Penjelasan singkat mengenai jenis-jenis zat nukleasi PET dan pengaruh zat nukleasi terhadap sifat kristal PET

 

Ada tiga jenis utama zat nukleasi untuk PET, yaitu zat nukleasi anorganik, zat nukleasi organik, dan zat nukleasi polimer. Makalah ini menjelaskan secara singkat dampak dari zat nukleasi ini pada sifat kristal PET.

I. Agen nukleasi anorganik.

Agen nukleasi anorganik pada dasarnya adalah pengisi anorganik yang biasa digunakan dalam polimer, agen nukleasi anorganik dalam proses kristalisasi setara dengan fase kedua partikel kecil dalam lelehan PET, pada suhu tinggi partikel-partikel ini tidak dalam keadaan cair, dalam proses pendinginan, rantai molekul PET ke partikel-partikel ini sebagai pusatnya, teradsorpsi ke partikel-partikel tersebut dan membuat susunan yang teratur dan pembentukan inti. Molekul anorganik kecil ini, ketika digunakan sebagai agen nukleasi heterogen, oleh karena itu mengurangi energi aktivasi yang diperlukan untuk pembentukan inti dalam PET dan memiliki sedikit efek pada proses kristalisasi selanjutnya, yaitu segmen rantai molekul PET diadsorpsi ke permukaan inti dan masuk ke dalam kisi.

Ketika talk digunakan sebagai agen nukleasi dalam PET, kristalisasi awal terbentuk pada permukaan partikel pengisi dan disertai dengan perpindahan kristal dari struktur lamelar melalui difusi lateral kecil pada permukaan partikel. Pengaruh karbonat sebagai agen nukleasi pada sifat kristal PET telah terbukti efektif sebagai agen nukleasi kristal untuk PET dengan Na2CO3, dan NaHCO3. Dengan Na2CO3 atau NaHCO3 sebagai bahan nukleasi, PET dapat diproduksi dengan sifat mekanik yang baik dalam siklus pencetakan yang relatif singkat pada suhu cetakan 90%. Efek nukleasi dari talk, CaCO3, dan bahan nukleasi garam natrium organik dibandingkan dan ditemukan bahwa talk lebih menguntungkan bagi laju kristalisasi PET daripada CaCO3. Ketika kandungan massa talk adalah 5%, kontribusi terhadap laju kristalisasi isotermal PET mendekati kontribusi garam natrium organik 1%, dan penambahan talk secara signifikan meningkatkan kekuatan tarik dan kekuatan lentur PET, sedangkan garam natrium organik mengurangi sifat-sifat ini.

Kedua, agen nukleasi organik.

Agen nukleasi organik terutama adalah garam Na, Li, Ba, Mg, Ca dari asam monokarboksilat, garam Na, K, Ca dari asam benzoin, hidroksisulfonat aromatik, garam Mg, Zn dari senyawa fosfor organik, yang efeknya lebih baik adalah garam natrium asam karboksilat dan garam kalium asam karboksilat. Mekanisme nukleasi zat nukleasi organik terutama terkait dengan struktur kimianya. Garam PET dan natrium karboksilat mengalami reaksi kimia saat diekstrusi pada suhu tinggi, menghasilkan zat PET-COONa, yang membentuk gugus ionik antara lelehan PET dengan gugus ujung ionik.

Pengaruh penambahan zat nukleasi turunan natrium benzoat (Nu) dan promotor kristalisasi kopolimer polieter poliester (Pro) terhadap laju kristalisasi PET. Nu/Pro-PET ditemukan mengkristal sedikit lebih cepat daripada Nu-PET pada suhu kristalisasi 228°C dan 230°C; namun, pada suhu kristalisasi yang lebih tinggi, Nu/Pro-PET mengkristal sedikit lebih lambat daripada Nu-PET, yang mengindikasikan bahwa akselerator kristalisasi tidak meningkatkan laju kristalisasi PET pada suhu yang lebih tinggi. Penambahan zat nukleasi natrium benzoat menghasilkan periode induksi kristalisasi yang lebih pendek, mengurangi energi aktivasi kristalisasi, dan meningkatkan laju kristalisasi PET secara keseluruhan; dan variasi meningkat dengan meningkatnya penambahan, tetapi mengurangi kristalinitas, yang tidak kondusif untuk stabilitas sifat bahan campuran. Oleh karena itu, ketika natrium benzoat digunakan dalam PET, perhatian harus diberikan pada dosisnya, dan juga perlu digunakan dengan pengubah lain.

Ketiga, agen nukleasi polimer.

Agen nukleasi polimer termasuk garam logam alkali zwitterionik poliester, semua bubuk poliester aromatik, bubuk PTFE, PP isotaktik dengan berat molekul rendah, PET dengan titik leleh tinggi, ionomer, polimer kristal cair (LCP), dan lain-lain, yang mana ionomer adalah bahan polimer kristal PET yang umum digunakan. Suhu transisi gelas PET dikurangi dengan pencampuran, yang mempercepat laju kristalisasi dan meningkatkan ketahanan benturan. Ionomer mengacu pada polimer dengan sejumlah kecil gugus yang dapat terionisasi pada tulang punggung polimer, dengan komponen utama yang terdiri dari rantai tulang punggung non-ion dan sejumlah kecil komponen yang mengandung ion. Kandungan molar gugus ion umumnya dianggap tidak lebih dari 15%. Dalam sistem pencampuran biner ionomer, ionomer dapat berinteraksi melalui ion ion, ion dipol, ikatan hidrogen, asam dan basa, transfer muatan, kompleks koordinasi logam transisi, dll., Dan ikatan silang fisik beberapa pasangan ion atau gugus ion yang terbentuk di antara rantai polimer. Komposisi khusus dan struktur morfologi ionomer ini memberi mereka banyak sifat unik seperti ketangguhan yang sangat baik, ketahanan benturan tinggi, ketahanan aus, transparansi, dan viskositas leleh yang tinggi. Surlyn adalah ionomer yang banyak digunakan yang dikembangkan oleh DuPont sebagai agen nukleasi Surlyn, yang merupakan garam natrium dari kopolimer asam etilena metakrilat, di mana rasio berat etilena/asam metakrilat adalah 90/10 dan netralisasi natrium sekitar 45%. Produk reaksi dapat membentuk gugus ion yang diakhiri dengan ion (PET-COONa), yang bertindak sebagai agen nukleasi heterogen dalam proses kristalisasi pendinginan.

Dibandingkan dengan agen nukleasi organik molekul kecil, agen nukleasi polimer Surlyn dengan gugus ujung ion dalam pembentukan molekul besar pada saat yang sama, ada PET-R (R untuk gugus fleksibel agen nukleasi organik) yang dihasilkan, karena rantai molekul R dari rantai molekul PET lebih fleksibel, dalam sistem dan memainkan peran sebagai fasilitator, pengenalannya untuk mendorong pergerakan molekul PET, mengurangi energi bebas dari difusi rantai molekul ke dalam karakter, dan juga mengurangi ubin PET, meningkatkan PET. Ini juga mengurangi ubin PET dan meningkatkan laju kristalisasi PET, yang tidak terjadi pada agen nukleasi molekul kecil.