Polipropilen je široko korišten polimer koji se koristi u raznim primjenama zbog svoje odlične kombinacije svojstava. Njegova svojstva, kao što su fizička, mehanička i optička, mogu se dodatno poboljšati odgovarajućom upotrebom nukleacijskih sredstava i sredstava za bistrenje. Ovi aditivi pomažu u kristalizaciji PP-a tokom obrade, čime se poboljšavaju već stečena svojstva.

Shvatite kako koristiti nukleacijska sredstva i sredstva za bistrenje, kao i savjete za odabir kako biste efikasno povećali brzinu proizvodnje, modificirali strukturu i morfologiju te smanjili zamućenje u vašim formulacijama polipropilena.

I. Uloga nukleacijskih bistrih sredstava u PP

Kristaliničnost polukristalnih polimera odgovorna je za mnoge karakteristike, kao što su dimenzionalna stabilnost, bistrina i žilavost.

Za definirani dio i proces, kristalnost je kontrolirana strukturom polimera, formulacijom i uvjetima obrade koji rezultiraju specifičnom ravnotežom nakupljanja topline i hlađenja. Posljedično, kristalnost je često heterogena, a historija zagrijavanja je različita za vanjski sloj i jezgro dijelova ili robe.

Nukleacijski agensi i sredstva za bistrenje ubrzavaju i podešavaju kristalizaciju, omogućavajući prilagođavanje konačnih svojstava polukristalnih polimera funkcionalnim zahtjevima.

·U polipropilenskim formulacijama, dodavanje nukleacijskih sredstava (također nazvanih nukleatori) rezultira poboljšanim performansama i svojstvima obrade, kao što su:

· Poboljšana jasnoća i smanjena zamagljenost

· Poboljšana čvrstoća i krutost

· Poboljšana temperatura deformacije toplote (HDT)

· Skraćeno vrijeme ciklusa

· Smanjeno savijanje i ravnomjernije skupljanje

· Smanjena osjetljivost pigmenata na promjene svojstava s različitim bojama

·Poboljšana obradivost u određenim primjenama

Stoga je nukleacija moćan način za poboljšanje fizičkih, mehaničkih i optičkih svojstava polipropilena. Pažljivim izborom nukleatora ili sredstava za bistrenje mogu se poboljšati bistrina, dimenzionalna stabilnost, savijanje, skupljanje, CLTE (kondenzacija toplinske izolacije), HDT (temperatura nagiba), mehanička svojstva i barijerni efekat.

II. Polipropilen i njegova kristalnost

Polipropilen je široko korišten kristalni, komercijalni polimer, napravljen polimerizacijom propenskog monomera. Nakon polimerizacije, PP može formirati tri osnovne lančane strukture (ataktičku, izotaktičku, sinditaktičku) ovisno o položaju metilnih grupa. Kristaliničnost polimera karakterizira:

· Oblici i veličine kristalita

·Omjeri kristalnosti i na kraju

·Orijentacija kristalita

Izotaktički polipropilen (iPP) je polukristalni polimer. Karakterizira ga odličan odnos cijene i performansi, što ga čini vrlo atraktivnim u širokom spektru primjena kao što su automobilska industrija, kućanski aparati, cjevovodi, ambalaža itd.

Indeks izotaktičnosti iPP-a direktno je povezan sa stepenom kristalnosti, što ima veliki uticaj na performanse polimera. Izotaktičnost povećava kinetiku kristalizacije, modul savijanja, tvrdoću i prozirnost, a smanjuje otpornost na udar i propusnost.

Donja tabela upoređuje svojstva dva homopolimera polipropilena koji imaju različit indeks izotaktičnosti.

III. Kristalizacija polipropilena
U zavisnosti od uslova, izotaktički polipropilen može kristalizirati u četiri različite faze označene kao α, β, γ i mezomorfni smektik. α i β faze su najvažnije.

α faza

1. Ova faza je stabilnija i poznatija.

2. Ovi kristali pripadaju monoklinskom kristalnom sistemu.

β faza

1. Ova faza je metastabilna, a njeni kristali pripadaju pseudo-heksagonalnom kristalnom sistemu.

2. Β faza se uglavnom nalazi u blok kopolimeriziranom polipropilenu i može se generirati dodavanjem specifičnih nukleacijskih sredstava.

3. Ovaj kristalni oblik otkrili su Padden i Keith 1953. godine; može se potaknuti kristalizacijom između 130°C i 132°C, orijentacijom pri visokim smicanjima ili dodavanjem specifičnih nukleacijskih sredstava.

4. Prisustvo β faze u homopolimerima polipropilena obično poboljšava duktilnost gotovog proizvoda, a efekat je najznačajniji kada sadržaj β faze dostigne 65%.

γ faza

1. Ova faza je također metastabilna, s triklinskim kristalima.

2. Ovaj kristalni oblik je neuobičajen; uglavnom se javlja u polipropilenu niske molekularne težine i nastaje kristalizacijom pod izuzetno visokim pritiskom i izuzetno niskim brzinama hlađenja.

Ⅳ. Proces nukleacije u polipropilenu

Dobro je poznato da početna tačka kristalizacije polimera su male klice (male čestice) prirodno uključene u ostatke katalizatora nalik talini, nečistoće, prašinu itd. Tada je moguće modificirati i kontrolirati kristalnu morfologiju dodavanjem "umjetnih" klica uvedenih u talinu polimera. Ova operacija se naziva nukleacija.

Nukleatori ili nukleacijski agensi se koriste kako bi se obezbijedila mjesta za inicijaciju kristala.

Sredstva za bistrenje su podfamilija nukleatora koji pružaju manje kristalite koji raspršuju manje svjetlosti i, kao rezultat toga, poboljšavaju bistrinu za istu debljinu zida dijela.

Uloga ovih nukleacijskih sredstava je poboljšanje fizičkih i mehaničkih svojstava gotovih dijelova.

Ⅴ. Nukleatori i bistriči: Bogat izbor aditiva

Nukleacijski agensi za čestice

Čestični nukleacijski agensi/nukleanti su obično spojevi visoke tačke topljenja koji se dispergiraju u polimernoj rastopini putem miješanja. Ove čestice djeluju kao zasebne 'tačkaste jezgre' na kojima može započeti rast polimernih kristala.

Visoka koncentracija jezgara dovodi do brže kristalizacije (kraćeg ciklusa) i višeg nivoa kristalnosti, što poboljšava čvrstoću, krutost i HDT (tvrdoću i otpornost na toplinsku izolaciju) PP-a.

Mala veličina kristalnih agregata (sferulita) dovodi do smanjenog raspršenja svjetlosti i poboljšane jasnoće.

Uobičajeno korišteni čestični nukleacijski agensi uključuju soli i minerale, kao što su talk, natrijum benzoat, fosfatni esteri i druge organske soli.

Talk i natrijum benzoat smatraju se nukleansima niskih performansi i niske cijene, te pružaju umjereno poboljšanje čvrstoće, krutosti, HDT-a i vremena ciklusa.

Visokoučinkoviti i skupi nukleanti, poput fosfatnih estera i bicikloheptanovih soli, daju bolja fizička svojstva i određeno poboljšanje bistrine.

Rastvorljivi nukleacijski agensi

Rastvorljivi nukleacijski agensi, koji se nazivaju i "osjetljivi na topljenje", obično imaju niske tačke topljenja i rastvaraju se u rastopljenom PP-u.

Kako se polimerna talina hladi u kalupu, ovi nukleanti prvo kristaliziraju formirajući fino raspoređenu mrežu s izuzetno velikom površinom.

Kako temperatura nastavlja padati, fibrile koje čine ovu mrežu funkcioniraju kao jezgre za iniciranje kristalizacije polimera.

Izuzetno visoka koncentracija jezgara dovodi do vrlo malih agregata PP kristala, koji daju najniži nivo raspršenja svjetlosti i najbolju jasnoću.

Svi bistriči su nukleanti, ali nisu svi nukleanti dobri bistriči.

Neki uobičajeni nukleanti, poput natrijum benzoata i talka, ne smanjuju veličinu sferulita u dovoljnoj mjeri da bi se dobio oblikovani dio s niskom zamućenošću i visokom prozirnošću. Najbolja prozirnost se uglavnom postiže kada se koriste topljivi nukleanti.

Rastvorljivi organski spojevi koji djeluju kao sredstva za bistrenje uključuju sorbitole, nonotole i trisamide.

Iako se ovi nukleanti uglavnom koriste za postizanje visoke bistrine i niske zamućenosti, oni također poboljšavaju fizička svojstva i smanjuju vrijeme ciklusa.

Oblik čestice i omjer stranica

Nuklearne čestice igličastog oblika (poput ADK STAB NA-11) mogu dovesti do različitih vrijednosti skupljanja u smjeru mašine i poprečnom smjeru. Ova anizotropija skupljanja može dovesti do savijanja u konačnom dijelu. Nuklearne čestice s ravnom geometrijom mogu dati ravnomjernije skupljanje u oba smjera što dovodi do manjeg savijanja.

Veličina čestica i distribucija veličine čestica

Manja veličina čestica dovodi do poboljšane nukleacije, ali manje čestice mogu biti i teže za disperziju. Neke nukleantne čestice, poput natrijum benzoata, imaju tendenciju ponovnog aglomeriranja.

Korišteni hvatač kiseline

Neki hvatači kiselina, kao što su soli masnih kiselina (npr. kalcijum stearat), mogu biti antagonistički prema određenim nukleansima, kao što su fosfatni esteri i natrijum benzoat. Dihidrotalcit treba koristiti s ovim nukleansima.

Nikada ne koristite kalcijum stearat sa natrijum benzoatom jer će kalcijum stearat potpuno poništiti nukleaciju natrijum benzoata.

Stepen disperzije i prisustvo nedisperznih aglomerata

Natrijum benzoat često formira aglomerate i teško ga je pravilno dispergovati.

Temperatura topljenja

Sorbitoli zahtijevaju više temperature topljenja kako bi postigli najbolju bistrinu, budući da se moraju potpuno otopiti u polimernoj talini.

Sinergije i antagonizmi između nukleansa i drugih aditiva

Sredstva za uklanjanje kiselina mogu biti sinergistička ili antagonistička. Soli masnih kiselina negativno utiču na modul PP-a sa nukleiranim fosfatnim esterom.

Odaberite pravoNukleantii bistriče za PP

Prije odabira odgovarajućeg nukleirajućeg ili bistrećeg sredstva za vašu PP primjenu, odredite koje poboljšanje svojstava vas najviše zanima:

a.Ako su vam važni niska zamućenost i visoka bistrina, onda odaberite jedno od rastvorljivih sredstava za bistrenje.

b. Za niže zahtjeve jasnoće,fosfatni esterimože se koristiti.

c. Ako je visoki modul od najveće važnosti, onda odaberite jedan od fosfatnih estera.

d. Ako je niska cijena najvažnija, onda odaberite natrijum benzoat.

Ako su niska deformacija i niska osjetljivost na pigmente najvažniji, onda odaberite bicikloheptansku sol.

Također je neophodno odlučiti kako će se nukleant ugraditi u PP smolu. Uvijek provedite odgovarajuće testove kako biste osigurali da su postignute dobra disperzija i nukleacija.

Izvršite DSC na nukleiranoj PP smoli. Poboljšanja u vremenu ciklusa uglavnom su u korelaciji s povećanjem temperature kristalizacije (Tc). Ispitajte svojstva oblikovanog uzorka.

Ako želite da se raspitate o proizvodima vezanim za nukleacijske agense, slobodno nam se obratite.kontaktirajte nasu bilo koje vrijeme.