Definizione di agente nucleante

L'agente nucleante è un nuovo additivo funzionale applicato al polietilene, al polipropilene e ad altre materie plastiche incompletamente cristallizzate per abbreviare il ciclo di stampaggio, migliorare la trasparenza, la resistenza alla trazione, la rigidità, la tenacità e altre proprietà fisiche e meccaniche dei prodotti modificando il comportamento di cristallizzazione della resina, accelerando il tasso di cristallizzazione, aumentando la densità di cristallizzazione e promuovendo la microfabbricazione della dimensione dei grani.

 

Meccanismo d'azione dell'agente nucleante (prodotti PP)

Quando l'agente nucleante viene aggiunto alla plastica, le particelle dell'agente nucleante svolgono il ruolo di nuclei cristallini, cioè vengono aggiunti più nuclei all'esterno, il che fornisce un buon focolaio per la cristallizzazione della plastica, favorendo così la cristallizzazione.

In generale, le particelle di agente nucleante devono avere un rapporto d'aspetto sufficiente. Tuttavia, gli agenti nucleanti in generale tendono a indurre un forte e anisotropo orientamento della cristallizzazione all'interno del materiale, soprattutto nella direzione longitudinale rispetto a quella trasversale (MD/TD) dei pezzi piatti. Questo diverso ritiro e orientamento sbilanciato può essere ulteriormente evidenziato in alcuni processi come la formatura a pressione in fase solida (SPPF), che può portare a deformazioni dopo lo stampaggio.

Pertanto, un buon agente nucleante dovrebbe essere in grado di ottenere un orientamento cristallino bilanciato nei piani longitudinali e trasversali del pezzo in PP, fornendo così un'eccellente stabilità dimensionale e riducendo i problemi di deformazione e ritiro.

Classificazione dei comuni agenti nucleanti

(1) Agente nucleante alfa cristallino:

Migliorano principalmente la trasparenza, la lucentezza superficiale, la rigidità, la temperatura di deflessione termica del prodotto, e sono noti anche come agenti trasparenti, potenziatori della permeabilità, potenziatori della rigidità. Includono principalmente il sorbitolo biforcato (DBS) e i suoi derivati, i sali di fosfato aromatico, la sostituzione dei sali di acido benzoico, ecc.

Gli agenti nucleanti alfa cristallini possono essere suddivisi in inorganici e organici in base alla struttura.

(1) Classe inorganica

Gli agenti nucleanti inorganici comprendono principalmente talco, ossido di calcio, nerofumo, carbonato di calcio, mica, pigmenti inorganici, caolino e residui di catalizzatori. Questi sono i primi agenti nucleanti sviluppati, poco costosi e pratici; i più studiati e applicati sono il talco, la mica, ecc.

(2) Organico

(a) sali metallici dell'acido carbossilico: come il succinato di sodio, il glutarato di sodio, il benzoato di potassio esanoato di sodio, il benzoato di litio, il cinnamato di sodio, il β-naftoato di sodio, ecc. Tra questi, l'acido benzoico alcalino o sale di alluminio, l'acido tert-butil-benzoico sale di alluminio, ecc. L'effetto è migliore, la storia di utilizzo è più lunga, ma la trasparenza è scarsa.

(b) sali metallici di fosfato: i fosfati organici comprendono principalmente sali metallici di esteri di fosfato e sostanze metalliche alcaline di esteri di fosfato e loro complessi, ecc. Questo tipo di agente nucleante è caratterizzato da trasparenza, rigidità, velocità di cristallizzazione, ecc. ma scarsa dispersione.

(c) derivati della forcella di sorbitolo benzilico: la trasparenza, la lucentezza superficiale, la rigidità e altre proprietà termomeccaniche dei prodotti hanno un effetto di miglioramento significativo e hanno una buona compatibilità con il PP, è una classe di agenti nucleanti trasparenti attualmente oggetto di studio approfondito. Le sue buone prestazioni, il prezzo basso, sono diventati lo sviluppo più attivo in patria e all'estero, la maggior parte delle varietà, la più grande produzione e vendita di una classe di agenti nucleanti. Esistono principalmente sorbitolo a forcella dibenzilica (DBS), sorbitolo a due (a forcella metilbenzilica) (P-M-DBS), ecc.

(d) agente nucleante di tipo polimero ad alto punto di fusione: attualmente sono presenti soprattutto polivinilcicloesano, polivinil pentano, copolimero etilene/acrilato, ecc. È scarsamente miscibile con la resina poliolefinica e ha una buona dispersione.

(2) Agente nucleatore di cristalli β

Sono progettati per ottenere prodotti in polipropilene con un elevato contenuto di β-cristallino e hanno il vantaggio di migliorare la resistenza agli urti dei prodotti senza abbassare o addirittura aumentare la temperatura di deflessione termica dei prodotti, in modo da bilanciare i due aspetti contrastanti della resistenza agli urti e della deflessione termica.

Un gruppo è costituito da un piccolo numero di composti ad anello spesso con struttura quasi planare.

L'altro gruppo è composto da alcuni acidi dicarbossilici con ossidi, idrossidi e sali di metalli del gruppo IIA della tavola periodica. Può modificare il PP cambiando il rapporto tra le diverse forme cristalline del polimero.

 

L'aggiunta di un agente nucleante ha i seguenti effetti

1. Accorciare il ciclo di stampaggio del PP

L'aggiunta di agente nucleante può aumentare la temperatura di ricristallizzazione del polipropilene, accelerare il tasso di cristallizzazione e completare la cristallizzazione in un breve tempo di raffreddamento. L'aggiunta di 0,2% di RQT-CH può accorciare il ciclo di stampaggio del PP di 7s e aumentare l'efficienza di lavoro di 14%, il che è molto significativo per i prodotti di stampaggio a iniezione su larga scala.

2Migliorare le proprietà meccaniche del PP

La densità della fase cristallina del polipropilene è superiore a quella della fase non cristallina e ha un'eccellente resistenza. Senza agente nucleante, i polimeri cristallini generano cristalli quando si raffreddano allo stato fuso, che è una cristallizzazione automatica, questo cristallo a sfera non è uniforme, incompleto, quindi quando la forza tra la parte cristallina dell'interfaccia del cristallo a sfera e la parte non cristallina, lo spazio tra i grani rotti è il primo ad essere distrutto; quando si aggiunge un agente nucleante, la crescita del cristallo sferico può essere controllata, in modo che il nucleo aumenti, la cristallizzazione sia più perfetta, la forza sia più uniforme, in modo da migliorare la resistenza allo snervamento del polimero Pertanto, può migliorare la resistenza allo snervamento, la resistenza all'impatto e la resistenza superficiale del polimero, e migliorare le proprietà meccaniche del polipropilene.

3. Aumentare la trasparenza e la lucentezza superficiale del PP. Poiché nel processo di fusione e raffreddamento del PP il numero di nuclei di cristallizzazione spontanea è molto piccolo, la velocità di cristallizzazione è lenta, è facile che si formino cristalli sferici di grandi dimensioni, il diametro di questi cristalli sferici è molto più grande della lunghezza d'onda visibile, e la differenza di indice di rifrazione tra le aree cristalline e amorfe è grande, con conseguente diffusione della luce superficiale, con conseguente diminuzione della trasparenza, quindi la maggior parte dei prodotti in polipropilene realizzati in condizioni di lavorazione normali sono traslucidi. Un prodotto con una buona trasparenza deve soddisfare i requisiti di elevata cristallinità, orientamento cristallino ordinato e dimensioni cristalline inferiori alla lunghezza d'onda della luce visibile. Per ottenere la necessaria cristallizzazione sferica microfine del polipropilene, l'aggiunta di agenti nucleanti è un metodo estremamente competitivo [8].

4. Effetto sulle proprietà termiche

L'aggiunta di agenti nucleanti aumenta la temperatura di cristallizzazione, accelera la cristallizzazione, aumenta il grado di cristallizzazione, aumenta la densità e aumenta la temperatura di deflessione del calore, il che può migliorare in una certa misura la resistenza al calore della resina.