Polipropilena merupakan polimer yang digunakan secara meluas dalam pelbagai aplikasi kerana gabungan sifatnya yang sangat baik. Sifatnya, seperti fizikal, mekanikal dan optik, boleh dipertingkatkan lagi dengan penggunaan agen nukleasi dan agen penjernih yang sesuai. Bahan tambahan ini membantu dalam penghabluran PP semasa pemprosesan, sekali gus meningkatkan sifat yang telah diperolehi.

Fahami cara menggunakan agen penukleus dan agen penjernih serta dapatkan petua pemilihan untuk meningkatkan kadar pengeluaran, mengubah struktur dan morfologi dengan berkesan, dan mengurangkan jerebu dalam formulasi polipropilena anda.

I. Peranan Agen Penjernih Nukleasi dalam PP

Kekristalan polimer separa kristal bertanggungjawab untuk banyak ciri, seperti kestabilan dimensi, kejelasan, dan ketahanan.

Bagi bahagian dan proses yang ditentukan, kekristalan dikawal oleh struktur polimer, formulasi dan keadaan pemprosesan yang menghasilkan keseimbangan tertentu antara pengumpulan haba dan penyejukan. Akibatnya, kekristalan selalunya heterogen, dengan sejarah haba berbeza untuk kulit dan teras bahagian atau barangan.

Agen nukleasi dan penjernih mempercepat dan melaraskan penghabluran yang membolehkan sifat akhir polimer separa kristal diselaraskan kepada keperluan fungsian.

·Dalam formulasi polipropilena, penambahan agen penukleus (juga dipanggil nukleator) menghasilkan prestasi & sifat pemprosesan yang lebih baik, seperti:

· Kejelasan yang lebih baik dan jerebu yang berkurangan

· Kekuatan dan kekakuan yang lebih baik

· Suhu Pemansuhan Haba (HDT) yang Diperbaiki

· Masa kitaran yang dikurangkan

· Melengkungkan berkurangan dan pengecutan yang lebih seragam

· Mengurangkan sensitiviti pigmen berkaitan perubahan sifat dengan warna yang berbeza

·Kebolehprosesan yang dipertingkatkan dalam aplikasi tertentu

Oleh itu, nukleasi merupakan cara yang ampuh untuk meningkatkan sifat fizikal, mekanikal dan optik polipropilena. Kejelasan, kestabilan dimensi, lengkungan, pengecutan, CLTE, HDT, sifat mekanikal dan kesan penghalang boleh diperbaiki dengan pilihan nukleator atau penjernih yang teliti.

II. Polipropilena dan Kekristalannya

Polipropilena ialah polimer komoditi kristal yang digunakan secara meluas yang diperbuat daripada pempolimeran monomer propena. Setelah pempolimeran, PP boleh membentuk tiga struktur rantai asas (ataktik, isotaktik, sindiotaktik) bergantung pada kedudukan kumpulan metil. Kekristalan polimer dicirikan oleh:

· Bentuk dan saiz kristalit

·Nisbah kehabluran, dan akhirnya

·Orientasi kristalit

Polipropilena isotaktik (iPP) ialah polimer separa kristal. Ia dicirikan oleh nisbah kos kepada prestasi yang sangat baik, menjadikannya sangat menarik dalam pelbagai aplikasi seperti automotif, peralatan, perpaipan, pembungkusan, dan sebagainya.

Indeks isotaktikiti iPP secara langsung dikaitkan dengan tahap penghabluran yang mempunyai kesan besar terhadap prestasi polimer. Isotaktikiti meningkatkan kinetik penghabluran, modulus lenturan, kekerasan & ketelusan, dan mengurangkan rintangan hentaman & kebolehtelapan.

Jadual di bawah membandingkan sifat dua homopolimer polipropilena yang mempunyai indeks isotaktikiti yang berbeza.

III. Penghabluran Polipropilena
Bergantung pada keadaan, Polipropilena Isotaktik boleh menghablur kepada empat fasa berbeza yang dilambangkan sebagai α, β, γ dan smektik mesomorfik. Fasa α dan β adalah yang paling penting.

Fasa α

1. Fasa ini lebih stabil dan terkenal.

2. Kristal ini tergolong dalam sistem kristal monoklinik.

Fasa β

1. Fasa ini adalah metastabil, dan kristalnya tergolong dalam sistem kristal pseudo-heksagon.

2. Fasa β terutamanya wujud dalam polipropilena terkopolimer blok dan boleh dihasilkan dengan menambah agen nukleasi tertentu.

3. Bentuk kristal ini telah ditemui oleh Padden dan Keith pada tahun 1953; ia boleh dipromosikan melalui penghabluran antara 130°C dan 132°C, orientasi ricih tinggi atau penambahan agen nukleasi tertentu.

4. Kehadiran fasa β dalam homopolimer polipropilena biasanya meningkatkan kemuluran produk siap, dan kesannya paling ketara apabila kandungan fasa β mencapai 65%.

Fasa γ

1. Fasa ini juga metastabil, dengan kristal triklin.

2. Bentuk hablur ini jarang berlaku; ia terutamanya muncul dalam polipropilena bermolekul rendah dan dibentuk melalui penghabluran di bawah tekanan yang sangat tinggi dan kadar penyejukan yang sangat rendah.

Ⅳ. Proses Nukleasi dalam Polipropilena

Telah diketahui umum bahawa titik permulaan penghabluran polimer adalah kuman kecil (zarah kecil) yang secara semula jadi terkandung dalam sisa pemangkin seperti leburan, bendasing, habuk, dan sebagainya. Kemudian, morfologi kristal boleh diubah suai dan dikawal dengan penambahan kuman "buatan" yang diperkenalkan dalam leburan polimer. Operasi ini dipanggil Nukleasi.

Nukleator atau agen nukleasi digunakan untuk menyediakan tapak bagi permulaan hablur.

Penjernih ialah subfamili nukleator yang menyediakan kristalit yang lebih kecil yang menyerakkan kurang cahaya dan, akibatnya, meningkatkan kejelasan untuk ketebalan dinding yang sama bagi sesuatu bahagian.

Peranan agen penukleus ini adalah untuk meningkatkan sifat fizikal dan mekanikal bahagian siap.

Ⅴ. Nukleator dan Penjernih: Panel Aditif yang Kaya

Agen Nukleasi Zarah

Agen/nukleus penukleus zarah biasanya merupakan sebatian lebur tinggi yang tersebar dalam leburan polimer melalui pengkompaunan. Zarah-zarah ini bertindak sebagai 'nukleus titik' yang berbeza di mana pertumbuhan kristal polimer boleh bermula.

Kepekatan nukleus yang tinggi membawa kepada penghabluran yang lebih cepat (masa kitaran yang lebih pendek), dan tahap kekristalan yang lebih tinggi, yang meningkatkan kekuatan, kekakuan dan HDT PP.

Saiz agregat kristal (sferulit) yang kecil menyebabkan penyebaran cahaya yang berkurangan dan kejelasan yang lebih baik.

Agen penukleus partikulat yang biasa digunakan termasuk garam dan mineral, seperti talkum, natrium benzoat, ester fosfat dan garam organik lain.

Talkum dan natrium benzoat dianggap sebagai nukleat berprestasi rendah, berkos rendah, dan memberikan peningkatan sederhana dalam kekuatan, kekakuan, HDT dan masa kitaran.

Nuklean berprestasi tinggi dan berkos tinggi, seperti ester fosfat dan garam bisikloheptana memberikan sifat fizikal yang lebih baik dan sedikit peningkatan dalam kejelasan.

Agen Nukleasi Larut

Agen penukleus larut, yang juga dirujuk sebagai 'sensitif lebur', biasanya mempunyai takat lebur yang rendah dan larut dalam PP cair.

Apabila polimer cair menyejuk di dalam acuan, nuklean ini menghablur terlebih dahulu membentuk rangkaian teragih halus dengan luas permukaan yang sangat tinggi.

Apabila suhu terus menurun, fibril yang membentuk rangkaian ini berfungsi sebagai nukleus untuk memulakan penghabluran polimer.

Kepekatan nukleus yang sangat tinggi menghasilkan agregat kristal PP yang sangat kecil, yang memberikan tahap penyebaran cahaya yang paling rendah dan kejelasan yang terbaik.

Semua penjernih adalah nuklean, tetapi tidak semua nuklean adalah penjernih yang baik.

Sesetengah nuklean biasa, seperti natrium benzoat dan talkum, tidak mengurangkan saiz sferulit dengan jumlah yang mencukupi untuk menghasilkan bahagian acuan yang berjerebu rendah dan berkejelasan tinggi. Kejelasan terbaik biasanya dicapai apabila nuklean larut digunakan.

Sebatian organik terlarut yang bertindak sebagai penjernih termasuk sorbitol, nonotol, trisamida.

Walaupun nukleus ini digunakan terutamanya untuk mencapai kejelasan yang tinggi dan jerebu yang rendah, ia juga meningkatkan sifat fizikal dan mengurangkan masa kitaran.

Bentuk Zarah dan Nisbah Aspek

Zarah nukleus dengan bentuk seperti jarum (seperti ADK STAB NA-11) boleh menyebabkan nilai pengecutan yang berbeza dalam arah mesin dan melintang. Anisotropi pengecutan ini boleh menyebabkan lengkungan pada bahagian akhir. Zarah nukleus dengan geometri planer boleh memberikan pengecutan yang lebih seragam dalam dua arah yang membawa kepada lengkungan yang kurang.

Saiz Zarah & Taburan Saiz Zarah

Saiz zarah yang lebih kecil membawa kepada nukleasi yang lebih baik, tetapi zarah yang lebih kecil juga boleh menjadi lebih sukar untuk disebarkan. Sesetengah zarah nukleus, seperti natrium benzoat, cenderung untuk menggumpal semula.

Pengumpul Asid Digunakan

Sesetengah pemungut asid, seperti garam asid lemak (contohnya kalsium stearat) boleh menjadi antagonis terhadap nuklean tertentu, seperti ester fosfat dan natrium benzoat. Dihidrotalsit harus digunakan dengan nuklean ini.

Jangan sekali-kali menggunakan kalsium stearat dengan natrium benzoat kerana kalsium stearat akan menafikan sepenuhnya nukleasi natrium benzoat.

Darjah Penyebaran & Kehadiran Aglomerat Tidak Tersebar

Natrium benzoat sering membentuk gumpalan dan sukar untuk tersebar dengan betul.

Suhu Lebur

Sorbitol memerlukan suhu leburan yang lebih tinggi untuk memberikan kejelasan yang terbaik, kerana ia mesti larut sepenuhnya dalam leburan polimer.

Sinergi dan Antagonisme Antara Nukleat dan Aditif Lain

Pemusnah asid boleh bersifat sinergistik atau antagonistik. Garam asid lemak memberi kesan buruk kepada modulus PP bernukleus ester fosfat.

Pilih yang KananNukleatdan Penjelas untuk PP

Sebelum memilih agen nukleasi atau penjernih yang sesuai untuk aplikasi PP anda, tentukan penambahbaikan sifat yang paling anda minati:

a. Jika jerebu rendah dan kejelasan tinggi adalah penting, maka pilih salah satu penjernih larut.

b. Untuk keperluan kejelasan yang lebih rendah,ester fosfatboleh digunakan.

c. Jika modulus tinggi adalah yang paling penting, maka pilih salah satu ester fosfat.

d. Jika kos rendah adalah yang paling penting, maka pilihlah natrium benzoat.

e. Jika lengkungan rendah dan kepekaan pigmen rendah adalah yang paling penting, maka pilih garam bisikloheptana.

Adalah juga penting untuk menentukan bagaimana nukleat akan digabungkan ke dalam resin PP. Sentiasa jalankan ujian yang sesuai untuk memastikan penyebaran dan nukleasi yang baik telah dicapai.

Jalankan DSC pada resin PP bernukleus. Penambahbaikan dalam masa kitaran secara amnya berkorelasi dengan peningkatan suhu penghabluran (Tc). Uji sifat spesimen yang dibentuk.

Jika anda ingin bertanya tentang produk yang berkaitan dengan agen nukleasi, sila hubungihubungi kamipada bila-bila masa.