Polipropileen is 'n wydgebruikte polimeer wat in diverse toepassings gebruik word as gevolg van sy uitstekende kombinasie van eienskappe. Die eienskappe daarvan, soos fisies, meganies en opties, kan verder verbeter word met die geskikte gebruik van nukleërende en verhelderende middels. Hierdie bymiddels help met die kristallisasie van PP tydens verwerking, wat die reeds verworwe eienskappe verbeter.

Verstaan ​​hoe om nukleeringsmiddels en verhelderingsmiddels te gebruik, asook kry seleksiewenke om die produksietempo effektief te verhoog, struktuur en morfologie te verander, en waas in jou polipropileenformulerings te verminder.

I. Rol van nukleerende verhelderingsmiddels in PP

Die kristalliniteit van semi-kristallyne polimere is verantwoordelik vir baie van die eienskappe, soos dimensionele stabiliteit, helderheid en taaiheid.

Vir 'n gedefinieerde onderdeel en proses word die kristalliniteit beheer deur die polimeerstruktuur, die formulering en die verwerkingstoestande wat lei tot 'n spesifieke balans van hitte-opbou en verkoeling. Gevolglik is kristalliniteit dikwels heterogeen, met die hittegeskiedenis wat verskil vir die vel en die kern van die onderdele of goedere.

Nukleeringsmiddels en verhelderaars versnel en stem die kristallisasie af, wat dit moontlik maak om die eind-eienskappe van semi-kristallyne polimere aan te pas by die funksionele vereistes.

In polipropileenformulerings lei die byvoeging van nukleeringsmiddels (ook genoem nukleators) tot verbeterde werkverrigting en verwerkingseienskappe, soos:

· Verbeterde helderheid en verminderde waas

· Verbeterde sterkte en styfheid

· Verbeterde Hitte-afbuigingstemperatuur (HDT)

· Verminderde siklustyd

· Verminderde kromtrekking en meer eenvormige krimping

· Verminderde pigmentgevoeligheid rakende eienskapsveranderinge met verskillende kleure

· Verbeterde verwerkbaarheid in sekere toepassings

Dus, nukleasie is 'n kragtige manier om die fisiese, meganiese en optiese eienskappe van polipropileen te verbeter. Helderheid, dimensionele stabiliteit, kromtrekking, krimping, CLTE, HDT, meganiese eienskappe en versperringseffek kan verbeter word deur die noukeurige keuse van nukleators of verhelderaars.

II. Polipropileen en die kristalliniteit daarvan

Polipropileen is 'n wydgebruikte kristallyne, kommoditeitspolimeer wat gemaak word deur die polimerisasie van propeenmonomeer. Na polimerisasie kan PP drie basiese kettingstrukture vorm (atakties, isotakties, sindiotakties) afhangende van die posisie van die metielgroepe. Die kristalliniteit van die polimeer word gekenmerk deur:

·Die vorms en groottes van die kristalliete

·Die kristalliniteitsverhoudings, en uiteindelik

·Die oriëntasie van kristalliete

Isotaktiese polipropileen (iPP) is 'n semi-kristallyne polimeer. Dit word gekenmerk deur 'n uitstekende koste-tot-prestasie-verhouding, wat dit baie aantreklik maak in 'n wye reeks toepassings soos motorvoertuie, toestelle, pype, verpakking, ens.

Die isotaktisiteitsindeks van iPP is direk gekoppel aan die graad van kristalliniteit, wat 'n groot impak op polimeerprestasie het. Isotaktisiteit verhoog kristallisasiekinetika, buigmodulus, hardheid en deursigtigheid, en verminder impakweerstand en deurlaatbaarheid.

Die tabel hieronder vergelyk die eienskappe van twee polipropileenhomopolimere met 'n verskillende isotaktisiteitsindeks.

III. Kristallisasie van Polipropileen
Afhangende van die toestande, kan Isotaktiese Polipropileen in vier verskillende fases kristalliseer, aangedui as α, β, γ en mesomorfiese smektiese fases. Die α- en β-fases is die belangrikste.

α Fase

1. Hierdie fase is meer stabiel en welbekend.

2. Hierdie kristalle behoort aan die monokliniese kristalstelsel.

β-fase

1. Hierdie fase is metastabiel, en die kristalle daarvan behoort aan die pseudo-heksagonale kristalstelsel.

2. Die β-fase bestaan ​​hoofsaaklik in blok-kopolimeriseerde polipropileen en kan gegenereer word deur spesifieke nukleeringsmiddels by te voeg.

3. Hierdie kristalvorm is in 1953 deur Padden en Keith ontdek; dit kan bevorder word deur kristallisasie tussen 130°C en 132°C, hoë-skuif-oriëntasie, of die byvoeging van spesifieke nukleeringsmiddels.

4. Die teenwoordigheid van die β-fase in polipropileen-homopolimere verbeter gewoonlik die rekbaarheid van die finale produk, en die effek is die betekenisvolste wanneer die β-fase-inhoud 65% bereik.

γ Fase

1. Hierdie fase is ook metastabiel, met trikliniese kristalle.

2. Hierdie kristalvorm is ongewoon; dit kom hoofsaaklik voor in polipropileen met 'n lae molekulêre gewig en word gevorm deur kristallisasie onder uiters hoë druk en uiters lae afkoelingsnelhede.

Ⅳ. Nukleasieproses in Polipropileen

Dit is algemeen bekend dat die beginpunt van kristallisasie van polimere klein kieme (klein deeltjies) is wat natuurlik ingesluit is in die smeltagtige katalisatorresidue, onsuiwerhede, stof, ens. Dit is dan moontlik om die kristallyne morfologie te wysig en te beheer deur die byvoeging van "kunsmatige" kieme wat in die polimeersmelt ingebring word. Hierdie operasie word nukleasie genoem.

Kernvormers of nukleërende agente word gebruik wat plekke vir die inisiasie van kristalle verskaf.

Verhelderaars is 'n subfamilie van nukleators wat kleiner kristalliete verskaf wat minder lig verstrooi en gevolglik die helderheid vir dieselfde wanddikte van 'n onderdeel verbeter.

Die rol van hierdie nukleasiemiddels is om die fisiese en meganiese eienskappe van afgewerkte onderdele te verbeter.

Ⅴ. Nukleators en Verhelderaars: 'n Ryk Paneel van Bymiddels

Partikelvormende nukleërende agente

Partikelvormende nukleeringsmiddels/nukleante is tipies hoogsmeltende verbindings wat deur middel van verbindings in die polimeersmelt versprei word. Hierdie deeltjies tree op as afsonderlike 'puntkerne' waarop polimeerkristalgroei kan begin.

Die hoë konsentrasie kerne lei tot vinniger kristallisasie (korter siklustye) en hoër vlakke van kristalliniteit, wat die sterkte, styfheid en HDT van die PP verbeter.

Die klein grootte van die kristalaggregate (sferuliete) lei tot verminderde ligverstrooiing en verbeterde helderheid.

Die algemeen gebruikte partikelvormende nukleërmiddels sluit soute en minerale in, soos talk, natriumbensoaat, fosfaatesters en ander organiese soute.

Talk en natriumbensoaat word beskou as lae-prestasie, lae-koste nukleïente, en bied 'n beskeie verbetering in sterkte, styfheid, HDT en siklustyd.

Die hoëprestasie-, hoëkoste-nukleants, soos die fosfaatesters en die bisikloheptaansoute, gee beter fisiese eienskappe en 'n mate van verbetering in helderheid.

Oplosbare Nukleeringsmiddels

Oplosbare nukleeringsmiddels, wat ook as 'smeltsensitief' genoem word, het tipies lae smeltpunte en los op in die gesmelte PP.

Soos die polimeersmelt in die vorm afkoel, kristalliseer hierdie nukleante eers uit en vorm 'n fyn verspreide netwerk met 'n uiters hoë oppervlakarea.

Soos die temperatuur aanhou daal, funksioneer die fibrille wat hierdie netwerk vorm as kerne om die polimeerkristallisasie te begin.

Die uiters hoë konsentrasie kerne lei tot baie klein PP-kristalaggregate, wat die laagste vlak van ligverstrooiing en die beste helderheid gee.

Alle verhelderaars is nukleants, maar nie alle nukleants is goeie verhelderaars nie.

Sommige algemene nukleants, soos natriumbensoaat en talk, verminder nie die sferulietgrootte met 'n voldoende hoeveelheid om 'n gevormde onderdeel met lae waas en hoë helderheid te gee nie. Die beste helderheid word gewoonlik bereik wanneer oplosbare nukleants gebruik word.

Oplosbare organiese verbindings wat as verhelderaars optree, sluit in sorbitole, nonotole en trisamiede.

Alhoewel hierdie nukleante hoofsaaklik gebruik word om hoë helderheid en lae waas te verkry, verbeter hulle ook fisiese eienskappe en verminder siklustyd.

Deeltjievorm en Aspekverhouding

Kerndeeltjies met naaldagtige vorms (soos ADK STAB NA-11) kan lei tot verskillende krimpwaardes in die masjien- en transversale rigtings. Hierdie krimpanisotropie kan lei tot kromtrekking in die finale onderdeel. Kerndeeltjies met 'n planergeometrie kan meer eenvormige krimping in die twee rigtings gee, wat lei tot minder kromtrekking.

Deeltjiegrootte en deeltjiegrootteverspreiding

Kleiner deeltjiegrootte lei tot verbeterde nukleasie, maar kleiner deeltjies kan ook moeiliker wees om te versprei. Sommige nukleërende deeltjies, soos natriumbensoaat, is geneig om weer te agglomereer.

Suurvanger Gebruik

Sommige suurvangers, soos die vetsuursoute (bv. kalsiumstearaat), kan antagonisties wees teenoor sekere nukleante, soos die fosfaatesters en natriumbensoaat. Dihidrotalsiet moet saam met hierdie nukleante gebruik word.

Moet nooit kalsiumstearaat saam met natriumbensoaat gebruik nie, aangesien die kalsiumstearaat die nukleasie van die natriumbensoaat heeltemal sal neutraliseer.

Graad van Dispersie en Teenwoordigheid van Ongedispergeerde Agglomerate

Natriumbensoaat vorm dikwels agglomerate en is moeilik om behoorlik te versprei.

Smelttemperatuur

Sorbitole benodig hoër smelttemperature om die beste helderheid te gee, aangesien hulle volledig in die polimeersmelt moet oplos.

Sinergieë en Antagonismes Tussen Nukleante en Ander Bymiddels

Suurvangers kan sinergisties of antagonisties wees. Vetsuursoute beïnvloed die modulus van fosfaatester-genukleeerde PP nadelig.

Kies die RegteNukleanteen Verhelderaars vir PP

Voordat u die geskikte nukleërings- of verhelderingsmiddel vir u PP-toepassing kies, bepaal in watter eienskapsverbetering u die meeste belangstel:

a. Indien lae waas en hoë helderheid belangrik is, kies dan een van die oplosbare verhelderaars.

b. Vir laer duidelikheidsvereistes, diefosfaatesterskan gebruik word.

c. Indien hoë modulus van die grootste belang is, kies dan een van die fosfaatesters.

d. Indien lae koste van die belangrikste belang is, kies dan natriumbensoaat.

e. Indien lae kromtrekking en lae pigmentgevoeligheid van die belangrikste belang is, kies dan die bisikloheptaansout.

Dit is ook noodsaaklik om te besluit hoe die nukleant in die PP-hars opgeneem sal word. Voer altyd toepaslike toetse uit om te verseker dat goeie dispersie en nukleasie bereik is.

Voer DSC uit op die gekernde PP-hars. Verbeterings in siklustyd korreleer gewoonlik met toenames in die kristallisasietemperatuur (Tc). Toets eienskappe van gevormde monster.

Indien u navraag wil doen oor produkte wat verband hou met nukleasiemiddels, kontak geruskontak onste eniger tyd.