Поликарбонат (ПК) — один из наиболее универсальных конструкционных термопластов, используемых в автомобильных линзах, бытовой электронике, очках и защитной экипировке. Его высокая ударопрочность, оптическая прозрачность и стабильность размеров делают его идеальным для сложных применений. Однако известным недостатком ПК является низкая твердость поверхности, что приводит к плохой устойчивости к царапинам и износу, особенно при частом контакте или абразивном воздействии.
Итак, как производители могут повысить износостойкость поверхности поликарбоната, не ухудшая его прозрачность или механические свойства? Давайте рассмотрим ряд эффективных решений и проверенных в отрасли методов для преодоления этих проблем.
Решение: Сочетание усовершенствований в процессе обработки и модификации свойств поверхности с передовыми технологиями защиты.
1. Присадки на основе силикона: Внутренняя смазывающая способность
Включение высокоэффективных силиконовых добавок, таких как полидиметилсилоксан (PDMS) или силоксановые мастербатчи, например Dow MB50-001, Wacker GENIOPLAST и SILIKE Silicone Masterbatch LYSI-413, в составы поликарбоната (ПК) может значительно улучшить характеристики материала. Использование этих добавок в количестве 1-3% позволяет эффективно снизить коэффициент трения, что улучшает как устойчивость к царапинам, так и износостойкость.
Основные преимущества: Эти силиконовые добавки, используемые в качестве технологических добавок и модификаторов для поликарбоната, не только сохраняют оптическую прозрачность поликарбоната, но и повышают его смазывающие свойства. Это приводит к значительному снижению повреждений поверхности при абразивном воздействии, что в конечном итоге увеличивает срок службы изделия.
Практический совет: Для обеспечения оптимальной эффективности крайне важно добиться надлежащего диспергирования с помощью двухшнековой экструзии, что помогает предотвратить расслоение фаз и максимально использовать преимущества добавок.
Компания Chengdu SILIKE Technology Co., Ltd является ведущим китайским поставщикомсиликоновые добавки для модифицированных пластмассКомпания предлагает инновационные решения, разработанные для повышения производительности и функциональности различных пластмассовых материалов. Одним из их выдающихся продуктов являетсяСиликоновая мастербатча SILIKE LYSI-413,Высокоэффективная гранулированная композиция, 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, повышая текучесть смолы, облегчая заполнение и извлечение из формы, снижая крутящий момент экструдера, уменьшая коэффициент трения и обеспечивая превосходную устойчивость к царапинам и истиранию. Кроме того, эта мастербатч на основе силоксана действует как противоцарапающаяся добавка, что делает ее отличным решением для повышения устойчивости изделий из ПК к царапинам и, в конечном итоге, улучшения их общих характеристик и долговечности.
2. УФ-отверждаемые твердые покрытия с использованием нанотехнологий
Нанесите усовершенствованные твердые покрытия на основе силоксана или гибридные органическо-неорганические покрытия (например, Momentive SilFORT AS4700 или DuraShield от PPG). Эти покрытия достигают твердости по карандашному методу до 7H-9H, значительно повышая устойчивость к царапинам.
Для дальнейшего повышения износостойкости следует использовать УФ-отверждаемые покрытия с наночастицами (например, диоксидом кремния или диоксидом циркония).
Преимущество: Обеспечивает защитный барьер от царапин, химических веществ и ультрафиолетового излучения, идеально подходит для применения в оптической и автомобильной промышленности.
Применение: Для получения равномерной толщины (5-10 мкм) используйте метод погружения, распыления или нанесения методом наплавления.
3. Нанокомпозитное армирование
Добавьте в матрицу поликарбоната нанонаполнители, такие как нанокремнезем, оксид алюминия или оксид графена (0,5-2% по весу). Они повышают твердость поверхности и улучшают износостойкость, не оказывая существенного влияния на прозрачность, если размер частиц <40 нм.
Пример: Исследования показывают, что 1% нанокремнезема в поликарбонате может повысить износостойкость по методу Табера на 20-30%.
Совет: Используйте компатибилизаторы (например, силановые связующие агенты), чтобы обеспечить равномерное распределение и избежать агломерации.
4. Смешанные режимы работы ПК для сбалансированной производительности
Для повышения твердости поверхности смешайте поликарбонат с полиметилметакрилатом (ПММА) (10-20%) или с полибутилентерефталатом (ПБТ) для повышения прочности и износостойкости. Эти смеси обеспечивают баланс между устойчивостью к царапинам и присущей поликарбонату ударной прочностью.
Пример: Смесь поликарбоната и полиметилметакрилата с содержанием полиметилметакрилата 15% может повысить твердость поверхности, сохраняя при этом прозрачность, что полезно для применения в дисплеях.
Внимание: Оптимизируйте соотношение компонентов смеси, чтобы избежать ухудшения термической стабильности или прочности поликарбоната.
5. Передовые методы модификации поверхности
Плазменная обработка: Применение плазменно-усиленного химического осаждения из газовой фазы (PECVD) для нанесения тонких твердых покрытий, таких как оксинитрид кремния (SiOxNy), на поверхности поликарбоната. Это улучшает устойчивость к царапинам и износостойкость.
Лазерная текстуризация: создание микро- или нанотекстур на поверхности поликарбоната для уменьшения площади контакта и рассеивания царапин, что повышает эстетическую износостойкость.
Преимущество: Текстурирование позволяет уменьшить видимые царапины до 40% в местах интенсивного контакта.
6. Аддитивные комбинации для достижения синергии
Для достижения синергетического эффекта силиконовые добавки следует сочетать с другими функциональными добавками, такими как микропорошки ПТФЭ (политетрафторэтилена) (0,5-1%). ПТФЭ повышает смазывающие свойства, а силикон улучшает износостойкость.
Пример: Смесь из 2% силиконовой мастербатчи и 0,5% ПТФЭ может снизить износ на 25% в скользящих механизмах.
7. Оптимизированные условия обработки:
Для равномерного распределения добавок и наполнителей используйте высокоскоростное компаундирование. Поддерживайте температуру обработки поликарбоната (260-310°C) во избежание его деградации.
Для минимизации дефектов поверхности, которые могут привести к появлению царапин, следует применять методы высокоточного формования (например, литье под давлением с использованием полированных форм).
Отжиг формованных деталей при температуре 120-130 °C позволяет снять внутренние напряжения и улучшить износостойкость в долгосрочной перспективе.
Обзор инноваций: самовосстанавливающиеся и DLC-покрытия набирают популярность.
Новые технологии, такие как самовосстанавливающиеся покрытия (на основе полиуретана или силоксана) и алмазоподобные углеродные (DLC) покрытия, предлагают перспективные решения для сверхпрочных, подверженных частому прикосновению изделий из ПК. Хотя для массового рынка эти технологии по-прежнему слишком дороги, они демонстрируют потенциал в сфере элитной электроники, автомобильной промышленности и аэрокосмической отрасли.
Рекомендуемый подход для достижения оптимальных характеристик в производстве конструкционных термопластов
Производителям, ищущим практичное и масштабируемое решение для повышения износостойкости поверхности поликарбоната, мы рекомендуем:
1)2% силиконовая присадка сверхвысокой молекулярной массы для улучшения внутренних смазочных свойств.
2) УФ-покрытие на основе силоксана + 1% нанокремнезема для повышения твердости поверхности.
3) Микротекстурирование методом лазерного формования для маскировки царапин
Этот комплексный подход, состоящий из трех составляющих, обеспечивает баланс между экономичностью, совместимостью с технологиями и производительностью, что делает его идеальным для изделий, подвергающихся ежедневному износу и требующих долговечного эстетического вида.
Проверено в отрасли
Согласно отчету MarketsandMarkets за 2024 год, прогнозируется, что к 2027 году объем мирового рынка твердых покрытий превысит 1,3 миллиарда долларов, чему способствует растущий спрос на устойчивые к царапинам пластмассы в автомобильных дисплеях, мобильных устройствах и оптических линзах. Производители и компаундировщики материалов, использующие многофункциональные добавки и нанонаполнители, имеют хорошие возможности для того, чтобы возглавить разработку следующего поколения долговечных изделий на основе поликарбоната.
Готовы улучшить характеристики ваших инженерных пластиков, таких как поликарбонат, обеспечив им повышенную устойчивость к царапинам и износу?
Изучите SILIKEдобавка к пластмассамрешения, улучшающие технологические и поверхностные свойства для соответствия 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 для переработки пластмасс.
Дата публикации: 02.07.2025
