1. Pendahuluan
Plastik rekayasa, seperti poliamida (PA), polikarbonat (PC), polybutylene terephthalate (PBT), dan polifenilen sulfida (PPS), adalah kelas termoplastik yang menunjukkan kekuatan superior, resistansi panas, dan daya tahan. Terlepas dari keunggulan mereka, keterbatasan yang melekat seperti kerapuhan, kemampuan terbakar, dan kemampuan proses yang buruk dalam kondisi tertentu membatasi aplikasi mereka. Untuk mengatasi keterbatasan ini, berbagai teknik modifikasi telah dikembangkan. Ini termasuk pencampuran dengan polimer lain, menggabungkan pengisi atau bala bantuan, menerapkan perawatan kimia, dan menggunakan aditif untuk menyesuaikan sifat untuk persyaratan penggunaan akhir tertentu.
2. Teknik dan Strategi Modifikasi
2.1. Penguatan dengan serat atau pengisi
Plastik Teknik yang Menguat Dengan bahan seperti serat kaca, serat karbon, atau nano-lempung secara signifikan meningkatkan kekuatan mekanik dan stabilitas dimensi. PA yang diperkuat serat kaca, misalnya, menunjukkan kekuatan dan kekakuan tarik yang ditingkatkan, membuatnya cocok untuk aplikasi yang mengandung beban. Serat karbon, meskipun lebih mahal, menawarkan rasio kekuatan terhadap berat dan konduktivitas listrik yang luar biasa. Nanofiller, seperti silikat berlapis dan graphene, memberikan perbaikan pada konten pengisi yang jauh lebih rendah, mempengaruhi stabilitas termal dan sifat penghalang.
2.2. Modifikasi Retardancy Api
Plastik teknik sering membutuhkan sifat penghambat api untuk aplikasi dalam elektronik dan interior otomotif. Retardants api terhalogenasi konvensional digantikan oleh alternatif ramah lingkungan seperti senyawa berbasis fosfor, sistem intumescent, dan nanocomposites. Misalnya, menambahkan grafit yang dapat diperluas dan amonium polifosfat ke poliamida dapat mencapai peringkat UL-94 V-0 sambil mempertahankan integritas mekanik.
2.3. Dampak dan ketangguhan peningkatan
Banyak plastik teknik pada dasarnya rapuh pada suhu rendah. Agen pengerasan seperti elastomer (mis., EPDM, SEBS) atau partikel core-shell dimasukkan untuk meningkatkan resistensi dampak. Pengubah ini bekerja dengan menyerap energi dan memulai beberapa geser yang dihasilkan selama dampak, sehingga meningkatkan daktilitas tanpa mengorbankan resistensi termal secara signifikan.
2.4. Peningkatan stabilitas termal dan UV
Penstabil Thermal (mis., Fenol terhambat, fosfit) dan peredam UV (mis., Benzotriazol, penstabil cahaya amina terhambat) ditambahkan ke plastik rekayasa yang digunakan di lingkungan luar atau suhu tinggi. Aditif ini mencegah pemotongan rantai dan degradasi oksidatif, memperpanjang masa pakai komponen yang terpapar panas atau sinar matahari.
2.5. Modifikasi berbasis bio dan hijau
Dengan meningkatnya fokus pada keberlanjutan, plastik teknik berbasis bio seperti asam polylactic (PLA) sedang dimodifikasi untuk meningkatkan kinerjanya. Teknik termasuk pencampuran dengan polimer yang tangguh, menambahkan serat alami (mis., Rami, Kenaf), atau ekstrusi reaktif dengan ekstender rantai untuk meningkatkan ketahanan panas dan daya tahan.
3. Peningkatan Kinerja
3.1. Sifat mekanik
Plastik teknik yang dimodifikasi menunjukkan peningkatan yang nyata dalam kekuatan tarik, resistensi dampak, dan perilaku kelelahan. Misalnya, PBT yang diperkuat serat gelas dapat menahan beban yang lebih tinggi dan tegangan berulang tanpa kegagalan.
3.2. Sifat termal
Konduktivitas termal, suhu defleksi panas (HDT), dan titik leleh dapat disesuaikan melalui pengisi dan aditif. PPS yang dimodifikasi dengan boron nitride menunjukkan peningkatan konduktivitas termal, ideal untuk heat sink dan rumah elektronik.
3.3. Sifat listrik
Dalam aplikasi yang membutuhkan isolasi atau konduktivitas terkontrol, plastik yang dimodifikasi dengan agen antistatik, karbon hitam, atau polimer konduktif digunakan. Misalnya, PC-ABS campuran dengan nanotube karbon menawarkan perlindungan pelepasan elektrostatik pada perangkat elektronik yang sensitif.
3.4. Resistensi kimia dan cuaca
Aditif seperti fluoropolimer atau agen kopling silan meningkatkan inertness kimia dan mengurangi penyerapan kelembaban. Penstabil dan antioksidan UV membantu mempertahankan penampilan dan fungsionalitas dalam kondisi luar ruangan.
3.5. Kemampuan proses
Perilaku aliran yang lebih baik, kemampuan cetakan, dan stabilitas termal selama pemrosesan dicapai melalui pengubah reologi dan alat bantu pemrosesan, memungkinkan geometri bagian yang kompleks dan kualitas produksi yang konsisten.
4. Bidang Aplikasi
4.1. Industri otomotif
Plastik rekayasa yang dimodifikasi digunakan dalam komponen di bawah tutup, panel tubuh, dan bagian interior. PA diperkuat dengan serat kaca menggantikan bagian logam, mengurangi berat kendaraan dan konsumsi bahan bakar. Campuran PC penahan api digunakan untuk sistem pencahayaan dan dasbor.
4.2. Listrik dan Elektronik
Plastik kinerja tinggi seperti PPS dan PBT, dimodifikasi dengan penghambat api dan penstabil termal, digunakan dalam konektor, papan sirkuit, dan rumah. Stabilitas dimensi dan sifat isolasi listrik sangat penting dalam lingkungan miniatur dan intensif panas.
4.3. Barang konsumen
Plastik yang dikeraskan dan distabilkan UV digunakan dalam alat-alat listrik, peralatan, dan barang olahraga. ABS yang dimodifikasi dampak populer di cangkang helm dan perlengkapan pelindung, sedangkan PC yang tahan gores digunakan dalam kacamata dan layar.
4.4. Medis dan perawatan kesehatan
Teknik plastik yang dimodifikasi untuk resistensi sterilisasi dan biokompatibilitas, seperti PPSU dan PEI, digunakan dalam instrumen bedah, perangkat diagnostik, dan alat gigi. Formulasi bebas aditif dan rendah sangat penting untuk aplikasi sensitif.
4.5. Konstruksi dan Penggunaan Industri
Plastik yang dimodifikasi menawarkan ketahanan korosi, isolasi termal, dan integritas struktural dalam konstruksi. Polyolefin dan poliester yang diperkuat GF digunakan dalam pipa, panel, dan bagian mesin yang terpapar bahan kimia dan tegangan beban.
5. Tantangan dan prospek masa depan
Terlepas dari keunggulan mereka, plastik teknik yang dimodifikasi menghadapi tantangan seperti biaya material yang tinggi, masalah daur ulang, dan dampak lingkungan dari aditif tertentu. Pengembangan plastik teknik yang diturunkan dan sepenuhnya didaur ulang adalah arah utama di masa depan. Bahan pintar dengan penyembuhan diri, memori bentuk, dan sifat adaptif mewakili perbatasan berikutnya. Inovasi dalam pemrosesan reaktif, nanoteknologi, dan desain material yang dipandu oleh pembelajaran mesin diharapkan untuk mempercepat evolusi plastik teknik yang berkinerja tinggi dan berkelanjutan.
