编者按:改性塑料是在基材树脂中加入合适的助剂,改善原基材树脂的某些性能或者使其获得某些特殊性能后获得的新材料。与原基材树脂相比,改性塑料一般能获得更加优越的性能,比如阻燃、耐高温或低温、抗冲击、高韧性、绝缘、易加工等! 

改性塑料基本概念

基材树脂有很多种,主要可以分为三类:一是五大通用塑料基材树脂,包括PE、PP、PS、PVC、ABS;二是五大通用工程塑料基材树脂,包括PA、PC、POM、PBT、PET、PPO;三是特种工程塑料基材树脂,主要包括PPS、LCP、PSU、PEEK等。助剂是可以改善基材树脂性能的添加剂,可以是阻燃剂、增韧剂、增塑剂、安定剂等,也可以是另外一种树脂。改性塑料属于石油化工产品供应链中的一环,处于材料供应中的最末端, 目前改性塑料定义的不明确,对整个行业的统计、发展和规划都是不利的。

改性塑料发展现状及应用介绍

改性塑料发展现状

塑料在汽车工业中的应用已经有50多年的历史。随着汽车向轻量、节能方向的发展,给材料提出了更高的要求。由于1kg塑料可以替代2-3kg钢等更重的材料,而汽车自重每下降10%,油耗可以降低6%-8%。所以增加改性塑料在汽车中的用量可以降低整车成本、重量,并达到节能效果。乘用车和商用车的不同塑料用量也有所不同。我国家电用改性塑料市场主要被国外企业所占据,国内改性塑料企业占有不到1/3的市场份额。由于国内企业的产品大多局限于低技术含量、低标准的层面,因此对那些具有高性能需求的领域开拓能力明显不足。我国改性塑料行业目前的总体发展水平不是很高,行业内企业的生产规模普遍较小,产品市场出的初级产品多,中级产品质量不够稳定,高级产品缺乏的特点,远不能满足我国当前社会经济发展的需要。作为化工新材料领域中的一个重要组成部分,改性塑料已被国家列为重点发展的科技领域之一。自我国各项政策陆续推出将进一步推动改性塑料行业发展。汽车和家电行业是改性塑料发展的热点,两者占比约超过50%。

改性塑料发展现状及应用介绍

改性塑料市场应用情况

改性塑料应用领域非常广泛,其细分市场主要有家用电器、汽车、电线电缆、玩具、节能灯具电动工具和办公设备等。改性塑料用量最大的是在家用电器行业,约占 37%,其次是汽车行业,约占15%,电子电气行业约占8%,办公设备行业约占7%,电动工具约占3%,其它行业总共约占30%。从细分市场的利润率来讲,节能灯具专用料、出口家用电器专用料和电子电气专用料的利润率较高,毛利率大概在10%~30%,玩具专用料、电动工具专用料、汽车专用料和办公设备专用料毛利率相对偏低,大约在10%左右。
  近年来,随着我国汽车、家用电器、电线电缆和灯饰照明等市场的发展,改性塑料的表观消费量逐年迅速增长,平均年增长率超过15%,2008年全国改性塑料的表观消费量已接近400万吨。
   (1)汽车专用料,在汽车行业,保险杠、燃油箱、各种内饰用材料使用聚丙烯PP、聚氯乙烯 PVC及其各种改性塑料。(2)电线电缆专用料(3)家用电器专用料(4)节能灯具专用料(5)电动工具行业专用料(6)电子电气专用料(7)玩具专用料。    
    我国改性塑料的生产一直保持很高的增长率,平均年增长率大于 20%,但仅能满足国内市场65%的需求,其余部分需进口。

PVC改性产品的前景动态 

关于氯化聚氯乙烯
    PVC-C树脂的氯含量一般为64%~68%。我国国产的PVC-C树脂,其氯含量一般在64%~67%左右,其中氯含量在66%~67 %左右的PVC-C树脂适合于PVC-C挤出;氯含量在64%~65 %左右的PVC-C树脂适合于PVC-C注塑。PVC-C树脂氯含量的高低,对于PVC-C产品配方的设计及加工工艺都至关重要。一般来讲,PVC-C树脂氯含量越高,其产品的维卡软化温度越高,加工难度也越大,主要表现在熔体流动性差,加工粘度大,加工范围狭窄,塑化难以控制。 
    氯化聚氯乙烯(PVC-C)是聚氯乙烯的氯化产物,它具有比聚氯乙烯更优良的物理化学性能,其最高使用温度可达95℃,大大高于一般的硬质聚氯乙烯。PVC-C管道强度高,耐热性好、耐老化、耐化学腐蚀、阻燃性好,也不受水中余氯的氧化侵蚀,使用寿命长,是一种十分优良的管道。管道安装不需要专用工具和电源,只要通过粘合剂就能进行管材和管件的连接,安装十分方便。
    与一般的聚烯烃冷热水管相比,PVC-C管材具有以下优点:坚固,较高的刚度,安装方便,透氧率低,良好的阻燃性,不受水中余氯的影响,耐腐蚀,优越的卫生性能指标,细菌不易繁殖,低的热膨胀系数、导热系数和耐老化性能。

 

氯化聚氯乙烯的应用

PVC-C优良的耐化学特性还使之能广泛应用于传送工业液体,在造纸、电镀、氯碱行业中,用来输送高温酸、碱液体。其中包括管材、管件、阀门、滤料板和过滤设备、泵等全部都采用PVC-C制造的完整系统。最新技术的发展使之可以用来制造窗玻璃压条、冷却塔板、汽车内用制品以及各室外深色应用品。由于PVC-C的阻燃性和低生烟性,一项最新发展是应用于消防系统管道。
    由于PVC-C具有良好的介电性能,因此,一种维卡软化温度在93℃左右的PVC-C管材被广泛应用于高压电力电缆的保护套管。
    CPVC板树脂由聚氯乙烯(PVC)树脂氯化改性制得,是一种性能优异应用前景广阔的新型工程塑料。CPVC板树脂应用于:1、管材,输送热水及腐蚀性介质,可用作化工厂的热污水管,电镀溶液管道,热化学试剂输送管,氯碱厂的湿氯气输送管道。2、注塑件,CPVC树脂可生产供水管的管件,过滤材料,脱水机等,还可以生产电器和电子零件。3、压延薄板,反应器、阀门、电解槽等。4、复合材料,制成板材、管材、波纹板、异型材等。5、氯纶纤维改性。6、发泡材料。7、CPVC与热塑性或热固性的塑料共混,可以显著改善这些材料的机械物理性能,如可使制品的耐热性提高等;国外还通过生产工艺的改进制备出抗冲性能更高,透明度更好的CPVC,这种透明材料可用于汽车、光盘、声像制品,具有良好的经济效益。

CPVC几大主要应用领域介绍

目前我国CPVC的应用尚处于开发阶段,其制品还仅以管道为主,在以下的领域中,CPVC已显示出明显的应用优势:
1 油田原油集输用管材
    CPVC管材的导热系数仅为钢管的1/200,原油在集输过程中保温性能很好,可节省大量的能源,另外 CPVC管材摩擦系数小,在相同条件下其流量至少为钢管的1.25,且重量轻,安装快捷方便。它的优异的化学稳定性和耐温性再加上塑料管固有的耐磨损及不结垢的优点,使其在原油集输中显示出明显的优点 ,且使用寿命至少为钢管的8倍。再经过玻纤(GF)缠绕包复增强,使用压力可达到20~60MPa,可基本满足低、中、高压条件下的原油集输 。
2 化工用耐温,耐腐蚀性管道、板材及片材
    CPVC良好的耐温和耐化学腐蚀性,使得它能够随强酸、强碱及盐水的腐蚀,且最高使用温度可达95 ℃~98℃,同时它亦能满足化工设备中所要求的机械强度。预期使用寿命高达50年。另外,CPVC材料氧指数大于≥50% ,有极好的阻燃性和消烟性,是化工设备中需符合消防要求部分的理想材料,如果加工工艺和安装恰当,可使CPVC管材具有可靠的密封性能,可有效解决化工生产中饱 、冒、滴、漏的现象。总之, CPVC性能超过ABS和UPVC,并将是它们的取代产品,发展前景看好。

 

CPVC几大主要应用领域介绍

3 高压超高压电子输送电缆护管 现代化城市的发展,要求埋地敷设电力输送电缆,这就要求电缆护管具有优良的耐热性、绝缘性、电缆的易敷设法及阻燃性。CPVC 管材恰恰具有这些性能。目前已被一些先进国家广泛应用于这一领域 ,我国也已开始这方面的尝试,且已被一些大中城 市的电网改造选中并采用。目前市场上CPVC/PVC管道的质量参差不齐, CPVC在树脂配比中也从0~80%不等,市场形势并不完善。
4 CPVC热水管及化工管
    国内批量生产CPVC热水管及化工管的厂家约有十余家,维卡软化点的目标值为110℃,颜色多为中区或桔红色,国产树脂约占30 %~40%左右。选用进口CPVC树脂的产品技师明显优于使用国产树脂,特别是CPVC管件,国产CPVC 树脂目前尚元注射专用料。
5 CPVC / PVC玻纤包复增强管
    国内专业生产CPVC/PVC玻纤包复增强管的厂家约为6家左右,其产品均为油田原油集输,维卡软化点的目标值为90℃, 该产品的使用压力高达20MPa,但由于 CPVC加工技术缺乏,很难提高其耐热指标。应当指出,目前国内尚无CPVC型材板材及片材制品的专业生产厂家。要使CPVC制品在我国得到发展,必须克服CPVC的加工技术问题,其中包括加工设备、模具及原辅料的质量、检测等问题。

国内部分PVC改性产品介绍

齐鲁石化-可氯化聚氯乙烯专用树脂
    供应状况分析
    氯化聚氯乙烯产品国内同行业没有相应牌号,高端产品基本采用进口原料,主要是美国诺誉公司、日本钟渊公司、积水化学公司等都有可氯化的PVC专用树脂,所生产的CPVC树脂经配方研究制成高附加值的管材、管件专用料对外出售。国内CPVC的开发和研究尽管在氯化工艺、成型加工方面都取得了一定进展,但与国外产品相比还有明显不足:由于没有氯化专用的PVC树脂,其氯含量只能保持在66%左右,超过68%则加工性能很差,从而限制了国产树脂在高端产品中的应用。目前CPVC生产商均采用通用PVC树脂进行氯化加工,由于通用PVC树脂孔隙率较低、皮膜较厚,氯化性能较低,氯化均匀性较差,影响了CPVC树脂的综合性能。
    需求状况分析
    目前国内总生产能力在5万吨/年,下游需求主要为管材、管件、板材、片材、埋地式高压电力电缆用套管等领域,年消费量2~3万吨,市场增长潜力较大。由于氯化聚氯乙烯产品在耐热、阻燃、耐老化性等方面具有优越的性能,下游产品主要应用在热输送,化工设备等领域。

 

国内部分PVC改性产品介绍

河北盛华-高抗冲PVC复合树脂
    高抗冲PVC-HI5复合树脂的特性
1、冲击强度高:
    冲击强度是SG-5通用树脂的30余倍。可在加工PVC-U给、排水管道、管件、PVC-M管道、管件、工业用压力管道、管件、工业、装饰用板材、建筑用型材中不添加任何增韧剂进行加工。可达到和超过给水用硬聚氯乙烯﹙PVC-U﹚管材GB/T10002.1-2006标准;工业用硬聚氯乙烯﹙PVC-U﹚管道系统第一部分:管材GB/T4219.1-2008标准;给水用抗冲改性聚氯乙烯﹙PVC-M﹚管材及管件CJ/T272-2008标准。硬质聚氯乙烯板材分类、尺寸和性能第一部分:厚度1mm以上板材GB/T22789.1-2008标准,这在国内是独一无二的。
2、流动性好:
    在生产中加工流动性好,在同等的单位时间内,比SG-5通用树脂出材率高。
3、加工范围广:
    由于流动性好,高抗冲PVC-HI5复合树脂加工范围宽,可在挤出加工、注塑加工、层压加工通用。

国内部分PVC改性产品介绍

上海氯碱-氯化聚氯乙烯
    物化性质—类白色粉末状高分子化合,是聚氯乙烯的氯化改性品种,其氯质量分数较PVC增加了近10%,分子结构上不规整性增大,结晶度下降。分子链极性增强,热变形温度上升,CPVC制品最高使用温度可达93-110℃。除兼有PVC的许多优良性能外,还具有优异的耐酸,碱,盐,脂肪酸盐,氧化剂及卤素等化学腐蚀,耐热,阻燃以及较高的机械强度,良好的电性能等特点,可在一定范围内取代一些传统的热塑性工程塑料,广泛应用于化工,建材,电器和粘合剂等领域。
    生产工艺—采用自主开发水相悬浮氯化工艺,选用专用PVC树脂,高效新型氯化助剂,优化的搅拌传质传热系统,氯化温度控制体系统,氯化控制系统和精确的终点控制手段和新颖的后处理工艺,使CPVC树脂达到同来树脂先进水平。
    用途
    ZS-601:合注塑加工的氯化聚氯乙烯树脂,用于与CPVC管道配套的弯头,三通等管接件,阀门,阀体,阀芯制品的制造,主要应用领域为:化工用耐温,耐腐蚀管道配件;冷热水用管道配件;有严格消防要求的场合用消防水管配件;油田原油集输用管配件;与PVC,ABS等树脂掺混以提高注塑产品耐温性能。
    JC-701:适合挤出加工的氯化聚氯乙烯,用于各类不同口径尺寸管道的制造,主要应用领域为:化工用耐温,耐腐蚀管道;埋地式高压电力电缆用CPVC套管;冷热水用管道;有严格消防要求的场合用消防水管;油田原油集输用管材;用作提高功能性材料耐温性或改善耐腐蚀性的改性剂;用作发泡材料。

 

国内部分PVC改性产品介绍

四川金路-超低/高聚合度PVC树脂
    超低聚合度PVC树脂聚合度350-400,特殊粘数55-59,塑化温度可降低至160-165℃,在不加任何增塑剂和加工型ACR的前提下,塑化时间可以缩短至30秒。通过转矩流变仪测试其塑化平衡扭矩仅为SG-8型树脂的70%,故其加工能耗相对于SG-8型树脂大大下降。其熔体流动性较SG-8型树脂更为优越。可以混配PVC/ABS合金用于替代ABS阻燃注塑料。同时也可以用于作为通用PVC树脂的掺混加工助剂,掺混了该树脂的SG-5和SG-8型树脂的硬制品具有塑化能耗低,塑化时间缩短,制品表面光亮等优点。
    用于SG-5树脂的掺混加工配方:平衡扭矩明显降低,塑化时间缩短,制品外表光洁度提高。该配方适用于高填充型管材。其低扭矩和容易塑化的特性也可以降低生产能耗。用于透明片加工配方:与SG-8型空白配方对比,其透明料的透光度可以提高10%-15%。用于PVC-ABS合金料配方:造粒后形成熔体流动性,力学性能都可以与ABS注塑料媲美的注塑合金料,可用于各种电子产品外壳,玩具的注塑加工。且由于PVC比例极高,一则使该合金料成本大大低于ABS注塑料;二则使该合金料的阻燃性能极佳。
    高聚合度PVC树脂聚合度2500,特性粘数180——196:其软制品具有橡胶的大部分特性,如弹性、耐疲劳性高于一般软质PVC。亚光效果好,压缩永久变形小等优点。且加工工艺比橡胶简单,被广泛用于汽车内饰材料及软管,电缆绝缘材料,建材等领域。
    一、耐高温电缆配方;二、门窗密封条配方;三、防水卷材实施配方;四、汽车镜框配方;五、车门密封条配方;六、耐油型汽车排油管配方。

医用塑料制品性能特点与分类

典型医用塑料产品介绍

医用塑料产品使用的高分子材料有90多种。塑料以其优良的性能、可靠的品质、方便的成型工艺在医疗领域获得越来越广泛的应用。典型医用塑料包括聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚四氟乙烯(PTFE)、热塑性聚氨酯(TPU)、聚碳酸酯(PC)、聚酯类(PET)等。
    医用聚氯乙烯用量占医用塑料的25%以上。该树脂成本较低、应用范围广阔、极易加工,并具有良好的耐化学药品性、力学性能和电性能,但其耐光和热稳定性差。通过加工改性的PVC塑料可广泛用来制作贮血袋、输血袋,以及血液导管、人工腹膜、心导管等制品。 
    聚乙烯包括LDPE、HDPE、UHMWPE等。LDPE主要用作和其它塑料共混生产医用包装袋以及静脉注射容器等,也可以制成耐高温消毒的医用塑料袋制品。HDPE具有良好的机械性能,可用于人工肺、人工气管、人工喉、人工肾、人工尿道、人工骨、矫形外科修补材料及一次性医疗用品等。UHMWPE具有极高的化学稳定性,耐磨性,以及生物惰性,是制造人工肺和关节的良好材料。
    医用聚丙烯应满足高纯度、无毒害、无刺激性、化学稳定性好、不降解、不引起炎症、无过敏反应、生物相溶性好、不致癌、不引起溶血和凝血等要求,并能经受环氧乙烷的消毒处理。常用于制作注射器、导管、血液吸附罐壳体、包装材料等。
   聚四氟乙烯具有抗酸抗碱、抗各种有机溶剂的特点,几乎不溶于所有的溶剂。聚四氟乙烯具有耐高低温的特点(能在 250℃至-190℃的温度下长期工作),允许骤冷骤热,或冷热交替操作;C级绝缘材料,报纸厚的一层就能阻挡1500V的高压;具有塑料中最佳的老化寿命;是固体材料中摩擦系数最低者,仅为聚乙烯的1/5;具有固体材料中最小的表面张力,不粘附任何物质;具有生理惰性,作为人工血管和脏器长期植入体内无不良反应;可以高温消毒等,适合在医用领域使用。 
    热塑性聚氨酯具有较好的透明性、高强度和撕裂性能,耐化学性和耐磨性,还具有较宽广的硬度范围、表面较光滑、抗真菌和微生物、具有较高的耐水稳定性。这些优点使得热塑性聚氨酯可作为医用管材、氧气面罩、导管、药物释放装备等。
    聚碳酸酯的典型特性是韧性、强度、刚性和耐热蒸汽消毒,这些特点使其优先选择成为血液渗析过滤器、外科工具柄和氧气罐等生产材料。聚酯具有优良的化学和物理性能,并具有对改性处理的极好的适应性。目前有多种改性PET面世,可满足医用塑料市场的不同需求。 
    医用塑料中还包括聚砜(PSF或PSU)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、 聚亚酰胺等。

医用塑料制品性能特点与分类

典型医用塑料制品的应用

医用塑料制品从大的分类而言,包括:1. 一次性医用塑料器具,如一次性使用塑料输液器、注射器、输血管、延长管、连接管引流袋等。2. 手术用塑料人体器官,体外循环接入导管、喉罩、人工肾、人工肺、人造关节等。3. 医用塑料部件,如气管、插管、导气管、血管内插管、穿刺套管,以及用于修复、护理、理疗和诊断的各种医用塑料制品。4. 医用塑料包装材料,滴眼药瓶、口服液瓶、聚氯乙烯塑料瓶、低密度聚乙烯软膏管等。5. 医用塑料制品容器,包括各种塑料便盆、冲洗盆、包装袋等。6. 临床塑料制品及耗材,包括一次性医用试管、离心管、培养皿量杯等。
    目前医用塑料产品制造技术比较成熟,应用遍及各个临床科室,根据使用性能不同可分为以下几大门类。
    通用类:输液器、注射器、留置针、真空采血器、吸痰管、吸氧管、导尿管、呼吸机联接管、吸氧面罩等。特点是:产品使用面广,全国95%以上的医院都在使用。市场用量巨大,每年几亿到几十亿的产量。
    介入类:造影导管、导引导管、气囊扩张导管。
    诊断类:消化道系统测压导管、泌尿系统—尿动力测压导管等。
    心外手术类:氧合器、动脉过滤器、管路、插管、超滤器等。
    麻醉类:气管插管、气管切开插管、喉罩等。
    血液净化类:透析器及管路等。
    其它:引流装置,齿科类,人工心脏等。
    广泛适用的原料品种与巨大的应用空间,让医用塑料市场成为既高速发展又具高竞争力热点行业。

结束语

在十二五期间,改性塑料在我国仍将具有广阔的发展前景。预计未来5-10 年内,国内改性塑料的需求增速将在10-20%左右。在国家优先鼓励发展的政策扶持下,改性塑料行业将会进入龙头崛起、产能整合、技术升级的快速发展阶段。我国改性塑料的消费增长十分迅速,改性塑料具有以下发展趋势。1、通用塑料高性能化。2、工程塑料高性能化。3、纳米复合技术应用。4、新型高效助剂开发。5、绿色环保改性塑料。