Технические решения для промышленности
Закрыть
Технические решения для промышленности
Технологии

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 44

12 ноября 2020
Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 44

В термопластах пластинчатые частицы талька имеют тенденцию ориентироваться вдоль линий потока во время формования, что приводит к повышенной жесткости и температуре теплового отклонения (HDT) получаемого полипропиленового композита. Благодаря такой ориентации влияние талька на свойства при растяжении минимально. По мере уменьшения размера частиц талька растягивающее напряжение незначительно увеличивается. Первоначальным минералом, используемым для усиления полипропилена, был асбест, однако ввиду того, что асбест стали подозревать в провоцировании ряда заболеваний, в том числе онкологических, ученые стали быстро искать замену. Тальк был впервые использован в гомополимере полипропилена в 1960-х годах для изготовления деталей автомобилей. Одно из первых основных применений было в деталях кожухов и лопастей вентиляторов. В середине 1970-х сополимеры, армированные тальком, заменили штампованные металлические детали в приборах, таких как корпуса насосов, ванны для стиральных машин и вращающиеся корзины.

В середине 1970-х годов тонкодисперсный тальк использовался в термопластичных компаундах для замены ABS и ABS смесей в лицевых панелях и защитных пластинах из-за более низких затрат и возможности проходить новый автомобильный краш-тест со скоростью около 10 км/ч. В конце 1980-х японцы начали использовать ультратонкий тальк для повышения жесткости ударопрочных сополимеров и композитов для бамперов, приборных панелей и других автомобильных компонентов. Основное применение талька в полипропилене и его сополимерах – увеличение жесткости соединения. Количество талька, используемого в компаунде, напрямую влияет на получаемый уровень жесткости. Добавление 20% талька к гомополимеру с модулем упругости при изгибе 200 Kpsi (1382 МПа) увеличит жесткость примерно до 400 Kpsi (2764 МПа), тогда как 40% талька увеличит жесткость до 600 Kpsi (4146 МПа). Подобные изменения отмечены в ударных сополимерах и высококристаллическом полипропилене. Пластичность конкретного талька, используемого в составе, способствует полученному уровню жесткости. Тальк, который имеет большое соотношение размеров (отношение длины к толщине) или является макрокристаллическим, например, из месторождения в Италии или из обогащенного продукта из штата Вермонт или Канады, будет иметь большую жесткость при данной нагрузке, чем микрокристаллический продукт из месторождений Монтаны или Китая.

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 44

Было проведено немало исследований, где отмечались разница в жесткости, прочности, цвете, длительном старении и ударных характеристиках с учетом гранулометрического состава образцов микрокристаллического и макрокристаллического талька схожего размера в одном и том же полимере при определенном содержании. Размер частиц имеет большое влияние на ударную вязкость и некоторое влияние на модуль упругости при изгибе, который немного увеличивается с уменьшением размера частиц. Поскольку температура теплового отклонения тесно связана с жесткостью композита, она увеличивается с увеличением содержания талька в полипропилене. Повышенная температура теплового искажения означает, что деталь можно использовать при более высокой рабочей температуре без размягчения. Представляя собой прерывистую фазу в полимерной матрице, тальк, как и другие минералы, снижает ударную вязкость полимера. Исследования показали, что сополимер средней ударной вязкости с крупными частицами талька обычно разрушается хрупким образом, а тот же сополимер, но с мелким тальком в составе, приводит к пластическому разрушению компаунда. Также обращалось внимание и на растяжение полимера во время разрушения пластичного образца. Максимальный размер или самая крупная частица талька напрямую влияет на уровень ударных характеристик конкретного полимера.

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 44

В приложениях с высокой ударопрочностью, таких как ударные сополимеры или термопластичные компаунды, требуется тальк с очень мелким размером, чтобы минимизировать неблагоприятное влияние материала на ударную вязкость. Выбор крупности талька особенно важен для получения пластичного разрушения при ударе при низкой температуре. Составитель смеси часто имеет возможность использовать более гибкий полимер и более крупный тальк или более жесткий полимер и более мелкий тальк для достижения заданного баланса жесткости и ударопрочности. Относительная стоимость талька и полимера определяет окончательный выбор. Добавление талька к ударопрочному сополимеру увеличивает жесткость. По мере использования более тонкого талька баланс жесткости и ударопрочности может быть улучшен. Это хорошо видно в сравнении с типичным балансом свойств нескольких различных технических смол. Добавление более мелкого талька может привести к тому, что сополимер полипропилена получит те свойства, которые ранее были получены только с техническими смолами. Дополнительным преимуществом от добавления талька к полипропилену является уменьшение усадки формы. Степени усадки пресс-формы при сравнении ударопрочного сополимера и гомополимера с тальком и без него и ABS показывают, что компаунды с тальком демонстрируют лучшие характеристики. При загрузке 30% тальк снижает усадку формы на 39% в ударном сополимере и на 57% в гомополимере. Это уменьшение усадки пресс-формы можно использовать для минимизации изменений размеров пресс-формы, вызванных заменами полимеров.

Добавление талька к полипропилену снижает коэффициент теплового расширения примерно на 50% в диапазоне температур от +50 до 150 °C при 30% загрузке. Эффект не зависит от степени измельчения талька. Добавление талька к полипропилену, по-видимому, не оказывает значительного влияния на скорость течения расплава. Из-за своего более высокого удельного веса (2,78 против 0,91–0,94 для ненаполненного полипропилена) тальк вызывает небольшое увеличение измеряемой текучести расплава из-за увеличения плотности расплава полимера. Последние тенденции в отрасли заключаются в увеличении расхода расплава для улучшения скорости заполнения форм. По мере увеличения текучести расплава полимера рабочий сдвиг уменьшается. Диспергирование талька в смолах с высокой текучестью расплава (50 г / 10 мин и выше) может быть выполнено с помощью конструкций шнеков, которые увеличивают перемешивание со сдвигом. Обычно одношнековые экструдеры не обеспечивают достаточного усилия сдвига для диспергирования талька в смолах с высокой текучестью расплава. Тальк действует как зародышеобразователь в кристаллических полимерах. Он не так эффективен, как некоторые химические добавки, но увеличивает температуру кристаллизации.

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 44

Температура кристаллизации гомополимера полипропилена увеличивается с увеличением концентрации талька. Для увеличения кристалличности обычно используют очень мелкий микрокристаллический тальк с большой площадью поверхности. Добавление талька к полипропилену всегда увеличит кристалличность полимера. Происхождение тальковой руды, используемой в полипропилене, будет иметь значительное влияние на цвет и характеристики длительного старения композита. Были проведены многочисленные тесты для определения переменных в тальке, которые способствуют этой разнице. Похоже, что химический состав поверхности талька может приводить к взаимодействиям тальк-полимер и тальк-стабилизатор, которые могут вызывать обесцвечивание и деполимеризацию при длительном тепловом (при температуре +150–160 °C) старении. Высокое содержание железа в тальке также может отрицательно повлиять на уровень производительности. Долговременная стабильность тальк-полимерного композита в печи может повлиять на его стоимость, определяя количество и тип используемого стабилизатора. Используя соотношение 2:1 стабилизатора DSTDP / затрудненного фенола, можно спрогнозировать стоимость и содержание на основе используемой тальковой руды. Более низкие концентрации талька дают лучшие результаты выдержки в печи. Более крупные частицы талька дают лучшие характеристики старения, чем мелкие частицы.

Полипропилен, его сополимеры и ПП композиты. Часть 44

Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.

комментарии
Комментариев нет

Прежде, чем Вы сможете добавить свой комментарий, он будет проверен администратором.
вернуться назад