1. Introducción
Los plásticos de ingeniería, debido a sus excelentes propiedades mecánicas, resistencia al calor y estabilidad dimensional, se utilizan ampliamente en automotriz, electrónica, electrodomésticos, aplicaciones aeroespaciales y médicas. Con actualizaciones industriales y entornos de aplicación cada vez más complejos, los plásticos de ingeniería tradicionales están luchando por cumplir con ciertos requisitos de rendimiento, como resistencia insuficiente, resistencia limitada de alta temperatura y un mal retraso de la llama. Para abordar estos desafíos, han surgido plásticos de ingeniería modificados. Modificaciones de la ingeniería de plásticos a través de medios físicos o químicos, como refuerzo, endurecimiento, retraso de la llama, conductividad eléctrica y conductividad térmica, no solo mejoran significativamente su rendimiento, sino que también expanden sus aplicaciones, convirtiéndose en una dirección de desarrollo clave en la industria de los materiales.
2. Mejoras clave de rendimiento en Plásticos de ingeniería modificada
Mejora de las propiedades mecánicas
Fortalecimiento de la resistencia y rigidez: un método común es agregar fibra de vidrio (GF), fibra de carbono (CF) o rellenos minerales. Estos refuerzos mejoran efectivamente la resistencia a la tracción, el módulo de flexión y la estabilidad dimensional de los plásticos. Por ejemplo, el nylon reforzado con fibra de vidrio (PA-GF) se usa ampliamente en campanas y engranajes automotrices. Mejora de la tenacidad y la resistencia al impacto: el endurecimiento de caucho (como EPDM y EPR), la modificación de la copolimerización o la combinación con elastómeros puede mejorar la fragilidad plástica, mejorar la resistencia al impacto y mejorar el rendimiento a bajas temperaturas y en entornos desafiantes.
Optimización del rendimiento térmico
Mejora de la resistencia a alta temperatura: diseño de estructura molecular, la introducción de estructuras de anillo aromático y la adición de rellenos altamente estables puede aumentar significativamente la temperatura de distorsión del calor (HDT) de los plásticos. Por ejemplo, PPS y PEEK se usan ampliamente en electrónica de alta gama y aeroespacial.
Mejora de la conductividad térmica: la adición de rellenos térmicamente conductores, como el polvo metálico, el nitruro de silicio y el grafeno, puede mejorar la conductividad térmica de los plásticos, lo que permite su uso en aplicaciones como iluminación LED y sistemas de enfriamiento de baterías.
Retraso de la llama
Retardantes de llama basados en halógenos: aunque son efectivos, presentan preocupaciones ambientales y actualmente están disminuyendo en uso.
Los retardantes de la llama sin halógenos: los retardantes basados en fósforo, basados en nitrógeno e inorgánicos basados en hidróxido, son más amigables con el medio ambiente y cumplen con las regulaciones de la UE como ROHS y Reach. Los materiales modificados con el retardante de llama son particularmente importantes en los sectores electrónicos e interiores automotrices. Propiedades eléctricas
Aislamiento: a través de la purificación y el uso de rellenos especializados, los plásticos pueden mantener excelentes propiedades de aislamiento y se usan en recintos eléctricos y componentes de aislamiento del motor.
Propiedades conductivas: mediante la adición de nanotubos de carbono (CNT), fibras de grafeno o metal, se pueden producir plásticos modificados conductores o antistáticos para la protección electrónica y eléctrica.
Protección del medio ambiente y sostenibilidad
Los plásticos modificados basados en bio: por ejemplo, los plásticos de ingeniería basados en PLA, después de refuerzo y modificación de retardantes de llama, pueden reemplazar parcialmente los plásticos de ingeniería basados en petroquímicos.
Reciclabilidad y modificación de bajo VOC: a través del retraso de la llama sin halógenos, los aditivos sin metales pesados y la tecnología de mezcla física, los plásticos de ingeniería modificados están más en línea con las tendencias ambientales verdes.
3. Aplicaciones típicas de plásticos de ingeniería modificada
Industria automotriz
Ligero: las piezas automotrices reemplazan gradualmente el metal con plásticos para reducir el peso del vehículo y mejorar la economía de combustible. Por ejemplo, el PA y PBT reforzado con fibra de vidrio se usan ampliamente en capuchas del motor, colectores de admisión, manijas de las puertas, etc.
Nuevos vehículos de energía: los módulos de batería, los puertos de carga y los cuerpos de vehículos livianos imponen mayores demandas en plásticos con retardantes de llama, resistentes al calor y térmicamente conductores. Electrónica y electricidad
Los plásticos modificados altamente resistentes al calor, retardantes de la llama y aislantes son los materiales principales para interruptores eléctricos, enchufes, vainas de cables y casquillos electrónicos de dispositivos.
Con el desarrollo de las industrias energéticas 5G y nuevas, la demanda de plásticos modificados de alta frecuencia, constante de baja dieléctrica (DK) y pérdida de baja pérdida dieléctrica (DF) está creciendo rápidamente.
Electrodomésticos y bienes de consumo
Ingeniería modificada Los plásticos equilibran la estética, la resistencia mecánica y la durabilidad. Por ejemplo, las aleaciones de ABS/PC se usan ampliamente en casquillos de televisión, puertas de refrigerador y carcasas de aspiradora.
Aeroespacial
Los plásticos de ingeniería modificados de alto rendimiento, como PEEK y PPS, mantienen un rendimiento estable en entornos de alta temperatura, alta presión y altamente corrosivos, lo que reduce significativamente el peso estructural de las aeronaves.
Dispositivos médicos
Los materiales modificados como PC y POM se utilizan en instrumentos quirúrgicos y sistemas de administración de fármacos, favorecidos por su alta limpieza, resistencia a la esterilización y biocompatibilidad.
4. Tendencias futuras de desarrollo
Integración multifuncional: las modificaciones futuras no solo se centrarán en mejorar un solo rendimiento, sino que también buscarán un equilibrio integral de propiedades mecánicas, retardantes de llama, resistentes al calor, térmicamente conductores y eléctricos. Nanotecnología y rellenos inteligentes: la adición de nanomateriales (como grafeno, CNT y nanosilicio) no solo mejora significativamente el rendimiento, sino que también potencialmente imparte funciones inteligentes (como la autocuración y la detección).
Desarrollo verde y sostenible: los plásticos de ingeniería modificados basados en materiales biológicos se convertirán en una alternativa importante a los plásticos petroquímicos tradicionales.
La rentabilidad y la escalabilidad: mejorar el rendimiento al tiempo que reduce los costos y alcanzar la aplicación a gran escala son clave para la industrialización futura.
