A nukleálószer meghatározása
A nukleálószer egy új funkcionális adalékanyag, amelyet polietilénhez, polipropilénhez és más, nem teljesen kristályosodott műanyagokhoz alkalmaznak, hogy a gyanta kristályosodási viselkedésének megváltoztatásával, a kristályosodási sebesség felgyorsításával, a kristályosodási sűrűség növelésével és a szemcseméret mikroszerkezetének elősegítésével lerövidítse a formázási ciklust, javítsa a termékek átláthatóságát, szakítószilárdságát, merevségét, szívósságát és egyéb fizikai és mechanikai tulajdonságait.
Nukleálószer hatásmechanizmusa (PP termékek)
Amikor a nukleáló anyagot a műanyaghoz adják, a nukleáló anyag részecskéi a kristálymagok szerepét töltik be, azaz több magot adnak hozzá kívülről, ami jó melegágyat biztosít a műanyag kristályosodásához, így elősegítve a kristályosodást.
A nukleálószer-részecskéknek általában megfelelő méretarányúnak kell lenniük. A nukleálószerek azonban általában hajlamosak arra, hogy erős és anizotróp kristályosodási orientációt indukáljanak az anyagon belül, különösen a lapos alkatrészek hosszanti és keresztirányú (MD/TD) irányában. Ez az eltérő zsugorodás és kiegyensúlyozatlan orientáció még jobban megmutatkozhat egyes eljárásokban, mint például a szilárd fázisú nyomásalakítás (SPPF), ami a formázás után vetemedéshez vezethet.
Ezért egy jó magképző anyagnak képesnek kell lennie kiegyensúlyozott kristályos orientációt elérni a PP alkatrész hosszanti és keresztirányú síkjaiban, így kiváló méretstabilitást biztosít, és csökkenti a vetemedési és zsugorodási problémákat.
A gyakori nukleáló anyagok osztályozása
(1) Alfa kristályos nukleálószer:
Elsősorban javítja a termék átláthatóságát, felületi fényét, merevségét, hőterjedési hőmérsékletét, és átlátszó szer, áteresztőképesség-javító, merevségfokozó néven is ismert. Főleg beleértve a bifurkált szorbitot (DBS) és származékai, aromás foszfát-sók, benzoesav-sók helyettesítése stb., különösen a DBS nukleáló átlátszó szer alkalmazása a leggyakoribb.
Az alfa-kristályos nukleálószerek szerkezetük szerint szervetlen és szerves anyagokra oszthatók.
(1) Szervetlen osztály
A szervetlen nukleáló anyagok közé elsősorban talkum, kalcium-oxid, korom, kalcium-karbonát, csillám, szervetlen pigmentek, kaolin és katalizátormaradványok tartoznak. Ezek a legkorábban kifejlesztett olcsó és praktikus nukleálószerek, a leginkább kutatott és alkalmazott anyagok a talkum, a csillám stb.
(2) Szerves
(a) karbonsav fémsók: például nátrium-szukcinát, nátrium-glutarát, nátrium-hexanoát kálium-benzoát, lítium-benzoát, nátrium-cinnamát, nátrium β-naftoát stb. Közülük a benzoesav alkálifém vagy alumínium só, tert-butil-benzoesav alumínium só stb. A hatás jobb, a felhasználási történet hosszabb, de az átláthatóság gyenge.
(b) foszfátfémsók: a szerves foszfátok főként foszfátészter fémsókat és foszfátészter alkálifém anyagokat és komplexeiket stb. tartalmazzák. Az ilyen típusú nukleálószerekre jellemző az átlátszóság, merevség, kristályosodási sebesség stb., de gyenge diszperzió.
(c) szorbitol benzil villaszármazékok: az átláthatóság, a felületi fényesség, a merevség és a termékek egyéb termomechanikai tulajdonságai jelentős javító hatással bírnak, és jó kompatibilitással rendelkeznek a PP-vel, az átlátszó magképző szerek osztálya jelenleg mélyreható vizsgálat alatt áll. A jó teljesítmény, alacsony ár, vált a legaktívabb fejlesztés itthon és külföldön, a legtöbb fajta, a legnagyobb termelés és értékesítés egy osztály nukleáló szerek. Vannak elsősorban dibenzil villa szorbit (DBS), két (egy metil benzil villa) szorbit (P-M-DBS), stb.
(d) magas olvadáspontú polimer típusú nukleálószer: jelenleg főként polivinil-ciklohexán, polivinil-pentán, etilén/akrilát kopolimer stb. van. Gyengén keverhető a poliolefin gyantával és jó diszperzióval rendelkezik.
(2) β-kristályok csíraképző anyaga
Ezeket úgy tervezték, hogy magas β-kristályos polipropilén termékeket kapjanak, és előnyük, hogy a termékek ütésállóságát anélkül javítják, hogy csökkentenék vagy akár növelnék a termékek hőterjedési hőmérsékletét, így az ütésállóság és a hőterjedés két ellentétes szempontja egyensúlyba hozható.
Az egyik csoportot a vastag gyűrűs vegyületek kis száma alkotja, amelyek kvázi síkbeli szerkezetűek.
A másik csoportot bizonyos dikarbonsavak alkotják a periódusos rendszer IIA. csoportjába tartozó fémek oxidjaival, hidroxidjaival és sóival. A PP-t a különböző kristályos formák arányának megváltoztatásával módosíthatja a polimerben.
A nukleálószer hozzáadásának a következő hatásai vannak
1、Lerövidíti a PP öntési ciklust
A nukleálószer hozzáadása növelheti a polipropilén átkristályosodási hőmérsékletét, felgyorsíthatja a kristályosodási sebességet és rövid hűtési idő alatt befejezheti a kristályosodást. Az RQT-CH 0,2% hozzáadása 7 másodperccel lerövidítheti a PP formázási ciklusát, és 14%-vel növelheti a munka hatékonyságát, ami nagyon jelentős a nagyméretű fröccsöntési termékek esetében.
2、A PP mechanikai tulajdonságainak javítása
A kristályos polipropilén kristályos fázis sűrűsége nagyobb, mint a nem kristályos fázisé, és kiváló szilárdsággal rendelkezik. Nukleálószer nélkül a kristályos polimerek kristályokat hoznak létre, amikor az olvadt állapotban hűtéskor, ami automatikus kristályosodás, ez a gömbkristály nem egyenletes, hiányos, így amikor az erő a gömbkristály kristályos része és a nem kristályos rész közötti határfelület, a törött szemcsék közötti rés az első, amely megsemmisül; nukleáló szer hozzáadásakor a gömbkristály növekedése szabályozható, így a mag növekszik, a kristályosodás tökéletesebb, az erő egyenletesebb, így javíthatja a polimer folyáshatárát Ezért javíthatja a polimer folyáshatárát, ütésállóságát és felületi szilárdságát, és javíthatja a polipropilén mechanikai tulajdonságait.
3、Növeli a PP átláthatóságát és felületi fényét. Mivel a PP az olvadási és hűtési folyamatban a spontán kristályosodási magok száma nagyon kicsi, a kristályosodási sebesség lassú, könnyen képződnek nagy gömb alakú kristályok, ezeknek a gömb alakú kristályoknak az átmérője sokkal nagyobb, mint a látható hullámhossz, és a törésmutató különbség a kristály és az amorf területek között nagy, ami a felületi fény szóródását eredményezi, ami az átláthatóság csökkenését eredményezi, így a normál feldolgozási körülmények között készült polipropilén termékek többsége áttetsző. A jó átlátszóságú terméknek meg kell felelnie a magas kristályosság, a tiszta kristályos orientáció és a látható fény hullámhosszánál kisebb kristályméret követelményeinek. A polipropilén szükséges mikrofinom gömbszerű kristályosodásának eléréséhez a nukleálószerek hozzáadása rendkívül versenyképes módszer [8].
4. Hőtani tulajdonságokra gyakorolt hatás
A magképző anyagok hozzáadása növeli a kristályosodási hőmérsékletet felgyorsítja a kristályosodást, fokozza a kristályosodás mértékét, növeli a sűrűséget és növeli a hőterhelési hőmérsékletet, ami bizonyos mértékig javíthatja a gyanta hőállóságát.