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塑料取代一些产品的传统应用材料,是趋势还是偶然?
阅读 510 次  发布于:2017/10/9

2017-10-07 中科快讯 中科大塑聚

 

塑料制品最早诞生于20 世纪初,人类历史上第一个合成树脂诞生,并实现工业化生产,从此拉开了人造合成树脂和塑料加工业发展的序幕。催化剂的发明、工程塑料的开发合成为塑料制品加工业的飞速发展创造了条件,如今塑料制品已经成为人们生活中不可或缺的重要部分,且随着家用电器、汽车、工程、建筑、房地产行业等行业的发展,塑料行业的市场规模、发展速度也在加快,由于塑料具有一系列优良性能及其成本优势,下游行业中“以塑代木”、“以塑代钢”的趋势越来越明显,使其应用越来越广泛。


 
汽车部件的更替

雾霾、节能减排及更加严格的油耗法规,使国内外车企们都不遗余力地开发汽车轻量化技术。众所周知,汽车轻量化主要体现在汽车优化设计、合金材料及非金属材料应用上,其依次为汽车的轻量化减重10%~15%、30%~40%、45%~55%。而由于工程塑料等非金属材料的“减重”效果明显,如今越来越多的汽车部件开始采用工程塑料替代金属制件。

汽车部件逐渐采用工程塑料替代金属制件

smart forvision 概念车采用的是巴斯夫的全塑料轮毂,其重量与普通轮毂相比可减轻30% 以上(每车减轻12~20kg),在提高燃油经济性的同时也增强了空气动力学和碰撞安全性能。全塑轮毂使用LFT,与金属制造的相比具有优异的综合性能。每只轮子不但减轻了3kg,还对于提高乘坐舒适性和燃油经济性有着重要的意义。LFT 突出的优点是:刚度和强度高,减振回弹性好、耐热、抗蠕变、尺寸稳定,使用寿命长。

近日,日本京都大学联合汽车零部件供应商也开发了一种从木浆中提取的轻质高强度新型材料—纤维素纳米纤维,这一方法是将经过化学处理的木浆揉进塑料,同时分解成纳米纤维。这种取材木浆的新材料的重量仅有钢材的五分之一,强度却是钢材的五倍。目前,京都大学与汽车零部件生产商正致力于开发一款使用纤维素纳米纤维制造的零部件的原型车,此次开发预计将于2020年完成。

纤维素纳米纤维塑质材料



 
智能手机新花样

智能手机屏幕上覆有玻璃基板,以保护屏幕免受外来冲击,而且玻璃透明无色,不会影响显示器的颜色呈现,但玻璃基板无法弯折、容易碎裂,便不适用于可折叠式智能手机的发展。用透明塑料薄膜取代玻璃基板,但是塑料薄膜虽然能够弯折,却硬度不够,无法为屏幕提供足够保护。

可折叠式智能手机概念图


有“南韩麻省理工学院”之称的KAIST,便研发出一种新型塑料薄膜。KAIST新材料工程系教授BaeByeong-soo宣布开发出的可挠式硬镀膜技术,可解决塑料硬度不够的难题。硅氧烷聚合物的硬度类似玻璃,又像塑料一样有弹性。他们用向内对折的显示器测试,发现新材质硬度达到9H,可以弯折20万次以上。教授表示,此种材质也能用于向外对折的屏幕。预料此技术将会加快可折叠智能手机的问世速度。



 
安全轻便啤酒包装

说到啤酒包装,多数人脑海中浮现的是各种各样的玻璃瓶和易拉罐瓶。长期以来,啤酒的包装主要以玻璃瓶为主,尤其在我国,玻璃啤酒瓶的使用率达90%以上。不过之前日本三菱树脂株式会社就宣布与麒麟啤酒有限公司合作开发专门用来装啤酒的1升容量的塑料瓶

玻璃瓶虽能很好地保持啤酒的口味,但是存在易碎、不易运输、保存等一些缺点,因此,这些年,一直在努力寻找新型包装材料,以替代传统的玻璃瓶。用铝箔制成的易拉罐透明性不好,且包装成本太高,所以一些啤酒生产商就瞄准了塑料包装材料。

塑料具有重量轻、强度好、易加工、易回收等特点。三菱合作开发的这些瓶子内壁存在涂层,防止塑料包装的化学成分与啤酒发生作用。这种塑料瓶将能防止啤酒跑气,啤酒的味道也会和玻璃包装的无异。塑料瓶内壁的涂层也加强了其密封性能。

基于玻璃啤酒瓶容易破碎引发安全问题的考虑,一些体育赛事已经规定了使用塑料瓶来装啤酒,比如伦敦奥运会期间就使用了塑料啤酒瓶。


木塑代替传统木材

随着我国新型城镇化建设的不断推进,坚持走集约、节能、生态的可持续发展道路俨然成为一项重大而紧迫的任务。作为一种节能、环保、循环、低碳的新型材料,木塑复合材料(WPC)及其产品与木材相比,具有可抗强酸碱、耐水、耐腐蚀等优良性能,并且其不繁殖细菌,不易被虫蛀、不长真菌,且使用寿命长,可达50年以上,从而也在木材应用市场夺得一席之地。

木塑复合材料应用于家居

从参与北京奥运会场馆建设,到生态木地板、木门窗、桌凳等家居装修的应用,到如今成为现代园林景观工程中的首选材料。木塑材料已逐渐取代传统木材,成为家居装饰、场馆景区建设的“新宠”。



趋势?偶然?

塑料按用途可将其分类为工程塑料、通用塑料和特种塑料。在塑料市场的良好发展中,工程塑料功不可没。近年来,工程塑料成为塑料工业增长最快的材料,根据市场调研机构Research and Markets报道,至2020年,全球工程塑料市场预计将达970亿美元。2015-2020年期间,这一市场的复合年增长率将达7.6%,亚太将是重要的市场推动力。中国拥有最大的市场份额,是亚太地区增长速度位居第二的区域市场。

应用增长、技术进步、亚太地区需求迅速提升,这都推动着全球工程塑料市场的需求,工程塑料在多个行业中均有使用。因为工程塑料出色的机械性能和耐热性能,在很多应用中,这类塑料已经取代了木材、金属等传统工程材料除了强度和其他性能卓越外,工程塑料还具备一个特点:容易生产。因此,工程塑料在部分领域内越来越多地取代传统应用材料,这也将引导市场进一步走向产品创新和材料开发。 

虽然个别塑料应用在不同的代金属个案中有着不完全一样的诱因,一般而言以工程塑料替代金属可归纳为以下的好处:



 减轻重量 -代金属塑料的比重大部份在1.7 以下。比钢及质轻的金属如铝等更轻。一般来说,使用碳纤维增强的塑料在减重上的效果更明显。
耐化学性 -较高的耐化学性让 塑料件比金属更可抵抗锈蚀、雨水、清洁剂等物质。
节省成本 -不单比较部件成本,在整体系统的成本效益上,塑料件可能有助整合数个组件,减少部件数目和组装工序,或在注塑时着色以减少金属件的抛光及上色等成本。
适合更复杂部件 -当部件的复杂度提高,塑料部件比金属件的工序和成本上升较缓和。
增加设计自由度 -塑料件更能胜任生产形状复杂的设计,设计自由度更高,更可加强品牌或产品的独特性。
降低废品率 -使用塑料时可降低多重工序及回料使用都有助减少废品率。
吸声减震 -塑料件对缓和震动及降低噪音较有效,让产品的使用更安静更耐用。


文章来源:荣格塑料工业