Поліпропілен – це широко використовуваний полімер, що використовується в різноманітних сферах застосування завдяки своєму чудовому поєднанню властивостей. Його фізичні, механічні та оптичні властивості можна додатково покращити за допомогою відповідного використання зародкоутворювачів та освітлювачів. Ці добавки сприяють кристалізації поліпропілену під час обробки, тим самим покращуючи вже набуті властивості.

Зрозумійте, як використовувати зародкоутворювачі та освітлювачі, а також отримайте поради щодо вибору для ефективного збільшення швидкості виробництва, зміни структури та морфології, а також зменшення помутніння у ваших поліпропіленових рецептурах.

I. Роль зародкоутворюючих освітлювальних агентів у поліпропіленгліколі

Кристалічність напівкристалічних полімерів відповідає за багато характеристик, таких як розмірна стабільність, прозорість та міцність.

Для певної деталі та процесу кристалічність контролюється структурою полімеру, рецептурою та умовами обробки, що призводить до певного балансу теплонакопичення та охолодження. Отже, кристалічність часто є неоднорідною, а історія нагрівання відрізняється для поверхні та серцевини деталей або виробів.

Зародистоутворювачі та освітлювачі прискорюють та регулюють кристалізацію, дозволяючи регулювати кінцеві властивості напівкристалічних полімерів відповідно до функціональних вимог.

· У поліпропіленових рецептурах додавання зародкоутворювачів (також званих нуклеаторами) призводить до покращення експлуатаційних характеристик та технологічних властивостей, таких як:

· Покращена чіткість та зменшення помутніння

· Покращена міцність та жорсткість

· Покращена температура відхилення тепла (HDT)

· Скорочений час циклу

· Зменшення деформації та більш рівномірна усадка

· Знижена чутливість пігментів до змін властивостей з різними кольорами

·Покращена технологічність у певних сферах застосування

Таким чином, нуклеація є потужним способом покращення фізичних, механічних та оптичних властивостей поліпропілену. Прозорість, розмірна стабільність, деформація, усадка, CLTE, HDT, механічні властивості та бар'єрний ефект можна покращити шляхом ретельного вибору нуклеаторів або освітлювачів.

II. Поліпропілен та його кристалічність

Поліпропілен – це широко використовуваний кристалічний товарний полімер, який отримують полімеризацією мономеру пропену. Після полімеризації ПП може утворювати три основні ланцюгові структури (атактичну, ізотаксичну, синдіотаксичну) залежно від положення метильних груп. Кристалічність полімеру характеризується:

· Форми та розміри кристалітів

· Коефіцієнти кристалічності та, зрештою,

·Орієнтація кристалітів

Ізотактичний поліпропілен (iPP) – це напівкристалічний полімер. Він характеризується чудовим співвідношенням вартості та продуктивності, що робить його дуже привабливим у широкому спектрі застосувань, таких як автомобілебудування, побутова техніка, трубопроводи, упаковка тощо.

Індекс ізотактичності iPP безпосередньо пов'язаний зі ступенем кристалічності, що має значний вплив на характеристики полімеру. Ізотактичність збільшує кінетику кристалізації, модуль згину, твердість і прозорість, а також зменшує ударостійкість і проникність.

У таблиці нижче порівнюються властивості двох гомополімерів поліпропілену з різним індексом ізотактичності.

III. Кристалізація поліпропілену
Залежно від умов, ізотактичний поліпропілен може кристалізуватися у чотири різні фази, що позначаються як α, β, γ та мезоморфний смектик. Фази α та β є найважливішими.

α-фаза

1. Ця фаза є більш стабільною та добре відомою.

2. Ці кристали належать до моноклінної кристалічної системи.

β-фаза

1. Ця фаза є метастабільною, а її кристали належать до псевдогексагональної кристалічної системи.

2. β-фаза існує переважно в блок-сополімеризованому поліпропілені та може бути отримана шляхом додавання спеціальних зародкоутворювачів.

3. Цю кристалічну форму відкрили Падден і Кіт у 1953 році; її утворення може бути спровоковано кристалізацією за температури від 130°C до 132°C, орієнтацією при високих зусиллях зсуву або додаванням спеціальних зародкоутворювачів.

4. Присутність β-фази в гомополімерах поліпропілену зазвичай покращує пластичність готового продукту, і ефект є найбільш значним, коли вміст β-фази досягає 65%.

γ-фаза

1. Ця фаза також є метастабільною, з триклінними кристалами.

2. Ця кристалічна форма є рідкісною; вона переважно зустрічається в низькомолекулярному поліпропілені та утворюється шляхом кристалізації під надзвичайно високим тиском та надзвичайно низькими швидкостями охолодження.

Ⅳ. Процес нуклеації в поліпропілені

Загальновідомо, що початковою точкою кристалізації полімерів є дрібні зародки (дрібні частинки), які природним чином містяться в розплавлених залишках каталізатора, домішках, пилу тощо. Потім можна модифікувати та контролювати кристалічну морфологію шляхом додавання «штучних» зародків, що вводяться в розплав полімеру. Ця операція називається нуклеацією.

Використовуються нуклеатори або нуклеуючі агенти, які забезпечують сайти для ініціювання кристалів.

Освітлювачі – це підродина нуклеаторів, які забезпечують утворення менших кристалітів, що розсіюють менше світла і, як наслідок, підвищують прозорість при тій самій товщині стінки деталі.

Роль цих зародкоутворювачів полягає в покращенні фізичних та механічних властивостей готових деталей.

Ⅴ. Нуклеатори та освітлювачі: багатий набір добавок

Зародкоутворювачі частинок

Частинки-нуклеатори/нуклеанти зазвичай є високоплавкими сполуками, які диспергуються в розплаві полімеру шляхом компаундування. Ці частинки діють як окремі «точкові зародки», на яких може розпочатися ріст кристалів полімеру.

Висока концентрація ядер призводить до швидшої кристалізації (коротший час циклу) та вищого рівня кристалічності, що покращує міцність, жорсткість та стійкість до нагрівання (HDT) поліпропілену (PP).

Малий розмір кристалічних агрегатів (сферолітів) призводить до зменшення розсіювання світла та покращення чіткості.

Зазвичай використовувані частинкові зародкоутворювачі включають солі та мінерали, такі як тальк, бензоат натрію, фосфатні ефіри та інші органічні солі.

Тальк і бензоат натрію вважаються низькопродуктивними, недорогими нуклеантами, які забезпечують незначне покращення міцності, жорсткості, термостійкості та часу циклу.

Високоефективні та дорогі нуклеанти, такі як фосфатні естери та солі біциклогептану, забезпечують кращі фізичні властивості та деяке покращення прозорості.

Розчинні нуклеуючі агенти

Розчинні зародкоутворювачі, які також називають «чутливими до розплаву», зазвичай мають низькі температури плавлення та розчиняються в розплавленому поліпропілену.

Коли розплав полімеру охолоджується у формі, ці зародки спочатку кристалізуються, утворюючи дрібнорозподілену сітку з надзвичайно великою площею поверхні.

Зі зниженням температури фібрили, що складають цю мережу, функціонують як ядра, що ініціюють кристалізацію полімеру.

Надзвичайно висока концентрація ядер призводить до дуже малих агрегатів кристалів PP, які забезпечують найнижчий рівень розсіювання світла та найкращу чіткість.

Усі освітлювачі є нуклеантами, але не всі нуклеанти є хорошими освітлювачами.

Деякі поширені нуклеанти, такі як бензоат натрію та тальк, не зменшують розмір сферолітів достатньо, щоб забезпечити низьку каламутність та високу прозорість литого виробу. Найкраща прозорість зазвичай досягається при використанні розчинних нуклеантів.

До розчинних органічних сполук, що діють як освітлювачі, належать сорбітоли, нонотоли, трисаміди.

Хоча ці нуклеанти в основному використовуються для досягнення високої прозорості та низької каламутності, вони також покращують фізичні властивості та скорочують час циклу.

Форма частинок та співвідношення сторін

Нуклеантні частинки з голкоподібною формою (наприклад, ADK STAB NA-11) можуть призводити до різних значень усадки в машинному та поперечному напрямках. Ця анізотропія усадки може призвести до деформації кінцевої деталі. Нуклеантні частинки з планарною геометрією можуть забезпечити більш рівномірну усадку в двох напрямках, що призводить до меншої деформації.

Розмір частинок та розподіл розмірів частинок

Менший розмір частинок призводить до покращеного зародження, але менші частинки також може бути важче диспергувати. Деякі частинки нуклеантів, такі як бензоат натрію, мають тенденцію до повторної агломерації.

Використаний поглинач кислоти

Деякі поглиначі кислот, такі як солі жирних кислот (наприклад, стеарат кальцію), можуть бути антагоністичними до певних нуклеантів, таких як фосфатні ефіри та бензоат натрію. Дигідротальцит слід використовувати з цими нуклеантами.

Ніколи не використовуйте стеарат кальцію з бензоатом натрію, оскільки стеарат кальцію повністю нейтралізує зародкоутворення бензоату натрію.

Ступінь дисперсності та наявність недисперсних агломератів

Бензоат натрію часто утворює агломерати і його важко належним чином диспергувати.

Температура плавлення

Сорбітоли потребують вищих температур плавлення для досягнення найкращої прозорості, оскільки вони повинні повністю розчинитися в розплаві полімеру.

Синергія та антагонізм між нуклеантами та іншими добавками

Поглиначі кислот можуть бути синергетичними або антагоністичними. Солі жирних кислот негативно впливають на модуль пружності поліпропілену, що містить зародки фосфатного естеру.

Виберіть правильнеНуклеантита освітлювачі для ПП

Перш ніж вибрати відповідний зародкоутворювач або освітлювач для вашого застосування з поліпропілену, визначте, яке покращення властивостей вас найбільше цікавить:

a.Якщо важливі низький рівень помутніння та висока прозорість, тоді оберіть один із розчинних освітлювачів.

b. Для нижчих вимог до чіткості,фосфатні ефіриможна використовувати.

c. Якщо високий модуль пружності має найбільше значення, тоді оберіть один із фосфатних естерів.

d. Якщо низька вартість є найважливішим фактором, тоді оберіть бензоат натрію.

e. Якщо низька деформація та низька чутливість до пігменту є найважливішими, тоді оберіть сіль біциклогептану.

Також вкрай важливо вирішити, як зародкоутворювач буде введено до поліпропіленової смоли. Завжди проводите відповідні випробування, щоб переконатися в досягненні належної дисперсії та зародкоутворення.

Проведіть ДСК на зародкоподібній поліпропіленовій смолі. Збільшення часу циклу зазвичай корелює зі збільшенням температури кристалізації (Tc). Випробуйте властивості відлитого зразка.

Якщо ви хочете дізнатися про продукти, пов'язані з нуклеюючими агентами, будь ласка, звертайтесязв'яжіться з намиу будь-який час.