Поликарбонат (ПК) — один из самых универсальных конструкционных термопластиков, используемых в автомобильных линзах, потребительской электронике, очках и защитной экипировке. Высокая ударопрочность, оптическая прозрачность и размерная стабильность делают его идеальным материалом для применения в сложных условиях. Однако общеизвестным недостатком ПК является низкая твёрдость поверхности, что приводит к низкой стойкости к царапинам и износу, особенно при частом контакте или абразивном воздействии.
Итак, как производители могут повысить долговечность поверхности ПК, не жертвуя при этом его прозрачностью или механическими свойствами? Давайте рассмотрим ряд эффективных решений и проверенных в отрасли методов для решения этих проблем.
Решение: Объединить усовершенствования обработки и модификации свойств поверхности с передовыми технологиями защиты.
1. Добавки на основе силикона: внутренняя смазывающая способность
Добавление высокоэффективных силиконовых добавок, таких как полидиметилсилоксан (ПДМС) или мастербатчи на основе силоксана, такие как Dow MB50-001, Wacker GENIOPLAST и SILIKE Silicone Masterbatch LYSI-413, в составы поликарбоната (ПК) может значительно улучшить эксплуатационные характеристики материала. Использование этих добавок в концентрации 1–3% позволяет эффективно снизить коэффициент трения, что повышает как устойчивость к царапинам, так и износостойкость.
Основные преимущества: Эти силиконовые добавки, используемые в качестве технологических добавок и модификаторов для ПК, не только сохраняют оптическую прозрачность ПК, но и повышают смазывающую способность поверхности. Это значительно снижает повреждение поверхности при абразивном воздействии и, в конечном итоге, увеличивает срок службы изделия.
Практический совет: для обеспечения оптимальной производительности важно добиться надлежащей дисперсии с помощью двухшнековой экструзии, которая помогает предотвратить разделение фаз и максимально увеличивает преимущества добавок.
Chengdu SILIKE Technology Co., Ltd. — ведущий китайский поставщиксиликоновые добавки для модифицированных пластмассКомпания предлагает инновационные решения, направленные на повышение производительности и функциональности различных пластиковых материалов. Один из их выдающихся продуктов —SILIKE Силиконовый мастербатч LYSI-413,Высокоэффективная гранулированная формула, содержащая 25% сверхвысокомолекулярного силоксанового полимера, диспергированного в поликарбонате (ПК). Эта добавка на основе силикона особенно эффективна для систем смол, совместимых с ПК. Она улучшает технологические свойства и качество поверхности за счет повышения текучести смолы, облегчения заполнения и извлечения из формы, снижения крутящего момента экструдера, снижения коэффициента трения и обеспечения превосходной стойкости к царапинам и истиранию. Кроме того, эта мастербатч на основе силоксана выполняет функцию противоцарапательной добавки, что делает ее отличным решением для повышения стойкости к царапинам изделий из ПК и, в конечном итоге, улучшения их общих характеристик и долговечности.
2. Твердые покрытия, отверждаемые УФ-излучением, с использованием нанотехнологий
Наносите современные твёрдые покрытия на основе силоксана или гибридные органо-неорганические (например, Momentive SilFORT AS4700 или DuraShield от PPG). Эти покрытия обладают твёрдостью по карандашной шкале до 7H–9H, что значительно повышает устойчивость к царапинам.
Включайте в состав УФ-отверждаемых покрытий наночастицы (например, диоксид кремния или диоксид циркония) для дальнейшего повышения стойкости к истиранию.
Преимущество: обеспечивает защитный барьер от царапин, воздействия химикатов и ультрафиолетового излучения, идеально подходит для оптических и автомобильных применений.
Нанесение: Для достижения равномерной толщины (5–10 мкм) используйте метод погружения, распыления или струйного полива.
3. Нанокомпозитное армирование
Добавляйте в матрицу ПК нанонаполнители, такие как нанокремний, оксид алюминия или оксид графена (0,5–2% по весу). Они повышают твёрдость поверхности и износостойкость, не влияя существенно на прозрачность, если размер частиц <40 нм.
Пример: исследования показывают, что 1% нанокремнезема в ПК может повысить стойкость к истиранию по Таберу на 20–30%.
Совет: используйте компатибилизаторы (например, силановые связующие агенты), чтобы обеспечить равномерное распределение и избежать агломерации.
4. Комбинации ПК для сбалансированной производительности
Смешивайте ПК с ПММА (10–20%) для повышения твёрдости поверхности или с ПБТ для повышения прочности и износостойкости. Эти смеси обеспечивают баланс между стойкостью к царапинам и ударопрочностью ПК.
Пример: смесь ПК/ПММА с 15% ПММА может повысить твердость поверхности, сохраняя при этом прозрачность для дисплеев.
Внимание: Оптимизируйте пропорции смешивания, чтобы не ухудшить термическую стабильность или прочность ПК.
5. Современные методы модификации поверхности
Плазменная обработка: применение плазменно-химического осаждения из газовой фазы (PECVD) для нанесения тонких твёрдых покрытий, таких как оксинитрид кремния (SiOxNy), на поверхности ПК. Это повышает устойчивость к царапинам и износостойкость.
Лазерное текстурирование: создание микро- или наномасштабных текстур на поверхности ПК для уменьшения площади контакта и устранения царапин, что повышает эстетическую долговечность.
Преимущество: Текстурирование может уменьшить видимые царапины до 40% в условиях интенсивного контакта.
6. Комбинации добавок для синергии
Комбинируйте силиконовые добавки с другими функциональными добавками, такими как микропорошки ПТФЭ (политетрафторэтилена) (0,5–1%), для достижения синергетического эффекта. ПТФЭ улучшает смазывающую способность, а силикон — износостойкость.
Пример: смесь 2% силиконового мастербатча и 0,5% ПТФЭ может снизить износ на 25% в скользящих узлах.
7. Оптимизированные условия обработки:
Используйте высокосдвиговое компаундирование для равномерного распределения добавок и наполнителей. Поддерживайте температуру обработки ПК (260–310 °C) во избежание деградации.
Используйте методы точного литья (например, литье под давлением с использованием полированных форм), чтобы свести к минимуму дефекты поверхности, которые могут привести к появлению царапин.
Отжиг формованных деталей при температуре 120–130 °C позволяет снять внутренние напряжения и повысить износостойкость.
Обзор инноваций: самовосстанавливающиеся и DLC-покрытия набирают популярность
Новые технологии, такие как самовосстанавливающиеся покрытия (на основе полиуретана или силоксана) и покрытия на основе алмазоподобного углерода (DLC), предлагают перспективные решения для сверхпрочных и часто используемых ПК-приложений. Хотя для продуктов массового рынка эти технологии пока еще слишком дороги, они перспективны в сфере элитной электроники, автомобилестроения и аэрокосмической промышленности.
Рекомендуемый подход к достижению оптимальных характеристик при работе с конструкционными термопластами
Производителям, ищущим практичное масштабируемое решение для повышения долговечности поверхности ПК, мы рекомендуем:
1)2% сверхвысокомолекулярная силиконовая добавка для внутренней смазываемости
2) УФ-покрытие на основе силоксана + 1% нанокремнезема для твердости поверхности
3) Микротекстурирование с помощью лазерной формовки для скрытия царапин
Этот трехсторонний подход обеспечивает баланс между экономической эффективностью, совместимостью с процессами обработки и производительностью, что делает его идеальным для изделий, подвергающихся ежедневному износу и требующих долговечной эстетики.
Проверено в отрасли
Согласно отчёту MarketsandMarkets за 2024 год, объём мирового рынка твёрдых покрытий к 2027 году, по прогнозам, превысит 1,3 млрд долларов США, что обусловлено растущим спросом на устойчивые к царапинам пластики для автомобильных дисплеев, мобильных устройств и оптических линз. Разработчики рецептур материалов и компаундов, использующие многофункциональные добавки и нанонаполнители, занимают лидирующие позиции в производстве прочных поликарбонатных изделий нового поколения.
Готовы ли вы улучшить устойчивость своих инженерных пластиков, таких как ПК, к царапинам и износу?
Исследуйте SILIKEдобавка к пластикурешения, которые улучшают обработку и свойства поверхности, отвечая вашим требованиям к долговечности.
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 эффективные решения по переработке пластмасс.
Время публикации: 02 июля 2025 г.
