Polipropilenas yra plačiai naudojamas polimeras, naudojamas įvairiose srityse dėl puikaus savybių derinio. Jo savybes, tokias kaip fizikinės, mechaninės ir optinės, galima dar labiau pagerinti tinkamai naudojant kristalizacijos ir skaidrinimo medžiagas. Šie priedai padeda kristalizuotis PP apdorojimo metu, taip pagerindami jau įgytas savybes.

Supraskite, kaip naudoti kristalizacijos ir skaidrinimo medžiagas, taip pat gaukite patarimų, kaip jas pasirinkti, kad efektyviai padidintumėte gamybos greitį, pakeistumėte struktūrą ir morfologiją bei sumažintumėte drumstumą savo polipropileno formulėse.

I. Nukleaciją formuojančių skaidrinančių medžiagų vaidmuo PP

Pusiau kristalinių polimerų kristališkumas lemia daugelį savybių, tokių kaip matmenų stabilumas, skaidrumas ir tvirtumas.

Apibrėžtai detalei ir procesui kristališkumą kontroliuoja polimero struktūra, formulė ir apdorojimo sąlygos, dėl kurių susidaro specifinė šilumos kaupimosi ir aušinimo pusiausvyra. Todėl kristališkumas dažnai būna nevienalytis, o detalių ar prekių išorinio ir vidinio sluoksnio šiluminė istorija skiriasi.

Branduolio formavimo medžiagos ir skaidrintuvai pagreitina ir sureguliuoja kristalizaciją, leisdami pritaikyti pusiau kristalinių polimerų galutines savybes prie funkcinių reikalavimų.

· Polipropileno formulėse pridėjus branduolį formuojančių medžiagų (dar vadinamų branduoliais), pagerėja eksploatacinės ir apdorojimo savybės, tokios kaip:

· Pagerintas aiškumas ir sumažintas miglotumas

· Pagerintas stiprumas ir standumas

· Pagerinta šilumos deformacijos temperatūra (HDT)

· Sumažintas ciklo laikas

· Sumažintas deformavimas ir tolygesnis susitraukimas

· Sumažėjęs pigmento jautrumas savybių pokyčiams su skirtingomis spalvomis

· Pagerintas apdorojimas tam tikrose programose

Taigi, kristalizacijos branduolio formavimas yra galingas būdas pagerinti polipropileno fizikines, mechanines ir optines savybes. Skaidrumą, matmenų stabilumą, deformaciją, susitraukimą, CLTE, HDT, mechanines savybes ir barjerinį efektą galima pagerinti kruopščiai parinkus kristalizacijos branduolio formavimo priemones arba skaidrintuvus.

II. Polipropilenas ir jo kristališkumas

Polipropilenas yra plačiai naudojamas kristalinis, prekinis polimeras, gaunamas polimerizuojant propeno monomerą. Polimerizacijos metu PP gali sudaryti tris pagrindines grandinės struktūras (ataksinę, izotaksinę, sindiotaksinę), priklausomai nuo metilo grupių padėties. Polimero kristališkumą apibūdina:

· Kristalitų formos ir dydžiai

· Kristališkumo santykiai ir galiausiai

· Kristalitų orientacija

Izotaktinis polipropilenas (iPP) yra pusiau kristalinis polimeras. Jam būdingas puikus kainos ir kokybės santykis, todėl jis labai patrauklus įvairiose srityse, tokiose kaip automobilių pramonė, buitinė technika, vamzdynai, pakuotės ir kt.

iPP izotaktiškumo indeksas yra tiesiogiai susijęs su kristališkumo laipsniu, kuris daro didelę įtaką polimero savybėms. Izotaktiškumas padidina kristalizacijos kinetiką, lenkimo modulį, kietumą ir skaidrumą, bei sumažina atsparumą smūgiams ir pralaidumą.

Žemiau esančioje lentelėje palyginamos dviejų polipropileno homopolimerų, turinčių skirtingą izotaktiškumo indeksą, savybės.

III. Polipropileno kristalizacija
Priklausomai nuo sąlygų, izotaktinis polipropilenas gali kristalizuotis į keturias skirtingas fazes, vadinamas α, β, γ ir mezomorfine smektine. α ir β fazės yra svarbiausios.

α fazė

1. Ši fazė yra stabilesnė ir geriau žinoma.

2. Šie kristalai priklauso monoklininei kristalų sistemai.

β fazė

1. Ši fazė yra metastabili, o jos kristalai priklauso pseudošešiakampei kristalų sistemai.

2. β fazė daugiausia egzistuoja blokinio kopolimerizacijos būdu pagamintame polipropilene ir gali būti gauta pridedant specialių branduolį formuojančių medžiagų.

3. Šią kristalinę formą 1953 m. atrado Paddenas ir Keithas; ją galima skatinti kristalizuojant 130–132 °C temperatūroje, taikant didelės šlyties orientaciją arba pridedant specifinių kristalizacijos agentų.

4. β fazės buvimas polipropileno homopolimeruose paprastai pagerina gatavo produkto tąsumą, o poveikis yra reikšmingiausias, kai β fazės kiekis pasiekia 65 %.

γ fazė

1. Ši fazė taip pat yra metastabili, su trikliniais kristalais.

2. Ši kristalinė forma yra neįprasta; ji daugiausia aptinkama mažos molekulinės masės polipropilene ir susidaro kristalizacijos būdu esant itin aukštam slėgiui ir itin mažam aušinimo greičiui.

III. Polipropileno branduolio susidarymo procesas

Gerai žinoma, kad polimerų kristalizacijos pradžios taškas yra maži mikrobai (mažos dalelės), natūraliai esantys lydalo pavidalo katalizatoriaus likučiuose, priemaišose, dulkėse ir kt. Tuomet galima modifikuoti ir kontroliuoti kristalinę morfologiją pridedant „dirbtinių“ mikrobų, įvedamų į polimero lydalą. Ši operacija vadinama branduolio formavimu.

Naudojami branduolio formavimo agentai arba branduolio formavimo priemonės, kurios suteikia vietas kristalams inicijuoti.

Skaidrikliai yra kristalizatorių pošeimis, kurie sukuria mažesnius kristalitus, išsklaidančius mažiau šviesos ir dėl to padidinančius to paties storio detalės sienelės skaidrumą.

Šių branduolį formuojančių medžiagų vaidmuo yra pagerinti gatavų detalių fizines ir mechanines savybes.

III. Nukleatoriai ir skaidrintuvai: gausus priedų pasirinkimas

Kietųjų dalelių branduolį formuojantys agentai

Dalelių pavidalo kristalizacijos agentai / kristalizatoriai paprastai yra aukštos lydymosi temperatūros junginiai, kurie disperguojami polimero lydale maišymo būdu. Šios dalelės veikia kaip atskiri „taškiniai branduoliai“, kuriuose gali prasidėti polimero kristalų augimas.

Didelė branduolių koncentracija lemia greitesnę kristalizaciją (trumpesnį ciklo laiką) ir aukštesnį kristališkumo lygį, o tai pagerina PP stiprumą, standumą ir HDT.

Mažas kristalinių agregatų (sferulitų) dydis sumažina šviesos sklaidą ir pagerina skaidrumą.

Dažniausiai naudojami kietųjų dalelių kristalizavimo agentai yra druskos ir mineralai, tokie kaip talkas, natrio benzoatas, fosfato esteriai ir kitos organinės druskos.

Talkas ir natrio benzoatas laikomi mažo našumo, nebrangiais branduolio gavimo junginiais, kurie šiek tiek pagerina stiprumą, standumą, HDT ir ciklo laiką.

Didelio našumo, brangūs branduolio formai, tokie kaip fosfatų esteriai ir bicikloheptano druskos, pasižymi geresnėmis fizikinėmis savybėmis ir šiek tiek pagerina skaidrumą.

Tirpūs branduolį formuojantys agentai

Tirpūs branduolį formuojantys agentai, dar vadinami „lydymui jautriais“, paprastai turi žemą lydymosi temperatūrą ir ištirpsta išlydytame PP.

Polimero lydalui vėstant formoje, šie kristalai pirmiausia išsikristalizuoja, sudarydami smulkiai paskirstytą tinklą su itin dideliu paviršiaus plotu.

Temperatūrai toliau mažėjant, šį tinklą sudarančios fibrilės veikia kaip branduoliai, inicijuojantys polimero kristalizaciją.

Dėl itin didelės branduolių koncentracijos susidaro labai maži PP kristalų agregatai, kurie pasižymi mažiausiu šviesos sklaidos lygiu ir geriausiu skaidrumu.

Visi skaidrintuvai yra nukleantai, bet ne visi nukleantai yra geri skaidrintuvai.

Kai kurie įprasti branduolio formavimo priedai, pavyzdžiui, natrio benzoatas ir talkas, nesumažina sferulito dydžio tiek, kad būtų gauta mažo drumstumo ir didelio skaidrumo liejama detalė. Geriausias skaidrumas paprastai pasiekiamas naudojant tirpius branduolio formavimo priedus.

Tirpūs organiniai junginiai, kurie veikia kaip skaidrintuvai, yra sorbitoliai, nonotoliai, trisamidai.

Nors šie branduolio dariniai daugiausia naudojami siekiant didelio skaidrumo ir mažo drumstumo, jie taip pat pagerina fizines savybes ir sutrumpina ciklo laiką.

Dalelių forma ir kraštinių santykis

Adatos formos branduolio dalelės (pvz., ADK STAB NA-11) gali lemti skirtingus susitraukimo dydžius mašinos ir skersinėmis kryptimis. Ši susitraukimo anizotropija gali sukelti deformaciją galutinėje dalyje. Branduolio dalelės su obliavimo geometrija gali užtikrinti tolygesnį susitraukimą abiem kryptimis, todėl deformacija bus mažesnė.

Dalelių dydis ir dalelių dydžio pasiskirstymas

Mažesnis dalelių dydis pagerina branduolio susidarymą, tačiau mažesnes daleles taip pat gali būti sunkiau disperguoti. Kai kurios branduolį formuojančios dalelės, pavyzdžiui, natrio benzoatas, linkusios vėl aglomeruotis.

Naudotas rūgščių gaudytojas

Kai kurie rūgščių gaudytojai, pavyzdžiui, riebalų rūgščių druskos (pvz., kalcio stearatas), gali būti antagonistiniai tam tikriems nukleantams, pavyzdžiui, fosfato esteriams ir natrio benzoatui. Su šiais nukleantais turėtų būti naudojamas dihidrotalcitas.

Niekada nenaudokite kalcio stearato su natrio benzoatu, nes kalcio stearatas visiškai panaikins natrio benzoato branduolio susidarymą.

Dispersijos laipsnis ir nedispersinių aglomeratų buvimas

Natrio benzoatas dažnai sudaro aglomeratus ir yra sunkiai tinkamai disperguojamas.

Lydymosi temperatūra

Sorbitoliams reikia aukštesnės lydymosi temperatūros, kad būtų užtikrintas geriausias skaidrumas, nes jie turi visiškai ištirpti polimero lydale.

Branduolinių medžiagų ir kitų priedų sinergijos ir antagonizmai

Rūgščių gaudyklės gali būti sinergetinės arba antagonistinės. Riebalų rūgščių druskos neigiamai veikia fosfato esterio branduolio turinčio PP modulį.

Pasirinkite dešinęBranduoliaiir PP skaidrintuvai

Prieš pasirinkdami tinkamą kristalizacijos ar skaidrinimo agentą savo PP pritaikymui, nustatykite, kuris savybių pagerinimas jus labiausiai domina:

a. Jei svarbu mažas drumstumas ir didelis skaidrumas, rinkitės vieną iš tirpių skaidrintuvų.

b. Jei reikalavimai aiškumui yra mažesni,fosfatų esteriaigalima naudoti.

c. Jei svarbiausias yra didelis modulis, pasirinkite vieną iš fosfato esterių.

d.Jei svarbiausia yra maža kaina, rinkitės natrio benzoatą.

e. Jei svarbiausia yra mažas deformavimasis ir mažas pigmento jautrumas, rinkitės bicikloheptano druską.

Taip pat būtina nuspręsti, kaip branduolį formuojanti medžiaga bus įtraukta į PP dervą. Visada atlikite atitinkamus bandymus, kad įsitikintumėte, jog pasiekta gera dispersija ir branduolio susidarymas.

Atlikite DSC su branduoliu suformuota PP derva. Ciklo laiko pagerėjimas paprastai koreliuoja su kristalizacijos temperatūros (Tc) padidėjimu. Lieto bandinio bandymo savybės.

Jei norite pasiteirauti apie produktus, susijusius su branduolio formavimo priemonėmis, nedvejodami kreipkitėssusisiekite su mumisbet kuriuo metu.