핵 생성제의 정의

핵화제는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 기타 불완전 결정화 플라스틱에 적용되는 새로운 기능성 첨가제로 수지의 결정화 거동을 변화시키고 결정화 속도를 가속화하며 결정화 밀도를 높이고 입자 크기의 미세 가공을 촉진하여 성형 주기를 단축하고 투명성, 인장 강도, 강성, 인성 및 기타 제품의 물리적 및 기계적 특성을 개선합니다.

 

핵분열제 작용 메커니즘(PP 제품)

핵화제를 플라스틱에 첨가하면 핵화제 입자가 결정 핵의 역할을하여 더 많은 핵이 외부에서 첨가되어 플라스틱의 결정화를위한 좋은 온상을 제공하여 결정화를 촉진합니다.

일반적으로 핵 생성제 입자는 충분한 종횡비를 가져야 합니다. 그러나 일반적으로 핵 형성제는 재료 내부, 특히 평평한 부품의 종 방향 대 횡 방향(MD/TD)에서 강하고 이방성 결정화 방향을 유도하는 경향이 있습니다. 이러한 서로 다른 수축과 불균형한 배향은 고상 압력 성형(SPPF)과 같은 일부 공정에서 더욱 두드러져 성형 후 뒤틀림으로 이어질 수 있습니다.

따라서 좋은 핵화제는 PP 부품의 세로 및 가로 평면에서 균형 잡힌 결정 배향을 달성하여 우수한 치수 안정성을 제공하고 뒤틀림 및 수축 문제를 줄일 수 있어야 합니다.

일반적인 핵 생성제의 분류

(1) 알파 결정성 핵 생성제:

주로 제품의 투명성, 표면 광택, 강성, 열 변형 온도를 개선하며 투명제, 투과성 향상제, 강성 향상제로도 알려져 있습니다. 주로 분기 소르비톨(DBS) 및 그 유도체, 방향족 인산염 염, 벤조산 염의 치환 등을 포함하며, 특히 DBS 핵 생성 투명제의 적용이 가장 일반적입니다.

알파 결정성 핵 생성제는 구조에 따라 무기물과 유기물로 나눌 수 있습니다.

(1) 무기질 클래스

무기 핵 생성제는 주로 활석, 산화칼슘, 카본 블랙, 탄산칼슘, 운모, 무기 안료, 카올린 및 촉매 잔류물을 포함합니다. 이들은 가장 먼저 개발된 저렴하고 실용적인 핵 생성제이며, 가장 많이 연구되고 적용된 것은 활석, 운모 등입니다.

(2) 유기농

(a) 카르복실산 금속염: 숙신산 나트륨, 글루타르산 나트륨, 헥사노에이트 칼륨 벤조산 나트륨, 벤조산 리튬, 신나메이트 나트륨, β-나프토에이트 나트륨 등. 그중 벤조산 알칼리 금속 또는 알루미늄 염, 테트-부틸 벤조산 알루미늄 염 등이 있습니다. 효과가 더 좋고 사용 이력이 더 길지만 투명성이 떨어집니다.

(b) 인산염 금속염: 유기 인산염은 주로 인산염 에스테르 금속염과 인산염 에스테르 알칼리 금속 물질 및 그 복합체 등을 포함합니다. 이러한 유형의 핵 형성 제는 투명성, 강성, 결정화 속도 등이 특징이지만 분산이 좋지 않습니다.

(c) 소르비톨 벤질 포크 유도체 : 제품의 투명성, 표면 광택, 강성 및 기타 열역학적 특성은 상당한 개선 효과가 있으며 PP와의 상용 성이 우수하며 현재 심층 연구중인 투명 핵 형성 제의 한 종류입니다. 좋은 성능, 저렴한 가격은 국내외에서 가장 활발한 개발, 가장 많은 품종, 가장 큰 생산 및 판매의 핵 형성 제 클래스가되었습니다. 주로 디 벤질 포크 소르비톨 (DBS), 2 (메틸 벤질 포크에) 소르비톨 (P-M-DBS) 등이 있습니다.

(d) 고 융점 고분자 형 핵 형성 제 : 현재 주로 폴리 비닐 시클로 헥산, 폴리 비닐 펜탄, 에틸렌 / 아크릴 레이트 공중 합체 등이 있습니다. 폴리올레핀 수지와 잘 혼화되지 않고 분산성이 좋습니다.

(2) β- 결정 핵 생성제

β 결정 함량이 높은 폴리 프로필렌 제품을 얻을 수 있도록 설계되었으며 제품의 열 편향 온도를 낮추거나 높이 지 않고 제품의 내충격성을 향상시켜 내충격성과 열 편향의 두 가지 상충되는 측면을 균형있게 유지할 수 있다는 장점이 있습니다.

한 그룹은 준평면 구조를 가진 소수의 두꺼운 고리 화합물입니다.

다른 그룹은 주기율표 IIA 그룹의 산화물, 수산화물 및 금속 염을 포함하는 특정 디 카르 복실 산으로 구성됩니다. 폴리머에서 다른 결정 형태의 비율을 변경하여 PP를 수정할 수 있습니다.

 

핵 생성제를 추가하면 다음과 같은 효과가 있습니다.

1, PP 성형주기 단축

핵 생성제를 첨가하면 폴리 프로필렌의 재결정 온도를 높이고 결정화 속도를 높이며 짧은 냉각 시간 내에 결정화를 완료 할 수 있습니다. 0.2%의 RQT-CH를 추가하면 PP의 성형주기를 7 초 단축하고 작업 효율을 14%까지 높일 수 있으며 이는 대규모 사출 성형 제품에 매우 의미가 있습니다.

2, PP 기계적 특성 향상

결정성 폴리프로필렌 결정상의 밀도는 비결정상보다 높으며 강도가 우수합니다. 핵 생성제가 없으면 결정 성 폴리머는 용융 상태에서 냉각 될 때 결정을 생성하는데, 이는 자동 결정화이며,이 볼 결정은 균일하지 않고 불완전하므로 볼 결정 계면의 결정 부분과 비결정 부분 사이의 힘이 가해지면 깨진 입자 사이의 간격이 가장 먼저 파괴됩니다; 핵 형성 제를 첨가 할 때 볼 결정의 성장을 제어 할 수 있으므로 핵이 증가하고 결정화가 더 완벽하고 힘이 더 균일하므로 폴리머의 항복 강도를 향상시킬 수 있으므로 폴리머의 항복 강도, 충격 강도 및 표면 강도를 향상시키고 폴리 프로필렌의 기계적 특성을 향상시킬 수 있습니다.

3, PP의 투명도와 표면 광택을 높입니다. 용융 및 냉각 공정에서 PP는 자연 결정화 핵의 수가 매우 적고 결정화 속도가 느리고 큰 구형 결정을 형성하기 쉽고 이러한 구형 결정의 직경이 가시 파장보다 훨씬 크며 결정과 비정질 영역의 굴절률 차이가 커서 표면 광의 산란이 발생하여 투명도가 감소하므로 정상적인 가공 조건에서 제조 된 대부분의 폴리 프로필렌 제품은 반투명합니다. 투명도가 좋은 제품은 높은 결정성, 깔끔한 결정 방향, 가시광선 파장보다 작은 결정 크기 등의 요건을 충족해야 합니다. 폴리프로필렌의 필요한 미세한 구형 결정화를 달성하기 위해 핵 생성제를 첨가하는 것은 매우 경쟁력 있는 방법입니다[8].

4. 열적 특성에 미치는 영향

핵화제를 첨가하면 결정화 온도가 높아져 결정화 속도가 빨라지고 결정화 정도가 향상되고 밀도가 높아지며 열변형 온도가 높아져 수지의 내열성을 어느 정도 향상시킬 수 있습니다.