)定性和耐高溫蠕變性 |
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煅燒高嶺土 |
提高電絕緣性 |
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硅灰石（針狀） |
有一定增強(qiáng)效果、提高表面硬度 |
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沉淀硫酸鋇（重晶石粉） |
提高制品表面光澤、增大材料密度 |
1）礦物填充改性PP在冰箱上的應(yīng)用
近年來，原材料價(jià)格的大幅度飆升，出現(xiàn)了大量的PP材料成功替代ABS和聚苯乙烯。
冰箱抽屜
選用礦物質(zhì)增強(qiáng)、增韌PP材料替代聚苯乙烯材料注塑冰箱抽屜后，每噸原材料可以節(jié)約成本1500~2000元。很多冰箱企業(yè)的冰箱臺(tái)面板也換用了礦物質(zhì)增強(qiáng)增韌PP材料。
2）礦物填充改性PP在電飯煲上的應(yīng)用
電飯煲的外殼材料：主要采用改性PP來替代ABS。
電飯煲外殼材料的改性：
1、可以通過礦物填充的方法改善收縮性，在礦物的選擇上要選擇對(duì)表面光澤影響小的玻璃微珠，硫酸鋇，碳酸鈣等；
2、通過成核劑、潤(rùn)滑劑、熒光劑等來改善表面光澤。
用于電飯煲上的塑料制件的PP改性材料主要分為高光澤類和耐熱類：
電飯煲外殼——較高的光澤度、低收縮性
電飯煲底座——較高的耐熱性
3）礦物填充改性PP在微波爐上的應(yīng)用
微波爐
微波爐是一種用微波（電磁波）加熱食品的現(xiàn)代化烹調(diào)灶具。微波爐由電源，磁控管，控制電路和烹調(diào)腔等部分組成。電源向磁控管提供大約4000伏高壓， 磁控管在電源激勵(lì)下，連續(xù)產(chǎn)生微波，再經(jīng)過波導(dǎo)系統(tǒng)，耦合到烹調(diào)腔內(nèi)。微波爐的功率范圍一般為500～1000瓦。
礦物質(zhì)的加入，在PP材料本身較高的耐熱溫度的基礎(chǔ)上，使其耐熱溫度進(jìn)一步得到提高，以適應(yīng)微波爐對(duì)高溫的要求。
3.耐候改性PP
由于PP含有不穩(wěn)定的叔碳基團(tuán)，而叔碳原子對(duì)紫外線很敏感，極易發(fā)生氧化反應(yīng)，導(dǎo)致聚丙烯的耐氧化性和耐輻射性差，經(jīng)光、熱、氧作用后，易發(fā)生老化降解而導(dǎo)致變色、強(qiáng)度下降等問題，從而限制了其在戶外制品上的應(yīng)用?；貜?fù)“耐候”查看更多
耐候改性的目的：可以大幅度提高PP材料在戶外惡劣氣候條件下的使用壽命。
耐候改性劑：氧化鋅、硫代丙酸二月桂酯、碳黑或乳白填料等
耐候改性PP的應(yīng)用
空調(diào)室外機(jī)軸流風(fēng)葉
該改性料主要用于制造常年在露天使用的家用電器，尤其是用于制造空調(diào)器室外主機(jī)外殼，以替代傳統(tǒng)的金屬噴塑外殼?？照{(diào)器室外機(jī)外殼要經(jīng)受日曬、雨淋、嚴(yán)寒等不同氣候條件的考驗(yàn)，且要滿足長(zhǎng)期使用要求。
除了空調(diào)器室外機(jī)外殼，空調(diào)室外機(jī)軸流風(fēng)葉和暖風(fēng)機(jī)出風(fēng)口等也用到耐候PP。近幾年，隨著空調(diào)器產(chǎn)量的增長(zhǎng)，改性耐候PP在該產(chǎn)品市場(chǎng)的應(yīng)用也逐漸增多。
4.阻燃改性PP
阻燃改性PP——是指具有阻燃性能的改性PP塑料。PP的高結(jié)晶和易燃性使其達(dá)到電氣及其他行業(yè)所需要高阻燃級(jí)別困難，且成本增加較多，但隨著社會(huì)對(duì)塑料制品阻燃要求的提高，阻燃PP的比例會(huì)隨之增加，目前阻燃PP的用量年增長(zhǎng)率為8%。
由于PP屬于易燃材料，因此目前市場(chǎng)上一般使用Br/Sb復(fù)合體系阻燃劑來對(duì)其進(jìn)行阻燃改性。通過阻燃改性，PP產(chǎn)品能夠達(dá)到UL94V-0級(jí)，并且能耐650℃甚至750℃灼熱絲而不起燃。改性料廠家采用PP原料+阻燃劑、色母等用單螺桿塑化而成。
建議：用PP原料+阻燃母料+色母粒的方法生產(chǎn)，在同等阻燃效果下，比阻燃PP節(jié)約至少1000多元的成本/噸。
表4 改性PP阻燃級(jí)別及應(yīng)用比例
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阻燃級(jí)別 |
應(yīng)用比例 |
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UL94V-0級(jí) |
63% |
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UL94V-2級(jí) |
23% |
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DIN4102B1級(jí) |
12% |
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其他阻燃級(jí)別 |
1% |
UL94V-0級(jí)：對(duì)樣品進(jìn)行兩次10秒的燃燒測(cè)試后，火焰在30秒內(nèi)熄滅。不能有燃燒物掉下 。
UL94V-2級(jí):樣品進(jìn)行兩次10秒的燃燒, 在60秒內(nèi)可以有燃燒物掉下，滴落的微?？牲c(diǎn)燃棉花.。
阻燃改性的PP的應(yīng)用：
阻燃改性的PP的應(yīng)用
為了避免火災(zāi)，許多國(guó)家都要求家用電器產(chǎn)品中具有潛在燃燒危險(xiǎn)的的電子、電氣元器件所用材料必須具有阻燃性。
5.玻纖增強(qiáng)改性PP
增強(qiáng)改性——纖維狀材料既大徑厚比的材料加入到塑料中，可以顯著提高塑料材料的拉伸強(qiáng)度和彎曲模量（剛性）。
玻纖增強(qiáng)改性PP—— PP本身因自身性能的缺陷不適合用作工程結(jié)構(gòu)件，使用纖維增強(qiáng)后方可制作工程結(jié)構(gòu)件。
玻纖的要求：
?含量一般不超過40%；
?纖維長(zhǎng)度大于0.2mm時(shí)產(chǎn)生改性效果；
?玻纖的直徑在十幾個(gè)微米時(shí)效果較好；
?玻纖含量增大時(shí)，增強(qiáng)PP的加工流動(dòng)性相應(yīng)下降。
機(jī)械強(qiáng)度高、耐熱性、耐水蒸汽性、耐化學(xué)腐蝕性、耐蠕變性好，可作為工程塑料使用。
表5 玻纖增強(qiáng)改性PP性能對(duì)比
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PP材料 |
玻纖增強(qiáng)改性PP |
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拉伸強(qiáng)度 |
20M~30MPa |
65MPa~90MPa |
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彎曲強(qiáng)度 |
25M~50MPa |
70MPa~120MPa |
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彎曲模量 |
800M~1500MPa |
3000MPa~4500MPa |
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耐熱溫度 |
80℃~98℃ |
135℃~145℃ |
通過玻璃纖維增強(qiáng)的PP產(chǎn)品的機(jī)械性能能夠得到成倍的提高。這樣的機(jī)械強(qiáng)度完全可以與ABS及增強(qiáng)ABS產(chǎn)品相媲美，并且更耐熱?；貜?fù)“玻纖”查看更多
表6 玻纖增強(qiáng)改性PP的應(yīng)用
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實(shí) 際 應(yīng) 用 |
性價(jià)比優(yōu)勢(shì) |
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冰箱、空調(diào)等制冷機(jī)器 |
軸流風(fēng)扇、貫流風(fēng)扇 |
成本比增強(qiáng)ABS低。 |
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高轉(zhuǎn)速洗衣機(jī) |
內(nèi)桶、波輪、皮帶輪 |
適應(yīng)高要求的機(jī)械性能 |
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電飯煲、微波爐 |
底座、提手 |
耐溫要求較高 |
改性 PP發(fā)展趨勢(shì)及展望
個(gè)性化的新式綠色家電產(chǎn)品的不斷涌現(xiàn)，對(duì)PP改性也提出了更高的要求，PP改性技術(shù)和改性材料的發(fā)展將圍繞以下幾個(gè)方面展開并呈現(xiàn)出良好的態(tài)勢(shì)。
1. 高剛性、高光澤PP
這種產(chǎn)品將在某些家電，特別是小家電產(chǎn)品中取代PS和ABS。
2. 無鹵阻燃PP
歐盟RoHS法令的實(shí)施，和對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，無鹵阻燃PP的發(fā)展前景廣闊，無鹵膨脹阻燃劑得到了發(fā)展的契機(jī)。
3. 長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PP
長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PP克服短玻纖易翹曲，沖擊強(qiáng)度低，受熱容易變形的缺陷，制品有較好的表面、較高的使用溫度、較高的沖擊強(qiáng)度，可應(yīng)用于冰箱以及耐熱性比較高的廚用電器等。
4. 玻纖增強(qiáng)阻燃PP
隨著人們對(duì)火災(zāi)的危害性的重視，很多家用電器和車用塑料都提出了防火、阻燃的概念。阻燃增強(qiáng)PP料的研發(fā)，玻纖增強(qiáng)PP無鹵阻燃劑的開發(fā)并成功地應(yīng)用在家電行業(yè)和汽車行業(yè)的玻纖增強(qiáng)阻燃PP材料中，部分取代了ABS、PBT的使用，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
5.抗菌PP
這種塑料是一種自身具有殺菌、抑菌性能的新型功能高分子材料，可應(yīng)用于洗衣機(jī)內(nèi)膽、電冰箱內(nèi)塑料制件等，前景廣闊。
下一章，我們將復(fù)習(xí)改性PP在汽車上的應(yīng)用，敬請(qǐng)期待~
素材來源：高分子論壇
艾邦高分子綜合整理
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