Polycarbonate (PC) là một trong những loại nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật đa năng nhất được sử dụng trong ống kính ô tô, thiết bị điện tử tiêu dùng, kính mắt và đồ bảo hộ. Độ bền va đập cao, độ trong suốt quang học và độ ổn định kích thước khiến PC trở thành lựa chọn lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe. Tuy nhiên, một nhược điểm nổi bật của PC là độ cứng bề mặt thấp, dẫn đến khả năng chống trầy xước và mài mòn kém, đặc biệt là trong điều kiện tiếp xúc thường xuyên hoặc mài mòn.
Vậy, làm thế nào các nhà sản xuất có thể nâng cao độ bền bề mặt của PC mà không làm giảm độ trong suốt hoặc các đặc tính cơ học của nó? Hãy cùng khám phá một loạt các giải pháp hiệu quả và kỹ thuật đã được kiểm chứng trong ngành để vượt qua những thách thức này.
Giải pháp: Kết hợp cải tiến xử lý và sửa đổi đặc tính bề mặt với công nghệ bảo vệ tiên tiến.
1. Phụ gia gốc silicon: Độ bôi trơn bên trong
Việc bổ sung các phụ gia silicon hiệu suất cao, chẳng hạn như polydimethylsiloxane (PDMS) hoặc các hạt masterbatch gốc siloxane như Dow MB50-001, Wacker GENIOPLAST và SILIKE Silicone Masterbatch LYSI-413, vào công thức polycarbonate (PC) có thể cải thiện đáng kể hiệu suất của vật liệu. Bằng cách sử dụng các phụ gia này ở mức tải trọng 1-3%, bạn có thể giảm hiệu quả hệ số ma sát, giúp cải thiện cả khả năng chống trầy xước và độ bền mài mòn.
Lợi ích chính: Các chất phụ gia silicone này, với vai trò là chất phụ gia và chất điều chỉnh quá trình gia công PC, không chỉ duy trì độ trong suốt quang học của PC mà còn tăng cường khả năng bôi trơn bề mặt. Điều này giúp giảm đáng kể hư hỏng bề mặt trong quá trình tiếp xúc mài mòn, từ đó kéo dài tuổi thọ sản phẩm.
Mẹo thực tế: Để đảm bảo hiệu suất tối ưu, điều cần thiết là phải đạt được độ phân tán thích hợp thông qua quá trình đùn trục vít đôi, giúp ngăn ngừa hiện tượng tách pha và tối đa hóa lợi ích của các chất phụ gia.
Công ty TNHH Công nghệ SILIKE Thành Đô là nhà cung cấp hàng đầu của Trung Quốcphụ gia silicon cho nhựa biến tínhCông ty cung cấp các giải pháp sáng tạo được thiết kế để nâng cao hiệu suất và chức năng của nhiều loại vật liệu nhựa. Một trong những sản phẩm nổi bật của họ làHạt nhựa tổng hợp silicon SILIKE LYSI-413,Công thức viên nén hiệu quả cao chứa 25% polyme siloxane trọng lượng phân tử cực cao được phân tán trong polycarbonate (PC). Phụ gia gốc silicon này đặc biệt hiệu quả cho các hệ thống nhựa tương thích với PC. Nó cải thiện các đặc tính gia công và chất lượng bề mặt bằng cách tăng cường độ chảy của nhựa, tạo điều kiện cho quá trình điền đầy và tháo khuôn, giảm mô-men xoắn của máy đùn, giảm hệ số ma sát và mang lại khả năng chống mài mòn và chống bám bẩn vượt trội. Ngoài ra, hỗn hợp masterbatch gốc siloxane này còn có chức năng như một phụ gia chống trầy xước, là giải pháp tuyệt vời để tăng khả năng chống trầy xước của các sản phẩm PC và cuối cùng là cải thiện hiệu suất và độ bền tổng thể của chúng.
2. Lớp phủ cứng có thể đóng rắn bằng tia UV với công nghệ nano
Sử dụng lớp phủ cứng gốc siloxane hoặc lớp phủ hữu cơ-vô cơ lai tiên tiến (ví dụ: Momentive SilFORT AS4700 hoặc DuraShield của PPG). Các lớp phủ này đạt độ cứng lên đến 7H-9H, cải thiện đáng kể khả năng chống trầy xước.
Kết hợp lớp phủ có thể đóng rắn bằng tia UV với các hạt nano (ví dụ: silica hoặc zirconia) để tăng cường khả năng chống mài mòn.
Lợi ích: Tạo lớp màng bảo vệ chống trầy xước, hóa chất và sự suy giảm của tia UV, lý tưởng cho các ứng dụng quang học và ô tô.
Ứng dụng: Sử dụng phương pháp phủ nhúng, phủ phun hoặc phủ chảy để có độ dày đồng đều (5-10 µm).
3. Gia cố nanocomposite
Thêm các chất độn nano như nanosilica, alumina hoặc graphene oxide (0,5-2% theo trọng lượng) vào ma trận PC. Các chất này làm tăng độ cứng bề mặt và cải thiện khả năng chống mài mòn mà không ảnh hưởng đáng kể đến độ trong suốt nếu kích thước hạt <40 nm.
Ví dụ: Các nghiên cứu cho thấy 1% nanosilica trong PC có thể cải thiện khả năng chống mài mòn của Taber lên 20-30%.
Mẹo: Sử dụng chất tương thích (ví dụ, chất kết hợp silan) để đảm bảo phân tán đồng đều và tránh kết tụ.
4. Hỗn hợp PC cho hiệu suất cân bằng
Pha trộn PC với PMMA (10-20%) để tăng cường độ cứng bề mặt hoặc với PBT để cải thiện độ bền và khả năng chống mài mòn. Các hỗn hợp này cân bằng khả năng chống trầy xước với độ bền va đập vốn có của PC.
Ví dụ: Hỗn hợp PC/PMMA với 15% PMMA có thể tăng độ cứng bề mặt trong khi vẫn giữ được độ trong suốt cho ứng dụng hiển thị.
Thận trọng: Tối ưu hóa tỷ lệ pha trộn để tránh làm giảm độ ổn định nhiệt hoặc độ bền của PC.
5. Kỹ thuật cải tiến bề mặt tiên tiến
Xử lý Plasma: Áp dụng công nghệ lắng đọng hơi hóa học tăng cường plasma (PECVD) để phủ một lớp phủ mỏng, cứng như silicon oxynitride (SiOxNy) lên bề mặt PC. Phương pháp này cải thiện khả năng chống trầy xước và chống mài mòn.
Kết cấu bằng tia laser: Tạo kết cấu ở cấp độ vi mô hoặc nano trên bề mặt PC để giảm diện tích tiếp xúc và giảm thiểu trầy xước, cải thiện độ bền thẩm mỹ.
Lợi ích: Kết cấu có thể giảm tới 40% các vết xước có thể nhìn thấy trong các ứng dụng tiếp xúc nhiều.
6. Kết hợp phụ gia để tạo nên sự hiệp lực
Kết hợp phụ gia silicone với các phụ gia chức năng khác như bột vi mô PTFE (polytetrafluoroethylene) (0,5-1%) để tạo hiệu ứng hiệp đồng. PTFE tăng cường khả năng bôi trơn, trong khi silicone cải thiện khả năng chống mài mòn.
Ví dụ: Hỗn hợp gồm 2% hỗn hợp silicon và 0,5% PTFE có thể giảm tỷ lệ mài mòn tới 25% trong các ứng dụng trượt.
7. Điều kiện xử lý tối ưu:
Sử dụng hỗn hợp cắt cao để phân tán đều phụ gia và chất độn. Duy trì nhiệt độ xử lý PC (260-310°C) để tránh phân hủy.
Sử dụng các kỹ thuật đúc chính xác (ví dụ, đúc phun với khuôn đánh bóng) để giảm thiểu các khuyết tật bề mặt có thể gây trầy xước.
Ủ các bộ phận đúc ở nhiệt độ 120-130°C để giảm ứng suất bên trong, cải thiện hiệu suất chống mài mòn lâu dài.
Innovation Watch: Lớp phủ tự phục hồi và DLC đang phát triển
Các công nghệ mới nổi như lớp phủ tự phục hồi (dựa trên hóa học polyurethane hoặc siloxane) và lớp phủ carbon giống kim cương (DLC) mang đến những giải pháp bền bỉ cho các ứng dụng PC siêu bền và chịu va đập cao. Mặc dù vẫn còn đắt đỏ đối với các sản phẩm đại trà, những công nghệ này hứa hẹn sẽ được ứng dụng trong lĩnh vực điện tử cao cấp, ô tô và hàng không vũ trụ.
Phương pháp tiếp cận được đề xuất để đạt hiệu suất tối ưu trong kỹ thuật nhiệt dẻo
Đối với các nhà sản xuất đang tìm kiếm giải pháp thực tế, có thể mở rộng để cải thiện độ bền bề mặt PC, chúng tôi khuyến nghị:
1)Phụ gia Silicone UHMW 2% để bôi trơn bên trong
2) Lớp phủ UV gốc Siloxane + 1% Nano Silica để tăng độ cứng bề mặt
3) Tạo kết cấu siêu nhỏ bằng phương pháp đúc laser để che đi các vết xước
Phương pháp ba hướng này mang lại sự cân bằng giữa hiệu quả về chi phí, khả năng tương thích xử lý và hiệu suất, khiến nó trở nên lý tưởng cho các sản phẩm thường xuyên sử dụng và đòi hỏi tính thẩm mỹ lâu dài.
Đã được chứng minh trong ngành
Theo báo cáo năm 2024 của MarketsandMarkets, thị trường lớp phủ cứng toàn cầu dự kiến sẽ vượt quá 1,3 tỷ đô la vào năm 2027, nhờ nhu cầu ngày càng tăng đối với nhựa chống trầy xước trong màn hình ô tô, thiết bị di động và ống kính quang học. Các nhà điều chế và pha chế vật liệu tích hợp các chất phụ gia đa chức năng và chất độn nano đang có vị thế tốt để dẫn đầu thế hệ sản phẩm bền vững tiếp theo dựa trên PC.
Bạn đã sẵn sàng nâng cấp nhựa kỹ thuật như PC của mình để có khả năng chống trầy xước và mài mòn tốt hơn chưa?
Khám phá SILIKEphụ gia nhựacác giải pháp nâng cao khả năng xử lý và tính chất bề mặt để đáp ứng nhu cầu về độ bền của bạn.
For further information, please visit our website at www.siliketech.com, or contact us at Tel: +86-28-83625089 or via email at amy.wang@silike.cn. we provide giải pháp xử lý nhựa hiệu quả.
Thời gian đăng: 02-07-2025
