PET çekirdekleştirici ajan türlerinin kısa tanımı ve çekirdekleştirici ajanların PET'in kristal özellikleri üzerindeki etkisi

 

PET için inorganik çekirdekleştirici ajanlar, organik çekirdekleştirici ajanlar ve polimerik çekirdekleştirici ajanlar olmak üzere üç ana çekirdekleştirici ajan türü vardır. Bu makalede, bu çekirdekleştirici maddelerin PET'in kristal özellikleri üzerindeki etkisi kısaca açıklanmaktadır.

I. İnorganik çekirdekleştirici maddeler.

İnorganik çekirdekleştirici maddeler temel olarak polimerlerde yaygın olarak kullanılan inorganik dolgu maddeleridir, kristalizasyon sürecindeki inorganik çekirdekleştirici maddeler PET eriyiğindeki küçük partiküllerin ikinci fazına eşdeğerdir, yüksek sıcaklıklarda bu partiküller erimiş halde değildir, soğutma sürecinde PET moleküler zinciri merkez olarak bu partiküllere adsorbe olur ve düzenli bir düzenleme ve çekirdek oluşumu sağlar. Bu küçük inorganik moleküller, heterojen çekirdekleştirici ajanlar olarak kullanıldığında, PET'te çekirdek oluşumu için gereken aktivasyon enerjisini azaltır ve sonraki kristalleşme süreci üzerinde çok az etkiye sahiptir, yani PET moleküler zincir segmentleri çekirdek yüzeyine adsorbe edilir ve kafese girer.

PET'te çekirdekleştirici ajan olarak talk kullanıldığında, ilk kristalleşme dolgu partiküllerinin yüzeyinde oluşur ve partiküllerin yüzeyinde küçük bir yanal difüzyonla kristallerin lameller yapıdan transferine eşlik eder. Çekirdekleştirici ajanlar olarak karbonatların PET'in kristal özellikleri üzerindeki etkisinin, Na2CO3 ve NaHCO3 ile PET için kristal çekirdekleştirici ajanlar olarak etkili olduğu bulunmuştur. Çekirdekleştirici ajan olarak Na2CO3 veya NaHCO3 ile PET, kalıp sıcaklığının 90%'sinde nispeten kısa bir kalıplama döngüsünde iyi mekanik özelliklerle üretilebilir. Talk, CaCO3 ve organik sodyum tuzu çekirdekleştirici maddelerin çekirdekleşme etkileri karşılaştırılmış ve talkın PET'in kristalleşme hızına CaCO3'ten daha uygun olduğu bulunmuştur. Talkın kütle içeriği 5% olduğunda, PET'in izotermal kristalleşme hızına katkısı 1% organik sodyum tuzunun katkısına yakındır ve talk ilavesi PET'in gerilme mukavemetini ve eğilme mukavemetini önemli ölçüde artırırken, organik sodyum tuzu bu özellikleri azaltır.

İkincisi, organik çekirdekleştirici maddeler.

Organik çekirdekleştirici maddeler esas olarak monokarboksilik asidin Na, Li, Ba, Mg, Ca tuzları, benzoin asidinin Na, K, Ca tuzları, aromatik hidroksisülfonatlar, organik fosfor bileşiklerinin Mg, Zn tuzlarıdır; bunlardan en iyi etki karboksilik asidin sodyum tuzu ve karboksilik asidin potasyum tuzudur. Organik çekirdekleştirici maddelerin çekirdekleşme mekanizması esas olarak kimyasal yapılarıyla ilgilidir. PET ve sodyum karboksilat tuzları yüksek sıcaklıklarda ekstrüde edildiklerinde kimyasal bir reaksiyona girerek PET-COONa maddelerini oluşturur ve bu maddeler PET eriyiği ile iyonik uç gruplar arasında iyonik kümeler oluşturur.

Sodyum benzoat türevi (Nu) çekirdeklenme ajanı ve polyester polieter kopolimer kristalleşme destekleyicisi (Pro) ilavesinin PET'in kristalleşme hızı üzerindeki etkisi. Nu/Pro-PET'in 228 °C ve 230 °C kristalleşme sıcaklıklarında Nu-PET'ten biraz daha hızlı kristalleştiği bulunmuştur; ancak daha yüksek kristalleşme sıcaklıklarında Nu/Pro-PET, Nu-PET'ten biraz daha yavaş kristalleşmiştir, bu da kristalleşmeyi hızlandırıcının PET'in kristalleşme hızını daha yüksek sıcaklıklarda daha fazla artırmadığını göstermektedir. Sodyum benzoat çekirdekleme maddesinin eklenmesi, PET için daha kısa bir kristalleşme indüksiyon süresi, daha düşük kristalleşme aktivasyon enerjisi ve daha yüksek bir genel kristalleşme oranı ile sonuçlanmıştır; ve varyasyon artan ekleme ile artmış, ancak karışım malzemesinin özelliklerinin stabilitesine elverişli olmayan kristalliği azaltmıştır. Bu nedenle, PET'te sodyum benzoat kullanıldığında, dozaja dikkat edilmeli ve diğer modifiye edicilerle birlikte kullanılması da gereklidir.

Üçüncüsü, polimer çekirdekleştirici maddeler.

Polimer çekirdekleştirici maddeler arasında polyester zwitteriyonik alkali metal tuzları, tüm aromatik polyester tozu, PTFE tozu, düşük moleküler ağırlıklı izotaktik PP, yüksek erime noktalı PET, iyonomer, sıvı kristal polimer (LCP) vb. bulunur; bunlardan iyonomer yaygın olarak kullanılan bir PET kristal polimer malzemesidir. PET'in camsı geçiş sıcaklığı, kristalleşme oranını hızlandıran ve darbe direncini artıran harmanlama ile azaltılır. İyonomerler, polimer omurgası üzerinde az sayıda iyonize olabilen gruba sahip polimerleri ifade eder; ana bileşenler iyonik olmayan bir omurga zinciri ve az sayıda iyon içeren bileşenden oluşur. İyonik grupların molar içeriğinin genellikle 15%'den fazla olmadığı kabul edilir. İyonomerlerin ikili harmanlama sisteminde iyonomer, iyon a iyonu, iyon a dipolü, hidrojen bağı, asitler ve bazlar, yük transferi, geçiş metal koordinasyon kompleksleri vb. ve polimer zincirleri arasında oluşan çoklu iyon çiftlerinin veya iyon kümelerinin fiziksel çapraz bağlanması yoluyla etkileşime girebilir. İyonomerlerin bu özel bileşimi ve morfolojik yapısı, onlara mükemmel tokluk, yüksek darbe direnci, aşınma direnci, şeffaflık ve yüksek eriyik viskozitesi gibi birçok benzersiz özellik kazandırır. Surlyn, DuPont tarafından Surlyn çekirdekleştirici ajan olarak geliştirilen, etilen/metakrilik asit ağırlık oranının 90/10 ve sodyum nötralizasyonunun yaklaşık 45% olduğu etilen metakrilik asit kopolimerinin bir sodyum tuzu olan yaygın olarak kullanılan bir iyonomerdir. Reaksiyon ürünleri iyon sonlu iyonik kümeler (PET-COONa) oluşturabilir ve bunlar soğutma kristalizasyon sürecinde heterojen çekirdekleştirici maddeler olarak işlev görür.

Küçük moleküllü organik çekirdekleştirici ajanlarla karşılaştırıldığında, polimer çekirdekleştirici ajan Surlyn, aynı zamanda büyük moleküllerin oluşumunda iyon uç gruplarıyla birlikte, PET-R (organik çekirdekleştirici ajan esnek grubu için R) üretilir, çünkü R moleküler zinciri PET moleküler zincirinden daha esnektir, sistemde ve kolaylaştırıcı rol oynar, PET'in moleküler hareketini teşvik etmek, moleküler zincir difüzyonunun karaktere serbest enerjisini azaltmak ve ayrıca PET karosunu azaltmak, PET'i iyileştirmek için tanıtımı. Aynı zamanda PET'in kiremitini azaltır ve PET'in kristalleşme oranını artırır, ki bu küçük moleküllü çekirdekleştirici ajanlarda söz konusu değildir.