További optimalizálási terv kalcium-karbonáttal erősített módosított polietilén PE esetében

A polietilén (PE) az egyik olyan műanyag, amely az ipari termelésben a legnagyobb figyelmet kapta. Előnyei a kiváló alacsony hőmérsékleti ellenállás, a legtöbb savas és lúgos korrózióval szembeni ellenállás, a jó kémiai stabilitás, a gyors formázhatóság és a jó kezelhetőség. Széles körben használják csomagolóanyagokban, építőanyagokban, autóiparban, biológiában és más területeken. További alkalmazását azonban korlátozzák a hiányosságai, mint például a gyenge hőállóság és a viszonylag alacsony mechanikai tulajdonságok.

Az ultrafinom CaCO3 kis részecskeméretű és jól diszpergálható. Előnyei közé tartozik, hogy csökkenti a műanyagokban lévő pórusokat és üregeket, és egyenletesebbé teszi a műanyagok zsugorodását. Polietilénben, polisztirolban, polivinil-kloridban és polipropilénben töltik ki. Többek között javíthatja a műanyag termékek keménységét, méretstabilitását és merevségét.

Számos tanulmány azonban kimutatta, hogy a módosított polimerek kitöltésére vagy más anyagok módosítására szolgáló kalcium-karbonát vagy más töltőanyagok kizárólagos használata gyakran nem éri el a legjobb eredményeket, és a teljesítmény javítása viszonylag egyszerű. A különféle nemfémes ásványi porok összetett módosítása gyakran jobb hatásokkal jár, és javíthatja az anyagok általános teljesítményét. Most egyre több kutatási alkalmazás létezik.

Yang Changyou és mások kutatásai kimutatták, hogy a nano-CaCO3 javíthatja a polietilén kompozit anyagok kompatibilitását és hőstabilitását, a bagasse rost (BF) pedig a kompozit anyagok kristályosságát és szívósságát. Mindkettő hatékonyan javíthatja a kompozit anyagok mechanikai tulajdonságait és teljesítményét.

01 A polietilén PE osztályozása

A PE-t kémiai szerkezete, relatív molekulatömege és polimerizációs módszere szerint osztják fel. Három fő kategóriába sorolható: kis sűrűségű polietilén (LDPE), nagy sűrűségű polietilén (HDPE) és lineáris kis sűrűségű polietilén (LLDPE).

▷Kis sűrűségű polietilén

Az LDPE széles relatív molekulatömeg-eloszlással, alacsony kristályossággal rendelkezik, és érzékeny a nyírási elvékonyodásra. Az öntési folyamat során feszültségkeményedést okozhat, így az LDPE jó optikai tulajdonságokkal és feldolgozhatósággal rendelkezik. Mivel a kristályos régió Young-modulusa sokkal magasabb, mint az amorf régióé, az LDPE merevsége és szakítószilárdsága alacsonyabb, de a szívóssága és a szakadási nyúlása magasabb.
Az LDPE-t főként műanyag csomagolózsákokban, mezőgazdasági fóliákban, fröccsöntött termékekben stb. használják.

▷Nagy sűrűségű polietilén

HDPE csőextrudáló sor Nagy szívóssággal, merevséggel és mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, de könnyen öregszik és deformálódik, felületi keménysége alacsony. A HDPE felhasználható csövekben, fröccsöntésben, fúvásban, halászhálókban, kötelekben, csomagolófóliákban és egyéb termékekben. A HDPE jó szigetelőanyaggal rendelkezik, és vezetékek és kábelek, valamint egyes háztartási gépek burkolatainak csomagolóanyagaként is használható.

▷Lineáris kis sűrűségű polietilén

Az LLDPE egy új típusú polietilén, amelyet az utóbbi években gyorsan fejlesztettek ki. Etilén és olefin kopolimerje. Az alacsony sűrűségű polietilénhez képest a lineáris, alacsony sűrűségű polietilén hasonló megjelenéssel, jó felületi fényességgel, jobb alacsony hőmérsékleti ellenállással, de gyenge átlátszósággal rendelkezik. Az LLDPE jelenleg szinte az összes hagyományos polietilén piacra behatol, beleértve a fóliákat, öntvényeket, csöveket, vezetékeket és kábeleket.

02 Polietilén PE módosítása

Az egyszerű polietilén olyan mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, mint a nem megfelelő hőöregedési ellenállás, a törékenység alacsony hőmérsékletű környezetben, az alacsony keménység és a gyenge ütésállóság. Ezért a módosító kezelésnek célzottnak kell lennie.

Jelenleg a PE módosítása főként kétféle módosítási módszert foglal magában: kémiai módosítást és fizikai módosítást. A fizikai módosítás során a töltelékkel fokozott módosítás egy olyan keverék vagy kompozit anyag, amelyet úgy állítanak elő, hogy módosítókat adnak a polietilénhez, és összekeverik a polietilén bizonyos tulajdonságainak javítása vagy új tulajdonságok biztosítása érdekében.

A jelenleg általánosan használt szervetlen töltőanyagok közé tartozik a kalcium-karbonát, kvarcpor, falisztrost, rizsszalma/cukornád rost, szilícium-dioxid, tűszálak, üvegszál, kaolin, üveggyöngyök, talkum, grafit, szén nanocsövek stb. Az ilyen típusú erősítő töltőanyag polietilénhez való hozzáadásával csökkenthetők a költségek, és javítható a termék merevsége, szilárdsága, méretstabilitása, hőállósága, mágnesessége, vezetőképessége és egyéb tulajdonságai.

Elvét vizsgálva a szervetlen részecskék nagy hőállósággal és szilárdsággal rendelkeznek, és nagy hatással vannak a polietilén kristályosodási folyamatára. Szervetlen nukleálószerként közvetlenül befolyásolhatják a polietilén gyanta szilárdságát, merevségét és hőállóságát, valamint más kulcsfontosságú mutatókat.

03 Módosított kalcium-karbonát

A kalcium-karbonátnak, mint sokoldalú szervetlen töltőanyagnak, két hátránya van, ha polimer anyagokkal használják:

Egyrészt a felület hidrofil és oleofób, erős polaritással, a szerves test hidrofób és oleofil alacsony polaritásával ellentétben nehezen kombinálható a polimer mátrixszal;

Másrészt a kalcium-karbonát gyenge kötőerővel rendelkezik a polimerekkel, és csak oldódást elősegítő szerepet tölthet be. A túlzott kalcium-karbonát jelentősen csökkenti a polimer anyagok teljesítményét, ami megnehezíti a termékek gyártását és feldolgozását.

A gyakorlatban a kalcium-karbonát és a polietilén között jó határfelületi kötésnek kell lennie, a kalcium-karbonát szemcseméretének kicsinek és a diszpergálhatóságnak jónak kell lennie. Ezért a kalcium-karbonátot módosítani kell.

A kalcium-karbonátot titanát kapcsolószerrel módosítják. A kapcsolószer alkilrésze könnyen hidrolizálódik és egyesül a kalcium-karbonát felületén lévő -OH csoporttal a módosítási folyamat során, ami hidrofób felületi tulajdonságokat eredményezhet; A három szerkezet összefonódhat vagy kémiailag kombinálható a polimerrel, ezáltal javítva a kalcium-karbonát és a polimer közötti határfelületi kompatibilitást, valamint a kalcium-karbonát reológiáját és diszperziós stabilitását a rendszerben, ezáltal javítva a mechanikai tulajdonságokat és a mechanikai tulajdonságokat.

A titanát kapcsolószer módosításának elve

04 Szervetlen porral töltött módosított polietilén

Zuo Yinze és munkatársai titanát kapcsolószert (KH101) és szilán kapcsolószert (KH570) használtak a CaCO3 és SiO2 töltőanyagok módosítására, és HDPE mátrixot tartalmazó bináris és ternáris PE kompozit anyagokat állítottak elő. A kutatások azt mutatják, hogy: a módosított nanorészecskék diszperziója a mátrixban javul, az agglomerációs jelenség csökken, a bináris kompozitok szakítószilárdsága és ütésállósága először növekszik, majd csökken a CaCO3 és SiO2 tartalom növekedésével. A PE/SiO2 kompozit anyag átfogó teljesítménye 7 tömeg% SiO2 adalékolás esetén a legjobb; Amikor a CaCO3 adalékmennyisége 15 tömeg%, a PE/CaCO3 kompozit anyag átfogó teljesítménye a legjobb. PE/CaCO3/SiO2 kompozit anyagokban, amikor a kalcium-karbonát és a SiO2 adalékmennyisége 25 tömeg%, illetve 7 tömeg%, a szakítószilárdság 17.6%-kal és a bemetszett ütésállóság 34.5%-kal nő, ami szinergikus hatást és jobb eredményeket biztosít. Összességében a teljesítmény...

Zhou Lin és mások nagy teljesítményű kompozit anyagokat fejlesztettek ki nano-kalcium-karbonát és SBS/HDPE keverékével. A kutatás kimutatta, hogy a nano-kalcium-karbonát és az SBS/nagy sűrűségű polietilén keverékek ütésállósága, szakítószilárdsága és szakadási nyúlása a nano-kalcium-karbonát mennyiségének növekedésével nőtt. A tömegarány változásai mind parabolikus változást mutatnak, lefelé irányuló nyílással. Mivel a keverékek ütésállósági tulajdonságai, szakítószilárdsága és szakadási nyúlása alapvetően szinkronban változik, arra lehet következtetni, hogy a nano-kalcium-karbonát képes szívósabbá és erősebbé tenni a keverékeket. A keverék összteljesítménye akkor optimális, ha a nano-kalcium-karbonát tömegaránya eléri a keverék teljes tömegének 15%-át.

Zhang Xiaoqian és munkatársai különböző arányú CaCO3 tűkristályokat kevertek faliszttel és HDPE-vel CaCO3/HDPE/faliszt kompozit anyagok előállításához. Kutatásaik azt mutatják, hogy 7% CaCO3 adalékolás esetén a szakítószilárdság csúcsértéke 28.3 MPa. A HDPE/fapor kompozit anyaghoz (19.7 MPa) képest ez 43.7%-kal, míg a hajlító- és ütésállóság 19.2%-kal, illetve 20.1%-kal nőtt.