שוב עליית מחיר ה-POE?

בהיותו אחד מחומרי ההקשחה הנפוצים, דינמיקה זו ללא ספק גורמת לכאבי ראש לחברות שינוי חומרים. חוזק וקשיחות הם שני מדדי ביצועים מכניים חשובים, ולכן שינוי חומרי הקשחה פלסטיים היה כיוון מרכזי בשינוי חומרים, וכיום חוזק וקשיחות הם שני מדדי ביצועים מכניים חשובים, ולכן שינוי חומרי הקשחה פלסטיים היה כיוון מרכזי בשינוי חומרים, וכיום הוספת חומר הקשחה היא עדיין האמצעי הישיר והיעיל ביותר להקשיח חומרים.

אז בנוסף לשימוש בהקשחת אלסטומר, אילו אפשרויות נוספות? היום אני לוקח אתכם לארגון, שינוי הקשחה, מהם הרעיונות האפשריים.

חומרי הקשחה נפוצים ניתנים לחלוקה לשתי קטגוריות: חומרי הקשחה פעילים וחומרי הקשחה לא פעילים. אלו הם חומרים ששרשראות המולקולריות שלהם מכילות קבוצות פעילות שיכולות להגיב עם שרף המטריצה, מה שיכול ליצור מבנה רשת ולהגדיל חלק מה... חומרי הקשחה לא מגיבים הם סוג של חומרי הקשחה התואמים היטב לשרף הבסיס, אך אינם משתתפים בתגובה הכימית. חומרי הקשחה לא מגיבים הם סוג של חומרי הקשחה התואמים היטב לשרף הבסיס, אך אינם משתתפים בתגובה הכימית.

חומרי הקשחה אלסטומריים

כמעט כל החומרים הגמישים יכולים לשמש כחומרי הקשחה לחומרים שבירים, המפתח הוא התאימות בין הרכיבים הרב-פאזיים, רק מערכת הקשחה תאימות טובה תשיג את מטרת ההקשחה הנדרשת, אחרת זה לא יעיל. מקשים אלסטומריים נפוצים מסווגים לפי טמפרטורת המעבר הזכוכיתי הגבוהה או הנמוכה שלהם.

(1) שרף עמיד בפני פגיעות גבוהות
כגון פוליאתילן כלורי (CPE), קופולימר מתיל מתאקרילט-בוטדיאן-סטירן (MBS), קופולימר אקרילט (ACR), קופולימר בלוק סטירן-בוטדיאן (SBS), SBS מוקשה (SEBS), POE, EVA וכו'.
(2) גומי עמיד בפני פגיעות גבוהות
כגון גומי אתילן-פרופילן (EPR), EPDM, NBR, NR, SBR, BR, CR וכו'.
בנוסף, אם משתמשים ב-TPU כחומר הקשחה עבור PA66, חוזק הפגיעה המחורץ של הקומפוזיט PA66/TPU משתפר באופן משמעותי, ותכונות המתיחה של הקומפוזיט יורדות רק במעט. התכונות המכניות מגיעות למיטב יכולתן כאשר כמות ה-TPU הנוספת היא 5%. הגבישיות יורדת ב-50%, דבר המצביע על כך שלמערכת יש אפקט הקשחה ברור על PA66.

סיווג לפי מבנה פנימי של אלסטומר.

(1) סוג אלסטומר שנקבע מראש
מדובר בפולימרים בעלי מבנה ליבה-קליפה, עם ליבה אלסטומרית רכה ופולימר עם קליפה בטמפרטורת מעבר זכוכיתית גבוהה. כגון MBS, ACS, MABS וכו'.
(2) סוג אלסטומר לא מוגדר מראש
זהו פולימר נטו, ושינוי ההשפעה שלו משתנה על ידי מנגנון פעולה של ממס, כגון CPE, EVA וכו'.
(3) סוג אלסטומר מעבר

המבנה הוא בין אלסטומר קבוע מראש לבין אלסטומר שאינו קבוע מראש, כגון ABS וכו'.

חומרים קשיחים ומחוספסים

חומרי הקשחה קשיחים אנאורגניים (RIF), בעיקר חומרי מילוי אנאורגניים עדינים במיוחד וחומרי מילוי מיוחדים.

מילוי אנאורגני דק במיוחד מתייחס לגודל חלקיקים שבין 0.1-5 מיקרומטר. אפקט השינוי של מילוי כזה עם הגדלת תוספת המילוי, חוזק המתיחה וחוזק הפגיעה של מערכת הערבוב יורדים בצורה חלקה, ללא שינוי או עלייה קלה, בעוד שתכונות אחרות ממשיכות לעלות.

חומרי מילוי מיוחדים כוללים סיבי-על (CF), חומרי מילוי מחטים/כדוריות, מלחי מתכות אלקליות ומינרלים נדירים של מתכות אדמה ועוד.

סיבי-על כגון סיבי פחמן, סיבי בורון, סיבי קוורץ, סיבים אורגניים, ננו-צינוריות פחמן וסוגי קשקשים שונים. פיזור סיבי-על בפולימרים חייב להתבצע בשיטות ספציפיות וממוקדות יחסית.

חומר מילוי דמוי מחט כגון וולסטוניט דמוי מחט, בעל אפקט הקשחה מסוים.

באופן כללי, הוא מטופל בחומר צימוד סילאן או בחומר צימוד מורכב למשך 10-15 דקות בטמפרטורה של 50-80 מעלות צלזיוס, וכמות התוספת המומלצת היא 10-15%. לוולאסטוניט ללא טיפול אין אפקט הקשחה.
חומרי המילוי הכדוריים כוללים מיקרו-כדורים מזכוכית, מיקרו-כדורים חלולים מזכוכית, חרוזי וולסטוניט, חרוזי פלסטיק, חרוזי קרמיקה וכו'.

מלחי מתכות אדמה אלקליות מכילים בעיקר בריום סולפט, כמות המילוי נעה בטווח רחב, וחוזק הפגיעה של חומר המילוי משתפר בדרגות שונות, בתוספת של כ-60%, חוזק הפגיעה מגיע לשיא.
מינרלי אדמה נדירה הם בעיקר תחמוצות אדמה נדירה, תרכובות אלקיל אדמה נדירה ומלחי אדמה נדירה, כגון תחמוצת רובידיום ופלואוריד צריום. מנגנון ההתקשות של מינרלי אדמה נדירה קשור בדרך כלל להתגרענות שלהם, כלומר אדמה נדירה משמשת כחומרי התגרענות כדי לשפר את המבנה הגבישי של מערכת ההתקשות ולהשיג את מטרת ההתקשות. משמש בעיקר בהקשחת פולימרים גבישיים, כגון PP, PA, POM וכו'.

(2) חומרים אורגניים קשיחים ומחוספסים (ROF)
כמוPMMA, PP, PS, MMA/S ו-SAN, וכו'. עם הפונקציה הכפולה של הקשחה וחיזוק, ההשפעה של הקשחה וחיזוק היא פרבולית.

עקרון הקשחה
כאשר חומר פולימרי נתון לעומס פגיעה כאשר החומר ניזוק (שבר), גודל הקשיחות שלו תלוי בגודל אנרגיית הפגיעה הנספגת על ידי החומר וביכולתו להתנגד להתפשטות סדקים. אז כיצד חומרי החיזוק והמטריצה ​​ממלאים תפקיד בהקשחה בפולימרים?

1. מנגנון הקשחת אלסטומר

אלסטומר סופג אנרגיה ישירות, וכאשר הדגימה נפגעת, נוצרים סדקים קטנים. כאשר חלקיקי הגומי חוצים את שני גדות הסדק, הגומי חייב להימתח כדי לפתח סדק. תהליך העיוות של הגומי סופג אנרגיה רבה, ובכך מגדיל את חוזק הפגיעה של הפלסטיק.

2. תורת התשואה

חוזק פגיעות גבוה של פלסטיק מחוספס מגומי נובע בעיקר מעיוותים רבים של שרף המטריצה. הסיבה לעיוות שרף המטריצה ​​היא שמקדם ההתפשטות התרמית ויחס פואסון של הגומי גדולים יותר מאלה של הפלסטיק. בשלב הקירור בתהליך היציקה, התכווצות תרמית ותהליך העיוות מתרחשים מתח הידרוסטטי של המטריצה ​​הסובבת, מה שגורם לנפח החופשי של שרף המטריצה ​​להגדלה, הפחתת טמפרטורת המעבר הזכוכיתי שלו, קל לייצר עיוות פלסטי ולשפר את הקשיחות. קל לייצר עיוות פלסטי ולשפר את הקשיחות. מצד שני, זה נגרם על ידי השפעת ריכוז המתח של חלקיקי הגומי.

3. תיאוריית פיצוח הליבה

גרגירי גומי משמשים כנקודות ריכוז מאמצים, ויוצרים מספר רב של סדקים קטנים במקום כמה גדולים, ונדרשת יותר אנרגיה כדי להרחיב מספר רב של סדקים קטנים מאשר כדי להרחיב כמה גדולים. במקביל, שדות המאמצים של מספר רב של סדקים קטנים מתערבים זה בזה, מחלישים את המאמצים המובילים להתפתחות סדקים, מה שבתורו מאט את התפתחות הסדק ומוביל לסיום הסדקים.

4. תיאוריית דפוסי כסף מרובים

בשל המספר הגבוה במיוחד של חלקיקי גומי בפלסטיק המוקשח, מספר רב של ריכוזי מאמץ מפעילים מספר רב של דפוסי כסף, אשר יכולים לפזר כמות גדולה של אנרגיה. חלקיקי הגומי הם גם מסיימים של פס כסף, והחלקיקים הקטנים אינם יכולים לסיים את פס הכסף.

5. תיאוריית פס גזירה כסוף

זוהי תיאוריה חשובה המקובלת בדרך כלל בתעשייה. ניסויים רבים הראו כי מנגנון דפורמציה של פולימר מורכב משני תהליכים: האחד הוא תהליך דפורמציה של גזירה והשני הוא תהליך גלי כסף. תהליך הגזירה כולל גם דפורמציה מפושטת של גזירה וגם היווצרות של רצועות גזירה מקומיות. דפורמציה של גזירה היא רק שינוי בצורת האובייקט, אנרגיית הלכידות בין המולקולות וצפיפות האובייקט נשארת כמעט ללא שינוי. תהליך פסי הכסף, לעומת זאת, גורם לצפיפות האובייקט לרדת משמעותית. מצד אחד, ישנם חללים בגוף גרגיר הכסף, דבר המצביע על כך שגרגיריות הכסף גרמה נזק מסוים לחומר, שהוא מבשר לנזק שבר תת-מיקרוסקופי; מצד שני, גרגיר הכסף צורך אנרגיה רבה בתהליך היווצרות וצמיחה, מה שמגביל את התפשטות הסדקים ומשפר את קשיחות החומר, שהוא אחד המנגנונים המכניים של הקשחת פולימר. לכן, הבנה נכונה של תופעת פסי הכסף היא הליבה להבנת תהליך העיוות והשבר של חומרים פולימריים, והיא אחד המפתחות לביצוע תכנון של פלסטיק משופר מעורבב, במיוחד פלסטיק מחוספס.

6. תיאוריית קוויטציה

תיאוריית הקביטציה מתייחסת לתופעת הקביטציה בתוך חלקיקי הגומי או בשכבת הממשק בין חלקיקי הגומי למצע תחת פעולת מאמץ תלת-ממדי בתהליך של עיוות בטמפרטורה נמוכה או במהירות גבוהה. התיאוריה היא ש: פלסטיק שעבר שינוי בגומי תחת פעולת כוחות חיצוניים, חלקיקי הגומי בשלב מפוזר עקב ריכוז מאמץ, וכתוצאה מכך נוצרת קוויטציה בממשק בין הגומי למטריצה ​​​​עצמה. לאחר יצירת הקביטציה של חלקיקי הגומי, מאמץ המתיחה ההידרוסטטי סביב הגומי משתחרר, מצב המאמץ של הרצועה הדקה של המטריצה ​​​​בין החללים עובר מתלת-ממדי לחד-ממדי, ומאמץ מישורי עובר למאמץ מישורי, ומצב מאמץ חדש זה תורם להיווצרות פס גזירה. לכן, הקביטציה עצמה אינה יכולה להוות מעבר משבירות-קשיות של החומר; היא רק מובילה לשינוי במצב המאמץ של החומר, מה שגורם לכניעת גזירה, מונע התפשטות נוספת של סדקים ומשפר את קשיחות החומר.