Полипропиленът е широко използван полимер, използван в различни приложения, благодарение на отличната си комбинация от свойства. Неговите свойства, като физични, механични и оптични, могат да бъдат допълнително подобрени с подходящо използване на нуклеиращи агенти и избистрящи агенти. Тези добавки подпомагат кристализацията на PP по време на обработката, като по този начин подобряват вече придобитите свойства.

Разберете как да използвате нуклеиращи агенти и избистрящи агенти, както и получете съвети за избор, за да увеличите ефективно производствения процент, да промените структурата и морфологията и да намалите помътняването във вашите полипропиленови формулировки.

I. Роля на нуклеиращите избистрящи агенти в PP

Кристалността на полукристалните полимери е отговорна за много от характеристиките им, като например размерна стабилност, прозрачност и жилавост.

За определена част и процес, кристалността се контролира от полимерната структура, формулата и условията на обработка, които водят до специфичен баланс на натрупване на топлина и охлаждане. Следователно, кристалността често е хетерогенна, като историята на топлината е различна за повърхността и сърцевината на частите или изделията.

Нуклеиращите агенти и избистрящите вещества ускоряват и настройват кристализацията, позволявайки да се коригират крайните свойства на полукристалните полимери според функционалните изисквания.

· В полипропиленовите формулировки, добавянето на нуклеиращи агенти (наричани още нуклеатори) води до подобрени характеристики и свойства на обработка, като например:

· Подобрена яснота и намалена мъгла

· Подобрена здравина и твърдост

· Подобрена температура на топлинно отклонение (HDT)

· Намалено време на цикъла

· Намалено изкривяване и по-равномерно свиване

· Намалена чувствителност на пигментите по отношение на промените в свойствата им при различни цветове

·Подобрена обработваемост в определени приложения

По този начин, нуклеацията е мощен начин за подобряване на физичните, механичните и оптичните свойства на полипропилена. Бистротата, размерната стабилност, деформацията, свиването, CLTE, HDT, механичните свойства и бариерният ефект могат да бъдат подобрени чрез внимателен избор на нуклеатори или избистрящи агенти.

II. Полипропилен и неговата кристалност

Полипропиленът е широко използван кристален, масов полимер, получен чрез полимеризация на пропиленов мономер. При полимеризация, PP може да образува три основни верижни структури (атактически, изотактични, синдиотактични) в зависимост от позицията на метиловите групи. Кристалността на полимера се характеризира с:

· Формите и размерите на кристалитите

· Съотношенията на кристалност и евентуално

·Ориентацията на кристалитите

Изотактичният полипропилен (iPP) е полукристален полимер. Характеризира се с отлично съотношение цена-качество, което го прави много привлекателен в широк спектър от приложения, като например автомобили, уреди, тръбопроводи, опаковки и др.

Индексът на изотактичност на iPP е пряко свързан със степента на кристалност, което има голямо влияние върху характеристиките на полимера. Изотактичността увеличава кинетиката на кристализация, модула на огъване, твърдостта и прозрачността, и намалява удароустойчивостта и пропускливостта.

Таблицата по-долу сравнява свойствата на два полипропиленови хомополимера с различен индекс на изотактичност.

III. Кристализация на полипропилен
В зависимост от условията, изотактичният полипропилен може да кристализира в четири различни фази, обозначени като α, β, γ и мезоморфна смектична фаза. Фазите α и β са най-важни.

α фаза

1. Тази фаза е по-стабилна и добре позната.

2. Тези кристали принадлежат към моноклинната кристална система.

β фаза

1. Тази фаза е метастабилна и нейните кристали принадлежат към псевдохексагоналната кристална система.

2. Β фазата съществува главно в блоков съполимеризиран полипропилен и може да се генерира чрез добавяне на специфични нуклеиращи агенти.

3. Тази кристална форма е открита от Падън и Кийт през 1953 г.; тя може да се стимулира чрез кристализация между 130°C и 132°C, ориентация с високо срязващо усилие или добавяне на специфични нуклеиращи агенти.

4. Наличието на β фаза в полипропиленовите хомополимери обикновено подобрява пластичността на готовия продукт, като ефектът е най-значителен, когато съдържанието на β фаза достигне 65%.

γ фаза

1. Тази фаза е също метастабилна, с триклинни кристали.

2. Тази кристална форма е рядко срещана; тя се среща главно в полипропилен с ниско молекулно тегло и се образува чрез кристализация при изключително високо налягане и изключително ниски скорости на охлаждане.

Ⅳ. Процес на нуклеация в полипропилен

Добре известно е, че началната точка на кристализацията на полимерите са малки зародиши (малки частици), естествено включени в стопилката - остатъци от катализатора, примеси, прах и др. След това е възможно да се модифицира и контролира кристалната морфология чрез добавяне на „изкуствени“ зародиши, въведени в полимерната стопилка. Тази операция се нарича нуклеация.

Използват се нуклеатори или нуклеиращи агенти, които осигуряват места за иницииране на кристали.

Избистрителите са подсемейство нуклеатори, които осигуряват по-малки кристалити, разсейващи по-малко светлина и в резултат на това подобряват прозрачността при същата дебелина на стената на детайла.

Ролята на тези нуклеиращи агенти е да подобрят физичните и механичните свойства на готовите части.

Ⅴ. Нуклеатори и избистрящи агенти: богат набор от добавки

Агенти за образуване на нуклеации на частици

Частиците за образуване на нуклеации обикновено са високотопими съединения, които се диспергират в полимерната стопилка чрез смесване. Тези частици действат като отделни „точкови зародиши“, върху които може да започне растежът на полимерни кристали.

Високата концентрация на ядра води до по-бърза кристализация (по-кратки цикли) и по-високи нива на кристалност, което подобрява якостта, твърдостта и HDT (хлабиналния терморазтворим материал) на PP.

Малкият размер на кристалните агрегати (сферолити) води до намалено разсейване на светлината и подобрена яснота.

Често използваните частицови нуклеиращи агенти включват соли и минерали, като талк, натриев бензоат, фосфатни естери и други органични соли.

Талкът и натриевият бензоат се считат за нискоефективни, евтини нуклеанти и осигуряват умерено подобрение в якостта, твърдостта, HDT и времето на цикъла.

Високоефективните и скъпи нуклеанти, като фосфатните естери и бициклохептановите соли, осигуряват по-добри физични свойства и известно подобрение в бистротата.

Разтворими нуклеиращи агенти

Разтворимите нуклеиращи агенти, които също се наричат ​​„чувствителни към стопилка“, обикновено имат ниски точки на топене и се разтварят в разтопения PP.

Докато полимерната стопилка се охлажда във формата, тези нуклеанти първо кристализират, образувайки фино разпределена мрежа с изключително голяма повърхност.

С продължаващото понижаване на температурата, фибрилите, съставляващи тази мрежа, функционират като ядра, за да инициират кристализацията на полимера.

Изключително високата концентрация на ядра води до много малки агрегати от PP кристали, които дават най-ниско ниво на разсейване на светлината и най-добра яснота.

Всички избистрители са нуклеанти, но не всички нуклеанти са добри избистрители.

Някои често срещани нуклеанти, като натриев бензоат и талк, не намаляват размера на сферолитите достатъчно, за да се получи формована част с ниска мътност и висока прозрачност. Най-добра прозрачност обикновено се постига, когато се използват разтворими нуклеанти.

Разтворимите органични съединения, които действат като избистрящи вещества, включват сорбитоли, нонотоли, трисамиди.

Въпреки че тези нуклеанти се използват главно за постигане на висока прозрачност и ниска мътност, те също така подобряват физичните свойства и намаляват времето на цикъла.

Форма на частиците и съотношение на страните

Нуклеантните частици с игловидни форми (като ADK STAB NA-11) могат да доведат до различни стойности на свиване в машинната и напречната посока. Тази анизотропия на свиването може да доведе до изкривяване в крайната част. Нуклеантните частици с равнинна геометрия могат да дадат по-равномерно свиване в двете посоки, което води до по-малко изкривяване.

Размер на частиците и разпределение на размера на частиците

По-малкият размер на частиците води до подобрено нуклеация, но по-малките частици могат да бъдат и по-трудни за диспергиране. Някои нуклеантни частици, като например натриев бензоат, са склонни към повторно агломериране.

Използван киселинен поглъщател

Някои киселинни поглъщатели, като например солите на мастните киселини (напр. калциев стеарат), могат да бъдат антагонистични спрямо определени нуклеанти, като например фосфатните естери и натриевия бензоат. Дихидроталцитът трябва да се използва с тези нуклеанти.

Никога не използвайте калциев стеарат с натриев бензоат, тъй като калциевият стеарат напълно ще неутрализира образуването на ядра на натриевия бензоат.

Степен на дисперсия и наличие на недисперсни агломерати

Натриевият бензоат често образува агломерати и е трудно да се диспергира правилно.

Температура на топене

Сорбитолите изискват по-високи температури на топене, за да се постигне най-добра прозрачност, тъй като те трябва да се разтворят напълно в полимерната стопилка.

Синергии и антагонизми между нуклеанти и други добавки

Киселинните поглъщатели могат да бъдат синергични или антагонистични. Солите на мастните киселини влияят неблагоприятно върху модула на фосфатно-естерен нуклеиран полипропилен.

Изберете правилнотоНуклеантии пречистватели за PP

Преди да изберете подходящ зародишообразуващ или избистрящ агент за вашето PP приложение, определете кое подобрение на свойствата ви интересува най-много:

a. Ако ниската мътност и високата бистрота са важни, тогава изберете един от разтворимите избистрящи агенти.

б. За по-ниски изисквания за яснота,фосфатни естериможе да се използва.

c. Ако високият модул е ​​от най-голямо значение, тогава изберете един от фосфатните естери.

г. Ако ниската цена е от най-голямо значение, тогава изберете натриев бензоат.

Ако ниската деформация и ниската чувствителност на пигментите са от най-голямо значение, тогава изберете бициклохептановата сол.

Също така е наложително да се реши как нуклеантът ще бъде включен в PP смолата. Винаги провеждайте подходящи тестове, за да се уверите, че е постигната добра дисперсия и нуклеация.

Извършете DSC върху нуклеираната PP смола. Подобренията във времето на цикъла обикновено корелират с повишаване на температурата на кристализация (Tc). Тествайте свойствата на формования образец.

Ако искате да се информирате за продукти, свързани с нуклеиращи агенти, моля, не се колебайте дасвържете се с наспо всяко време.