כיצד לשפר את קשיחות הפלסטיק ולהבחין בין חומרי ההקשחה הנפוצים בפלסטיקה?

פלסטיק משופר ממלא תפקיד חשוב יותר ויותר בחיים הלאומיים, וטכנולוגיית הקשחת פלסטיק תמיד הותירה עניין במחקר האקדמי ובתעשייה. היום נלמד על הקשחת פלסטיק.

שלושה גורמים המשפיעים על אפקט ההתקשות של פלסטיק

1. תכונות של שרף מטריקס

מחקרים הראו כי שיפור קשיחות שרף המטריצה ​​תורם לשיפור אפקט ההקשחה של פלסטיק מחוספס. שיפור קשיחות שרף המטריצה ​​ניתן להשיג באמצעות הדרכים הבאות:

הגדל את המשקל המולקולרי של שרף המטריצה ​​כדי לצמצם את פיזור המשקל המולקולרי; שפר את הקשיחות על ידי שליטה על התגבשותו, על גבישיותו, על גודל הגביש ועל צורתו. לדוגמה, הוספת חומר נוקלאציה ל-PP מגבירה את קצב ההתגבשות ומשפרת את הגרגירים, ובכך משפרת את קשיחות השבר.

2. מאפיינים ומינון של חומר מקשה

①. השפעת גודל החלקיקים של הפאזה המפוזרת של חומר ההקשחה – עבור פלסטיק מוקשח אלסטומר, תכונות שרף המטריצה ​​שונות, וגם הערך האופטימלי של גודל החלקיקים של הפאזה המפוזרת האלסטומר שונה. לדוגמה, גודל החלקיקים האופטימלי של גומי ב-HIPS הוא 0.8-1.3 מיקרון, גודל החלקיקים האופטימלי של ABS הוא כ-0.3 מיקרון, וגודל החלקיקים האופטימלי של ABS שעבר שינוי PVC הוא כ-0.1 מיקרון.

2. השפעת כמות חומר ההקשחה – קיים ערך אופטימלי לכמות חומר ההקשחה הנוסף, הקשור לפרמטר מרווח החלקיקים;

③. השפעת טמפרטורת המעבר לזכוכית של חומר ההקשחה - ככל שטמפרטורת המעבר לזכוכית של האלסטומר הכללי נמוכה יותר, כך אפקט ההקשחה טוב יותר;

④. השפעת חומר ההקשחה ושרף המטריצה ​​על חוזק הממשק – השפעת חוזק הקשר בממשק על אפקט ההקשחה שונה עבור מערכות שונות;
⑤. השפעת מבנה חומר הקשיח של האלסטומר - קשורה לסוג האלסטומר, מידת הקישור הצולב וכו'.

3. כוח הקישור בין שני הפאזות

לשתי הפאזות כוח קשירה טוב, שיכול להעביר ביעילות את הלחץ בין הפאזות ולצרוך יותר אנרגיה, והביצועים הכוללים של הפלסטיק ברמה המקרוסקופית טובים יותר, במיוחד שיפור חוזק הפגיעה הוא המשמעותי ביותר. בדרך כלל ניתן להבין כוח קשירה זה ככוח האינטראקציה בין שתי הפאזות. קופולימריזציה של השתל וקופולימריזציה של בלוק הן שיטות אופייניות להגברת כוח הקשירה של שתי הפאזות. ההבדל הוא שהן יוצרות קשרים כימיים באמצעות סינתזה כימית. קופולימר מסועף HIPS, ABS, קופולימר בלוק SBS, פוליאוריטן.

עבור חומרי הקשחה להקשיח פלסטיק, זוהי שיטה של ​​ערבוב פיזיקלי, אך העיקרון זהה. מערכת הערבוב האידיאלית צריכה להיות ששני הרכיבים יהיו תואמים חלקית ויוצרים פאזות נפרדות, ותהיה שכבת ממשק בין הפאזות. בשכבת הממשק, שרשראות המולקולריות של שני הפולימרים מפזרות זו את זו, וקיים מפל ריכוזים ברור. התאימות בין הרכיבים גורמת לכוח הדבקה טוב, ובכך משפרת את הדיפוזיה לפיזור הממשק ומגדילה את עובי שכבת הממשק. וזוהי טכנולוגיית המפתח של הקשחת פלסטיק והכנת סגסוגות פולימריות - טכנולוגיית תאימות פולימרים!

מהם חומרי הקשיחה הפלסטיים? כיצד לחלק?

(1) מאפייני שרף המטריצה

1. הקשחת אלסטומרים מגומי: EPR (מונומר אתילן-פרופילן-דיאן), EPDM (מונומר אתילן-פרופילן-דיאן), גומי בוטאדיאן (BR), גומי טבעי (NR), גומי איזובוטילן (IBR), גומי ניטריל (NBR) וכו'; מתאים להקשחה ושינוי של שרפי פלסטיק המשמשים;

2. הקשחת אלסטומרים תרמופלסטיים: SBS, SEBS, POE, TPO, TPV וכו'; משמשים בעיקר להקשחת פוליאולפינים או שרפים לא קוטביים, ולהקשחת פולימרים המכילים קבוצות פונקציונליות קוטביות כגון פוליאסטרים ופוליאמידים. יש להוסיף חומר קומפטיביליזציה;

3. הקשחת קופולימרים ליבה-קליפה וטרפולימרים ריאקטיביים: ACR (אקרילטים), MBS (קופולימר מתיל אקרילט-בוטדיאן-סטירן), PTW (קופולימר אתילן-בוטיל אקרילט-מתיל אקרילט) גליצידיל אקרילט), E-MA-GMA (קופולימר אתילן-מתיל אקרילט-גליצידיל מתאקרילט) וכו'; משמש בעיקר להקשחת פלסטיקה הנדסית וסגסוגות פולימר עמידות לטמפרטורות גבוהות;

4. מיזוג והקשחה של פלסטיק בעל קשיחות גבוהה: PP/PA, PP/ABS, PA/ABS, HIPS/PPO, PPS/PA, PC/ABS, PC/PBT וכו'; טכנולוגיית סגסוגת פולימר משמשת להכנתופלסטיקה הנדסית בעלת קשיחות גבוההדרך חשובה;

5. הקשחה בשיטות אחרות: הקשחה באמצעות ננו-חלקיקים (כגון ננו-CaCO3), הקשחה באמצעות שרף סארין (יונומר מתכת דופונט) וכו';

(2) בייצור תעשייתי בפועל, תהליך הקשחת הפלסטיק המעובד מחולק באופן גס למצבים הבאים:

1. קשיחות השרף הסינתטי עצמו אינה מספקת, ויש לשפר את הקשיחות כדי לענות על צרכי השימוש, כגון GPPS, PP הומופולימרי וכו';

2. לשפר באופן משמעותי את קשיחות הפלסטיק ולהשיג את הדרישות של קשיחות סופר ושימוש לטווח ארוך בסביבה בטמפרטורה נמוכה, כגון ניילון סופר קשיח;

3. לאחר שהשרף עבר שינוי על ידי מילוי וחומר מעכב בעירה, ביצועי החומר פחתו. בשלב זה, יש לבצע הקשחה יעילה.

פלסטיק לשימוש כללי מתקבל בדרך כלל על ידי פולימריזציה של רדיקלים. השרשרת הראשית והשרשראות הצדדיות של המולקולה אינן מכילות קבוצות פולריות. בעת הקשחה, הוספת חלקיקי גומי וחלקיקי אלסטומר יכולה להשיג אפקט הקשחה טוב יותר;

פלסטיקה הנדסית מתקבלת בדרך כלל על ידי פולימריזציה של עיבוי. שרשראות הצד או קבוצות הקצה של השרשרת המולקולרית מכילות קבוצות פולריות. בעת הקשחה, ניתן להוסיף חלקיקי גומי או אלסטומר פונקציונליים לקבלת קשיחות גבוהה יותר.

סוגי חומרי הקשחה לשרפים נפוצים

לסיכום, הקשחת פלסטיק חשובה באותה מידה הן עבור פלסטיק גבישי והן עבור פלסטיק אמורפי. מפלסטיק לשימוש כללי, פלסטיק הנדסי ועד פלסטיק הנדסי מיוחד, עמידות החום שלו עולה בהדרגה, וגם העלות והמחיר עולים. עמידות בחום, עמידות להזדקנות וכו' מציבות דרישות גבוהות יותר, וזהו גם מבחן גדול לטכנולוגיית שינוי והקשחת פלסטיק, והחשוב והקריטי ביותר הוא שמירה על תאימות טובה עם המטריצה ​​והרכיבים!