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功能高分子材料发展潜力大
发布时间:2006-09-21 16:23:13  来源: 作者:



     功能高分子材料可分为结构型和复合型两种:结构型是指材料的功能来源于聚合物本身的结构,如导电高分子聚苯胺、天然抗菌高分子壳聚糖等;复合型是指利用功能体填充塑料或聚合物制造的功能性塑料,如阻隔塑料、阻燃塑料、抗菌塑料、磁性塑料以及导电和抗静电塑料等。

抗菌高分子材料

  抗菌高分子材料有抗菌塑料、抗菌纤维等材料,可抑制和杀死附着的细菌、真菌、霉菌等微生物,广泛应 用于食品包装、家电制造、居室、卫生洁具、日用品、办公用品、公共设施、服装、工业滤材等领域。抗菌高分子材料按照所添加的抗菌剂类型和材料来源可分为有机类、无机类和天然类,抗菌剂的添加量一般为0.1%-2%。

  近年来,日本抗菌高分子材料发展位居前列,其无机抗菌剂年产量在900t左右,年销售额约60亿日元;抗菌塑料年产量约7.4万t,抗菌制品年销售额约6000亿日元。

  2005年我国抗菌剂的产量约500t,进口100t,出口50t,表观消费量为550t。国内抗菌塑料产销量约6万t,抗菌制品产值达540亿元。目前我国抗菌材料的产业化取得了很大进展,中科院理化所研发出独特的抗菌母粒应用技术,经北京崇高纳米科技有限公司深度开发和产业化后,已达到国际先进水平。生产抗菌剂和抗菌母粒的主要厂家还有西安康旺公司、交大晶宇公司、广州擎天公司、海尔科化公司、鞍山裕原公司等。

 目前我国产业发展中的主要障碍是部分制品企业缺乏诚信,如果国家不加强市场规范和标准执行力度,行业的发展将会受到制约和损害。预计未来几年,我国抗菌塑料制品的需求发展空间是目前产销量的10倍。

 磁性高分子材料

  磁性塑料主要是指以塑料或橡胶为粘合剂制成的磁体,是20世纪70年代发展起来的一种新型高分子功能材料。磁性塑料具有密度小、耐冲击强度大的特点,其制品可进行切割、切削、钻孔、焊接、层压和压花等加工,使用中不碎裂。它可采用一般塑料通用的加工方法(如注射、模压、挤出等)进行加工,对电磁设备的小型化、轻量化、精密化和高性能化起着关键作用。

  全球磁性塑料的产量以每年10%-14%的速度递增。铁氧体磁性塑料、粘结NdFeB、粘结稀土材料是磁性塑料的主要品种,其中产量增长最快的是各向同性粘结NdFeB材料。

  近几年开发的稀土类磁性塑料产量还比较小,如美国的稀土类磁性塑料约占其磁性塑料总量的10%,日本则仅占1.4%,但发展速度极快。与传统的烧结型稀土磁体相比,稀土类磁性塑料虽然磁强度和耐热性稍差,但成型性及力学性能优异,组装和使用方便,废品率低。

  我国的磁性塑料发展较晚,20世纪80年代初从国外引进电冰箱门封条生产线后,国内开始研制。应用较多的是铁氧体磁性塑料和稀土类磁性塑料,使用的树脂主要有尼龙6、尼龙66、CPE、PE、PP、EVA、EPS、热固性树脂等。随着生产技术的日趋完善,磁性塑料正以其特有的优势广泛应用于电子、电气、仪器、仪表、通讯、文教、医疗卫生及日常生活中的诸多领域,产量和需求量不断增加,具有很大的发展潜力。

  阻燃高分子材料

 将复合阻燃剂与塑料进行共混改性可以获得阻燃塑料。阻燃塑料主要用于家电、电子、通讯等领域,其中电子电气行业有15%以上的塑料件要求使用阻燃塑料。

  目前世界阻燃技术主要是以添加溴类阻燃剂为主,十溴二苯醚是最主要的品种。这种阻燃剂含溴量高,分解温度高于350℃,与各种高聚物的分解温度相匹配,添加量小,阻燃效果好。2005年10月15日欧盟《电子电气设备中危害物质禁用指令》(RoHS指令)正式豁免了十溴二苯醚,使得这个用量最大的溴系阻燃剂品种得以继续使用。世界阻燃剂生产情况见表1。

  近年世界阻燃剂产量在无机阻燃剂的应用中,以水镁石为原料制备氢氧化镁阻燃剂的发展十分迅速。氢氧化镁的生产有两种方法——卤水合成法以及利用天然水镁石通过精选、粉碎、后处理的直接生产法。水镁石的结构与氢氧化镁相似,与卤水合成法相比生产成本低廉,但需要通过微粒化处理及表面处理。目前世界上已探明的水镁石储量最大的矿藏在我国辽宁宽甸,已探明储量1000万t,这从原料供应上为国内发展水镁石直接法生产氢氧化镁打下了良好基础。

 1999-2004年我国阻燃剂年均消费增长率达15%左右,远高于全球平均水平。2005年全国阻燃剂需求量将达到17万t以上,预计2010年为20万t。目前我国阻燃剂的生产企业有70多家,产品以氢氧化铝、氢氧化镁等无机体系为主,占总产量的50%-60%。发展无卤、高效、低烟、低毒的新型阻燃剂是当今阻燃剂的发展方向,如非卤化高效能的无机阻燃抑烟剂、多功能低毒稳定的磷系阻燃剂以及膨胀型阻燃体系等。

  阻隔塑料

  阻隔塑料是指能够有效阻止O2、CO2等物质渗透的材料,主要应用于塑料包装、汽车燃油箱和用于贮运化学试剂及剧毒农药等的大型中空包装桶等。采用阻隔型包装膜可以延长食品保质期和货架寿命。对碳氢化合物具有高阻隔性的塑料燃油箱能够满足日趋严格的汽车排放控制标准。

   阻隔塑料可通过两种或两种以上树脂共混得到,也可以在制品成型时(如多层复合成型)实现,材料中含有尼龙、乙烯-乙烯醇共聚树脂(EVOH)、纳米层状硅酸盐等高阻隔性材料。

   目前,我国各种食品包装膜的消费量约80万t,为阻隔塑料的发展提供了很大的市场空间。近年来,饮料用瓶主要朝着3层或5层等多层结构的复合PET瓶方向发展,阻隔性能越来越高。由于我国啤酒的产量位居世界第一,高阻隔PET啤酒瓶的市场前景广阔。PET多层复合瓶由于阻隔性能优异,也已经开始包装化妆品等芳香产品。

  导电和抗静电高分子材料

  导电和抗静电高分子材料包括导电塑料、导电橡胶、导电薄膜、导电纤维、导电涂料和导电粘合剂等。目前我国导电和抗静电高分子材料的研发主要集中在复合型材料上。复合型的导电和抗静电高分子材料由通用高分子材料通过填充导电填料或填加抗静电剂加工而成,在用于静电防护、静电消除、电磁波屏蔽、发热体等方面已实现了商品化。炭黑填充型导电塑料是当前用途最广、用量最大的导电塑料,但其主要缺点是色彩单一。抗静电剂的发展趋势是耐久耐热、功能性强、适用面广和品种系列化。美国是目前生产抗静电剂最多的国家,有200多个产品牌号,消费量达到1万t以上。

智能高分子材料

   智能高分子材料能够感知和接受外部环境的信息,如声、光、电、磁、酸碱度、温度、力等,并可根据环境变化自动改变自身形态。智能高分子材料同时具有传感、控制及驱动三重功能,广泛用于医疗器材、压电膜、触角传感器等产品中,在一些新兴领域具有广阔的发展空间。随着微电子技术、计算机技术和自动控制技术的发展和进步,尤其是智能控制和人工智能走向实用化,智能高分子材料的种类和产品会日益增多,应用会更加广泛。

信息来源:《中国化工信息》周刊

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