Polypropeeni on laajalti käytetty polymeeri, jota käytetään monissa eri sovelluksissa erinomaisen ominaisuuksiensa ansiosta. Sen ominaisuuksia, kuten fysikaalisia, mekaanisia ja optisia, voidaan parantaa edelleen käyttämällä sopivia ydintämisaineita ja kirkastusaineita. Nämä lisäaineet edistävät PP:n kiteytymistä prosessoinnin aikana, mikä parantaa jo saavutettuja ominaisuuksia.

Ymmärrä ydintämisaineiden ja kirkastusaineiden käyttö ja saat valintavinkkejä tuotantonopeuden tehokkaaseen lisäämiseen, rakenteen ja morfologian muokkaamiseen sekä polypropeeniformulaatioiden sameuden vähentämiseen.

I. Ydintämiskirkastusaineiden rooli PP:ssä

Puolikiteisten polymeerien kiteisyys on vastuussa monista ominaisuuksista, kuten mittapysyvyydestä, kirkkaudesta ja sitkeydestä.

Määritellyn osan ja prosessin kiteisyyttä säätelevät polymeerirakenne, koostumus ja prosessointiolosuhteet, jotka johtavat tiettyyn lämmönkehityksen ja jäähdytyksen tasapainoon. Näin ollen kiteisyys on usein heterogeeninen, ja osien tai tavaroiden kuoren ja ytimen lämpöhistoria on erilainen.

Ydintämisaineet ja kirkastajat nopeuttavat ja säätävät kiteytymistä, jolloin puolikiteisten polymeerien loppuominaisuudet voidaan säätää toiminnallisten vaatimusten mukaisiksi.

· Polypropeeniformulaatioissa ydintämisaineiden (joita kutsutaan myös ydintäjiksi) lisääminen parantaa suorituskykyä ja prosessointiominaisuuksia, kuten:

· Parempi selkeys ja vähentynyt sameus

· Parempi lujuus ja jäykkyys

· Parannettu lämmön taipumalämpötila (HDT)

· Lyhennetty sykliaika

· Vähentynyt käyristyminen ja tasaisempi kutistuminen

· Vähentynyt pigmenttiherkkyys eri värien ominaisuuksien muutoksille

·Parannettu prosessoitavuus tietyissä sovelluksissa

Ydintäminen on siis tehokas tapa parantaa polypropeenin fysikaalisia, mekaanisia ja optisia ominaisuuksia. Kirkkautta, mittapysyvyyttä, käyristymistä, kutistumista, CLTE:tä, HDT:tä, mekaanisia ominaisuuksia ja suojavaikutusta voidaan parantaa valitsemalla ydintäjät tai kirkastimet huolellisesti.

II. Polypropeeni ja sen kiteisyys

Polypropeeni on laajalti käytetty kiteinen, hyödykepolymeeri, joka on valmistettu propeenimonomeerin polymeroinnista. Polymeroinnissa PP voi muodostaa kolme perusketjurakennetta (ataktinen, isotaktinen, syndiotaktinen) metyyliryhmien sijainnista riippuen. Polymeerin kiteisyydelle on tunnusomaista:

· Kiteiden muodot ja koot

·Kiteisyyssuhteet ja lopulta

·Kiteiden orientaatio

Isotaktinen polypropeeni (iPP) on puolikiteinen polymeeri. Sille on ominaista erinomainen hinta-laatusuhde, minkä ansiosta se on erittäin houkutteleva monissa sovelluksissa, kuten autoteollisuudessa, kodinkoneissa, putkistoissa, pakkauksissa jne.

iPP:n isotaktisuusindeksi on suoraan yhteydessä kiteisyysasteeseen, jolla on merkittävä vaikutus polymeerin suorituskykyyn. Isotaktisuus lisää kiteytymiskinetiikkaa, taivutusmoduulia, kovuutta ja läpinäkyvyyttä sekä vähentää iskunkestävyyttä ja läpäisevyyttä.

Alla olevassa taulukossa vertaillaan kahden eri isotaktisuusindeksin omaavan polypropeenihomopolymeerin ominaisuuksia.

III. Polypropeenin kiteytyminen
Olosuhteista riippuen isotaktinen polypropeeni voi kiteytyä neljään eri faasiin: α, β, γ ja mesomorfinen smektinen. Α- ja β-faasit ovat tärkeimmät.

α-vaihe

1. Tämä vaihe on vakaampi ja paremmin tunnettu.

2. Nämä kiteet kuuluvat monokliiniseen kidejärjestelmään.

β-vaihe

1. Tämä faasi on metastabiili ja sen kiteet kuuluvat pseudoheksagonaaliseen kidejärjestelmään.

2. β-faasi esiintyy pääasiassa lohkokopolymeroidussa polypropeenissa, ja se voidaan tuottaa lisäämällä erityisiä ydintämisaineita.

3. Padden ja Keith löysivät tämän kidemuodon vuonna 1953; sitä voidaan edistää kiteyttämällä 130–132 °C:n lämpötilassa, suuren leikkausvoiman orientoinnilla tai lisäämällä erityisiä ydintämisaineita.

4. β-faasin läsnäolo polypropeenihomopolymeereissä parantaa yleensä valmiin tuotteen venyvyyttä, ja vaikutus on merkittävin, kun β-faasipitoisuus saavuttaa 65 %.

γ-vaihe

1. Tämä faasi on myös metastabiili ja siinä on trikliinisiä kiteitä.

2. Tämä kidemuoto on harvinainen; sitä esiintyy pääasiassa pienimolekyylipainoisessa polypropeenissa ja se muodostuu kiteytymällä erittäin korkeassa paineessa ja erittäin alhaisilla jäähdytysnopeuksilla.

Ⅳ. Polypropeenin ydintymisprosessi

On yleisesti tiedossa, että polymeerien kiteytymisen lähtökohtana ovat pienet bakteerit (hiukkaset), joita luonnostaan ​​esiintyy sulan kaltaisissa katalyyttijäännöksissä, epäpuhtauksissa, pölyssä jne. Tämän jälkeen on mahdollista muokata ja kontrolloida kiteistä morfologiaa lisäämällä polymeerisulaan "keinotekoisia" bakteereja. Tätä operaatiota kutsutaan ydintymiseksi.

Käytetään ydintäjiä tai ydintämisaineita, jotka tarjoavat paikkoja kiteiden käynnistymiselle.

Kirkastusaineet ovat ydintäjien alaryhmä, jotka tarjoavat pienempiä kiteitä, jotka sirottavat vähemmän valoa ja siten parantavat kirkkautta samalla seinämän paksuudella olevassa kappaleessa.

Näiden ydintämisaineiden tehtävänä on parantaa valmiiden osien fysikaalisia ja mekaanisia ominaisuuksia.

Ⅴ. Ydin- ja kirkastusaineet: runsas lisäaineiden valikoima

Hiukkasten ydintämisaineet

Hiukkasmaiset ydintämisaineet/nukleantit ovat tyypillisesti korkealla sulavia yhdisteitä, jotka dispergoidaan polymeerisulaan seostamalla. Nämä hiukkaset toimivat erillisinä "pisteytiminä", joille polymeerikiteiden kasvu voi alkaa.

Korkea ytimien pitoisuus johtaa nopeampaan kiteytymiseen (lyhyemmät sykliajat) ja korkeampaan kiteisyyteen, mikä parantaa PP:n lujuutta, jäykkyyttä ja HDT:tä.

Kitekerrostumien (sferuliittien) pieni koko johtaa vähentyneeseen valonsirontaan ja parantuneeseen kirkkauteen.

Yleisesti käytettyihin hiukkasmaisiin ydintämisaineisiin kuuluvat suolat ja mineraalit, kuten talkki, natriumbentsoaatti, fosfaattiesterit ja muut orgaaniset suolat.

Talkkia ja natriumbentsoaattia pidetään heikkolaatuisina ja edullisina ydintämisaineina, ja ne parantavat hieman lujuutta, jäykkyyttä, kovaa tiivistymistä (HDT) ja sykliaikaa.

Korkean suorituskyvyn ja hinnan omaavat ydintäjäaineet, kuten fosfaattiesterit ja bisykloheptaanisuolat, antavat paremmat fysikaaliset ominaisuudet ja parantavat kirkkautta jonkin verran.

Liukoiset ydintämisaineet

Liukoisilla ydintämisaineilla, joita kutsutaan myös 'sulaherkiksi', on tyypillisesti matalat sulamispisteet ja ne liukenevat sulaan PP:hen.

Kun polymeerisula jäähtyy muotissa, nämä ydintymisaineet kiteytyvät ensin muodostaen hienojakoisen verkon, jolla on erittäin suuri pinta-ala.

Lämpötilan laskiessa tätä verkostoa muodostavat fibrillit toimivat ytiminä, jotka käynnistävät polymeerin kiteytymisen.

Erittäin suuri ydinten pitoisuus johtaa hyvin pieniin PP-kideaggregaatteihin, jotka antavat alhaisimman valonsironnan ja parhaan kirkkauden.

Kaikki kirkastimet ovat ydintäjiä, mutta kaikki ydintäjät eivät ole hyviä kirkastimia.

Jotkin yleiset ydintämisaineet, kuten natriumbentsoaatti ja talkki, eivät pienennä sferoliittien kokoa riittävästi, jotta muovattu osa olisi samea ja kirkas. Paras kirkkaus saavutetaan yleensä käyttämällä liukoisia ydintämisaineita.

Liukoisia orgaanisia yhdisteitä, jotka toimivat kirkastajina, ovat sorbitolit, nonotolit ja trisamidit.

Vaikka näitä ydintämisaineita käytetään pääasiassa korkean kirkkauden ja vähäisen sameuden saavuttamiseksi, ne parantavat myös fysikaalisia ominaisuuksia ja lyhentävät sykliaikaa.

Hiukkasten muoto ja kuvasuhde

Neulamaiset ydinpartikkelit (kuten ADK STAB NA-11) voivat johtaa erilaisiin kutistumisarvoihin koneen ja poikittaissuunnassa. Tämä kutistumisanisotropia voi johtaa vääntymiseen loppukappaleessa. Höylägeometrialla varustetut ydinpartikkelit voivat kutistua tasaisemmin molempiin suuntiin, mikä johtaa vähäisempään vääntymiseen.

Hiukkaskoko ja hiukkaskokojakauma

Pienempi hiukkaskoko johtaa parempaan ydintymiseen, mutta pienempiä hiukkasia voi myös olla vaikeampi dispergoida. Jotkut ydintymishiukkaset, kuten natriumbentsoaatti, pyrkivät agglomeroitumaan uudelleen.

Käytetty happojen sieppari

Jotkin happosieppaajat, kuten rasvahappojen suolat (esim. kalsiumstearaatti), voivat olla antagonistisia tietyille nukleanteille, kuten fosfaattiestereille ja natriumbentsoaatille. Näiden nukleanttien kanssa tulisi käyttää dihydrotalsiittia.

Älä koskaan käytä kalsiumstearaattia natriumbentsoaatin kanssa, koska kalsiumstearaatti estää natriumbentsoaatin ydintymisen kokonaan.

Dispersioaste ja dispergoimattomien agglomeraattien läsnäolo

Natriumbentsoaatti muodostaa usein agglomeraatteja ja on vaikea dispergoida kunnolla.

Sulamislämpötila

Sorbitolit vaativat korkeampia sulamislämpötiloja parhaan kirkkauden saavuttamiseksi, koska niiden on liukentava kokonaan polymeerisulaan.

Ydinaineiden ja muiden lisäaineiden väliset synergiat ja vastakkainasettelut

Happosidonnat voivat olla synergistisiä tai antagonistisia. Rasvahappojen suolat vaikuttavat haitallisesti fosfaattiesterinukleoidun PP:n moduuliin.

Valitse oikeaYdinvoimatja kirkasteet PP:lle

Ennen kuin valitset sopivan ydintämis- tai kirkastusaineen PP-sovellukseesi, määritä, mistä ominaisuuden parannuksesta olet eniten kiinnostunut:

a. Jos vähäinen sameus ja korkea kirkkaus ovat tärkeitä, valitse jokin liukeneva kirkastin.

b. Jos kirkkausvaatimukset ovat alhaisemmat,fosfaattiesteritvoidaan käyttää.

c. Jos korkea moduuli on tärkein, valitse jokin fosfaattiestereistä.

d.Jos alhaiset kustannukset ovat tärkeimpiä, valitse natriumbentsoaatti.

e. Jos tärkeintä on vähäinen vääntyminen ja pigmentin herkkyys, valitse bisykloheptaanisuola.

On myös ehdottoman tärkeää päättää, miten ydintämisaine sisällytetään PP-hartsiin. Tee aina asianmukaiset testit varmistaaksesi, että dispersio ja ydintyminen on saavutettu hyvin.

Suorita DSC ydintetylle PP-hartsille. Sykliajan parantuminen korreloi yleensä kiteytymislämpötilan (Tc) nousun kanssa. Muovatun näytteen testausominaisuudet.

Jos haluat tiedustella ydintämisaineisiin liittyvistä tuotteista, ota rohkeasti yhteyttäota meihin yhteyttämilloin tahansa.