Polycarbonate (PC) là một trong những loại nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật đa năng nhất, được sử dụng trong thấu kính ô tô, thiết bị điện tử tiêu dùng, kính mắt và thiết bị bảo hộ. Độ bền va đập cao, độ trong suốt quang học và độ ổn định kích thước khiến nó trở nên lý tưởng cho các ứng dụng đòi hỏi khắt khe. Tuy nhiên, một nhược điểm nổi tiếng 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 ảnh hưởng đến độ trong suốt hoặc các đặc tính cơ học của nó? Hãy cùng khám phá một loạt các giải pháp hiệu quả và các kỹ thuật đã được ngành công nghiệp kiểm chứng để vượt qua những thách thức này.
Giải pháp: Kết hợp các cải tiến về quy trình xử lý và điều chỉnh đặc tính bề mặt với các công nghệ bảo vệ tiên tiến.
1. Phụ gia gốc silicon: Chất bôi trơn bên trong
Việc kết hợp các chất phụ gia silicone hiệu suất cao, chẳng hạn như polydimethylsiloxane (PDMS) hoặc các chất tạo màu 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 chất phụ gia này ở mức độ 1-3%, bạn có thể giảm hiệu quả hệ số ma sát, từ đó cải thiện cả khả năng chống trầy xước và độ bền mài mòn.
Lợi ích chính: Các chất phụ gia silicon này, với vai trò là chất phụ gia và chất điều chỉnh trong quá trình xử lý PC, không chỉ giúp duy trì độ trong suốt quang học của PC mà còn tăng cường độ bôi trơn bề mặt. Điều này dẫn đến giảm đáng kể hư hại bề mặt trong quá trình tiếp xúc mài mòn, cuối cùng giúp cải thiện tuổi thọ sản phẩm.
Mẹo thực tế: Để đảm bảo hiệu suất tối ưu, điều cần thiết là đạt được sự phân tán thích hợp thông qua quá trình ép đùn trục vít đôi, giúp ngăn ngừa sự tách pha và tối đa hóa lợi ích của các chất phụ gia.
Công ty TNHH Công nghệ Chengdu SILIKE là nhà cung cấp hàng đầu của Trung Quốc về...Phụ gia silicon cho nhựa biến tínhCông ty này cung cấp các giải pháp sáng tạo được thiết kế để nâng cao hiệu suất và chức năng của nhiều loại vật liệu nhựa khác nhau. Một trong những sản phẩm nổi bật của họ là...Hạt nhựa silicone SILIKE LYSI-413,Một công thức dạng hạt hiệu quả cao chứa 25% polyme siloxan có trọng lượng phân tử cực cao phân tán trong polycarbonate (PC). Phụ gia gốc silicon này đặc biệt hiệu quả đối với các hệ nhựa tương thích với PC. Nó cải thiện các đặc tính xử lý và chất lượng bề mặt bằng cách tăng cường khả năng chảy của nhựa, tạo điều kiện thuận lợi cho việc điền đầy và tách khuôn, giảm mô-men xoắn của máy đùn, giảm hệ số ma sát và mang lại khả năng chống trầy xước và mài mòn vượt trội. Ngoài ra, hạt nhựa gốc siloxan này còn hoạt động như một chất phụ gia chống trầy xước, làm cho nó trở thành một giải pháp tuyệt vời để tăng khả năng chống trầy xước của các sản phẩm PC và cuối cùng cải thiện hiệu suất và độ bền tổng thể của chúng.
2. Lớp phủ cứng đóng rắn bằng tia cực tím sử dụng công nghệ nano
Sử dụng các lớp phủ cứng gốc siloxan tiên tiến hoặc lớp phủ hữu cơ-vô cơ lai (ví dụ: Momentive SilFORT AS4700 hoặc DuraShield của PPG). Các lớp phủ này đạt độ cứng bút chì lên đến 7H-9H, cải thiện đáng kể khả năng chống trầy xước.
Kết hợp các lớp phủ đóng rắn bằng tia cực tím với các hạt nano (ví dụ: silica hoặc zirconia) để tăng cường hơn nữa khả năng chống mài mòn.
Lợi ích: Tạo lớp màng bảo vệ chống trầy xước, hóa chất và sự xuống cấp do tia cực tím, lý tưởng cho các ứng dụng quang học và ô tô.
Ứng dụng: Sử dụng phương pháp nhúng, phun hoặc phủ chảy để đạt được độ dày đồng đều (5-10 µm).
3. Gia cường bằng vật liệu nanocomposite
Thêm các chất độn nano như nanosilica, alumina hoặc oxit graphene (0,5-2% theo trọng lượng) vào ma trận PC. Chúng 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 nhỏ hơn 40 nm.
Ví dụ: Các nghiên cứu cho thấy 1% nanosilica trong PC có thể cải thiện khả năng chống mài mòn Taber lên 20-30%.
Mẹo: Sử dụng chất tương hợp (ví dụ: chất liên kết silan) để đảm bảo phân tán đồng đều và tránh vón cục.
4. Sự pha trộn PC cho hiệu suất cân bằng
Pha trộn PC với PMMA (10-20%) để tăng 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 các ứng dụng màn hình.
Lưu ý: Tối ưu hóa tỷ lệ pha trộn để tránh ảnh hưởng đến độ ổn định nhiệt hoặc độ bền của PC.
5. Các kỹ thuật cải tiến bề mặt
Xử lý bằng plasma: Áp dụng phương pháp lắng đọng hơi hóa học tăng cường plasma (PECVD) để tạo ra các lớp phủ mỏng, cứng như silicon oxynitride (SiOxNy) trên bề mặt PC. Điều này giúp cải thiện khả năng chống trầy xước và mài mòn.
Khắc họa tiết bằng laser: Tạo các họa tiết siêu nhỏ hoặc nano trên bề mặt PC để giảm diện tích tiếp xúc và làm mờ các vết xước, cải thiện độ bền thẩm mỹ.
Lợi ích: Việc tạo bề mặt nhám có thể giảm tới 40% các vết xước nhìn thấy được trong các ứng dụng tiếp xúc nhiều.
6. Sự kết hợp bổ sung để tạo ra hiệu quả hiệp đồng
Kết hợp chất phụ gia silicone với các chất phụ gia chức năng khác như bột siêu mịn 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% hạt nhựa silicone và 0,5% PTFE có thể giảm tỷ lệ mài mòn đến 25% trong các ứng dụng trượt.
7. Điều kiện xử lý tối ưu:
Sử dụng phương pháp trộn tốc độ cao để phân tán đồng đều các chất phụ gia và chất độn. Duy trì nhiệt độ xử lý PC (260-310°C) để tránh hư hỏng.
Sử dụng các kỹ thuật tạo hình chính xác (ví dụ: ép phun với khuôn được đánh bóng) để giảm thiểu các khuyết tật bề mặt có thể gây ra trầy xước.
Ủ nhiệt các chi tiết đúc ở nhiệt độ 120-130°C để giảm ứng suất bên trong, cải thiện hiệu suất chống mài mòn lâu dài.
Điểm nổi bật của đổi mới: Lớp phủ tự phục hồi và DLC đang lên ngôi.
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 các giải pháp bền vững cho các ứng dụng PC siêu bền, chịu được tiếp xúc nhiều. Mặc dù vẫn còn quá đắt đỏ đối với các sản phẩm thị trường đại chúng, những công nghệ này cho thấy tiềm năng trong lĩnh vực điện tử cao cấp, ô tô và hàng không vũ trụ.
Phương pháp được khuyến nghị để đạt hiệu suất tối ưu trong nhựa nhiệt dẻo kỹ thuật
Đối với các nhà sản xuất đang tìm kiếm một giải pháp thiết thực, có khả năng mở rộng để cải thiện độ bền bề mặt PC, chúng tôi khuyên dùng:
1)Phụ gia silicone UHMW 2% giúp bôi trơn bên trong.
2) Lớp phủ UV gốc Siloxan + 1% Nano Silica để tăng độ cứng bề mặt
3) Tạo vân bề mặt siêu nhỏ bằng phương pháp đúc laser để che giấu vết xước
Cách tiếp cận ba hướng này mang lại sự cân bằng giữa hiệu quả chi phí, khả năng tương thích xử lý và hiệu suất, lý tưởng cho các sản phẩm chịu được sự hao mòn hàng ngày và yêu cầu 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, được thúc đẩy bởi nhu cầu ngày càng tăng đối với nhựa chống trầy xước trong màn hình ô tô, thiết bị di động và thấu kính quang học. Các nhà sản xuất 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 PC bền bỉ tiếp theo.
Bạn đã sẵn sàng nâng cao khả năng chống trầy xước và mài mòn cho các loại nhựa kỹ thuật như PC chưa?
Khám phá SILIKEchất phụ gia nhựaCác giải pháp giúp nâng cao khả năng xử lý và đặc tính 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 Các giải pháp xử lý nhựa hiệu quả.
Thời gian đăng bài: 02-07-2025
