Alle Kategorien
ENEN

Kunststoffverstärkungs- und Modifikationstechnologie, das hier zu lesen ist genug!

Zeit: 2023-04-24 09:28:05 Zugriffe: 12

665d-5a6c171a599361d07d973da640d65ded

Heute spielen modifizierte Kunststoffe eine immer wichtigere Rolle im öffentlichen Leben, insbesondere im Automobil- und Haushaltsgerätebereich, wo sie eine unersetzliche Rolle spielen. Für die vielen Kategorien der modifizierten Kunststofftechnologie wurde die Kunststoffverstärkungstechnologie von akademischen und industriellen Kreisen untersucht und beachtet, da die Zähigkeit des Materials häufig eine entscheidende Rolle bei der Anwendung des Produkts spielt. Ich werde einige Fragen zum Thema Kunststoffverstärkung beantworten:


   1. Wie wird die Zähigkeit von Kunststoffen geprüft und bewertet?

 

   2. Was ist das Prinzip der Kunststoffverstärkung?

 

   3. Welche Härteverfahren gibt es für Kunststoffe?

 

   4. Was sind die am häufigsten verwendeten Zähigkeitsmittel?

 

   5. Wie ist zu verstehen, dass die Verhärtung zunächst die Kapazität erhöhen muss?

 

Charakterisierung der plastischen Zähigkeit

 

Je größer die Steifigkeit des Materials ist, das weniger anfällig für Verformungen ist, desto größer ist die Zähigkeit, die anfälliger für Verformungen ist.

 

Zähigkeit ist im Gegensatz zur Steifigkeit eine Eigenschaft, die die Leichtigkeit der Verformung des Objekts widerspiegelt. Je größer die Steifigkeit des Materials ist, desto weniger anfällig für Verformungen, desto größer ist die Zähigkeit und desto anfälliger für Verformungen. Im Allgemeinen sind die Materialhärte, die Zugfestigkeit, der Zugmodul (Young-Modul), die Biegefestigkeit und der Biegemodul umso größer, je größer die Steifigkeit ist. Umgekehrt gilt: Je größer die Zähigkeit, desto größer die Bruchdehnung und die Schlagzähigkeit. Die Schlagfestigkeit ist die Festigkeit der Probe oder des Teils, um dem Aufprall standzuhalten, und bezieht sich normalerweise auf die Energie, die von der Probe vor dem Bruch absorbiert wird. Die Schlagfestigkeit variiert je nach Form der Probe, Prüfmethode und Probenbedingungen und kann daher nicht als grundlegende Materialeigenschaft eingestuft werden.

 

Die Ergebnisse verschiedener Aufpralltestmethoden sind nicht vergleichbar

Schlagversuchsmethoden: Je nach Prüftemperatur gibt es Schlagversuche bei Raumtemperatur, Schlagversuche bei niedrigen Temperaturen und Schlagversuche bei hohen Temperaturen. kann je nach Spannungszustand der Probe in Biegestöße unterteilt werden – einfache Balken- und Auslegerstöße, Zugstöße, Torsionsstöße und Scherstöße; Abhängig von der verwendeten Energie und der Anzahl der Stöße kann man sie in einen großen Energiestoßtest und einen kleinen Energiestoßtest unterteilen. Unterschiedliche Materialien oder unterschiedliche Verwendungszwecke können unterschiedliche Aufpralltestmethoden wählen und unterschiedliche Ergebnisse erhalten. Diese Ergebnisse sind nicht vergleichbar.

 

Zähigkeitsmechanismus und Einflussfaktoren von Kunststoffen

 

(A) Silbermuster-Scherband-Theorie

 

Im Mischungssystem von gummigehärteten Kunststoffen spielen Gummipartikel hauptsächlich zwei Aspekte:

Einerseits wird die Matrix als Zentrum der Spannungskonzentration dazu veranlasst, eine große Anzahl von Silberlinien und Scherbändern zu erzeugen. Kontrollieren Sie andererseits die Entwicklung von Silberlinien, damit die Silberlinien mit der Zeit enden und sich nicht zu zerstörerischen Rissen entwickeln.

 

Das Spannungsfeld am Ende des Silberkorns kann Scherbänder induzieren und zum Abbruch des Silberkorns führen. Es stoppt außerdem die Entwicklung der Versilberung, wenn diese sich in die Scherzone ausdehnt. Die Erzeugung und Entwicklung einer großen Anzahl von Silverline- und Scherbändern verbraucht bei Belastung des Materials viel Energie und macht das Material dadurch duktiler. Die Versilberung manifestiert sich makroskopisch als Weißbruchphänomen, während die Scherstreifenbildung mit einer feinen Einschnürung einhergeht, die je nach Kunststoffsubstrat unterschiedlich ausfällt.

 

Beispielsweise ist die Zähigkeit der HIPS-Matrix gering, Versilberung, Spannungsweißwerden, Versilberungsvolumen nimmt zu, die Querabmessung bleibt im Wesentlichen unverändert, Zugfestigkeit ohne feinen Hals; gehärtetes PVC, die Matrixzähigkeit ist groß, die Nachgiebigkeit wird hauptsächlich durch das Scherband verursacht, es gibt einen feinen Hals, keine Weißfärbung; HIPS/PPO, Versilberung, Scherband nehmen einen erheblichen Anteil ein, feines Hals- und Weißbruchphänomen gleichzeitig.

 

(B) Die Faktoren, die die Wirkung der Kunststoffverstärkung beeinflussen, sind hauptsächlich drei Punkte

1, die Eigenschaften des Basisharzes

Untersuchungen zeigen, dass eine Verbesserung der Zähigkeit des Matrixharzes zur Verbesserung der Zähigkeitswirkung von gehärteten Kunststoffen beiträgt. Eine Verbesserung der Zähigkeit des Matrixharzes kann auf folgende Weise erreicht werden: Erhöhung des Molekulargewichts des Matrixharzes, so dass das Molekulargewicht die Verteilung wird eng; Verbessern Sie die Zähigkeit, indem Sie Kristallisation und Kristallinität, Kristallgröße und Kristallform kontrollieren. Beispielsweise werden PP Keimbildner zugesetzt, um die Kristallisationsgeschwindigkeit zu erhöhen, die Kristalle zu verfeinern und so die Bruchzähigkeit zu verbessern.

 

2、Eigenschaften und Dosierung des Härtemittels

(1) Die Wirkung der Partikelgröße der dispergierten Phase des Zähigkeitsmittels – bei gehärteten Elastomerkunststoffen sind die Eigenschaften des Basisharzes unterschiedlich, der beste Wert der Partikelgröße der dispergierten Phase des Elastomers ist nicht derselbe. Beispielsweise liegt der beste Wert der Gummipartikelgröße bei HIPS bei 0.8 bis 1.3 μm, die beste Partikelgröße bei ABS bei etwa 0.3 μm und die beste Partikelgröße bei PVC-modifiziertem ABS bei etwa 0.1 μm.

(2) Einfluss der Dosierung des Zähigkeitsmittels – Es gibt einen optimalen Wert für die Zugabe des Zähigkeitsmittels, der mit dem Partikelabstandsparameter zusammenhängt.

(3) Der Einfluss der Glasübergangstemperatur des Zähigkeitsmittels – im Allgemeinen ist die Zähigkeitswirkung umso besser, je niedriger die Glasübergangstemperatur des Elastomers ist.

(4) Der Einfluss der Grenzflächenfestigkeit des Zähigkeitsmittels und des Grundharzes – bei verschiedenen Systemen variiert der Einfluss der Grenzflächenbindungsfestigkeit auf die Zähigkeitswirkung.

(5) Der Einfluss der Struktur des Elastomer-Zähigkeitsmittels – und des Elastomertyps, des Vernetzungsgrads usw.

 

3, die Bindungskraft zwischen den beiden Phasen

Eine gute Verbindung zwischen den beiden Phasen kann dazu führen, dass die Spannung effektiv zwischen den Phasen übertragen werden kann, um mehr Energie zu verbrauchen, desto besser ist die Gesamtleistung des Makrokunststoffs, insbesondere die deutlichste Verbesserung der Schlagzähigkeit. Normalerweise kann diese Bindungskraft als Wechselwirkung zwischen den beiden Phasen verstanden werden. Pfropfcopolymerisation und Blockcopolymerisation sind typische Methoden zur Erhöhung der Bindungskraft der beiden Phasen. Der Unterschied besteht darin, dass sie durch chemische Synthese eine chemische Bindung eingehen, beispielsweise durch Pfropfen Copolymere HIPS, ABS, Blockcopolymere SBS, Polyurethan.

 

Bei Zähigkeitsvermittlern zur Zähigkeit von Kunststoffen gehört sie zur Methode der physikalischen Compoundierung. Das ideale Mischsystem sollte aus zwei Komponenten bestehen, die teilweise kompatibel sind und jede Phase hat. Zwischen den Phasen gibt es eine Grenzschicht. In der Grenzschicht diffundieren die beiden Polymermolekülketten ineinander Die gemischten Komponenten sorgen dafür, dass sie eine gute Bindung haben, und erhöhen dann die Diffusion der Grenzflächendiffusion, wodurch die Dicke der Grenzflächenschicht erhöht wird. Dies ist die Schlüsseltechnologie zum Härten von Kunststoffen und zur Herstellung von Polymerlegierungen – Polymerkompatibilitätstechnologie!

 

Welche Bedingungen erfordern eine Verschärfung? Welche Methoden gibt es?

 

(A) Welcher Bedarf besteht an einer Verschärfung?

 

1. Das Kunstharz selbst ist nicht zäh genug. Die Zähigkeit muss verbessert werden, um den Anforderungen gerecht zu werden, z. B. GPPS, Homopolymer-PP usw.

 

2. Verbessern Sie die Zähigkeit des Kunststoffs erheblich, um eine super Zähigkeit, eine Umgebung mit niedrigen Temperaturen und langfristige Nutzungsanforderungen zu erreichen, z. B. superhartes Nylon.

 

3, das Harz wurde gefüllt, flammhemmend und andere Modifikationen, die durch den Rückgang der Leistung des Materials verursacht wurden, müssen zu diesem Zeitpunkt wirksam gehärtet werden.

 

(B) wie man die Kunststoff-Härtungsmethode aufteilt

 

1, Gummielastomer-Verstärkung: EPR (Ethylen-Propylen-Dien), EPDM (EPDM), Butadienkautschuk (BR), Naturkautschuk (NR), Isobutylenkautschuk (IBR), Nitrilkautschuk (NBR) usw., anwendbar auf alle Kunststoffharze Zähigkeitsmodifikation.

 

2, Zähigkeit thermoplastischer Elastomere: SBS, SEBS, POE, TPO, TPV usw., hauptsächlich für die Zähigkeit von Polyolefinen oder unpolaren Harzen verwendet. Für die Zähigkeit von Polymeren mit Polyester, Polyamid und anderen polaren funktionellen Gruppen muss ein Kompatibilisator hinzugefügt werden.

 

3, Kern-Schale-Copolymere und reaktive Terpolymerverstärkung: ACR (Acrylate), MBS (Methylacrylat-Butadien-Styrol-Copolymer), PTW (Ethylen-Butylacrylat-Glycidylmethacrylat-Copolymer), E-MA – GMA (Ethylen-Methylacrylat- Glycidylmethacrylat-Copolymer) usw., die hauptsächlich in technischen Kunststoffen und hochtemperaturbeständigen Polymeren zum Härten von Legierungen verwendet werden.

 

4, hochfeste Kunststoffmischung, Zähigkeit: PP/PA, PP/ABS, PA/ABS, HIPS/PPO, PPS/PA, PC/ABS, PC/PBT usw. Die Polymerlegierungstechnologie ist ein wichtiger Weg zur Herstellung hoher Zähigkeit technische Kunststoffe.

 

5, andere Arten der Härtung: Härtung durch Nanopartikel (z. B. Nano-CaCO3), Härtung durch Sarinharz (DuPont-Metallionomer) usw.;

 

Allgemeine Kunststoffe werden im Allgemeinen durch radikalische Additionspolymerisation erhalten. Die molekulare Hauptkette und Seitenkette enthält keine polaren Gruppen. Durch Zugabe von Gummipartikeln und Elastomerpartikeln kann eine bessere Zähigkeitswirkung erzielt werden. Technische Kunststoffe werden im Allgemeinen durch Kondensationspolymerisation erhalten. Die Seitenketten- oder Endgruppen der Molekülkette enthalten polare Gruppen und werden durch Zugabe funktionalisierter Gummi- oder Elastomerpartikel mit höherer Zähigkeit gehärtet.

HarzHäufig verwendete HärtemittelZähigkeitsmittel, die üblicherweise zur Zähigkeitsmodifizierung verwendet werden
PolyolefinNR, EPR, EPDM, SBS, SEBS, EVAPOE, EPDM
PVCNBR, MBS, CPE, TPU, ABS, ACRCPE, ACR
ABSCPE, ACR, Pulver mit hohem GummigehaltHoher Gummipulvergehalt
PCMBS,Silikonhaltiger AcrylatkautschukMBS
PBT/PETE-GMA, EPDM-GMA, POE-GMA, Kern-Schale-Copolymere, IonomerePOE-GMA,E-MA-GMA
PA

NBR, EPDM, SBS, SEBS und POE und das entsprechende Pfropfcopolymer, Kern-Schale-Copolymer

.UHMWPE,BAND

POE-MA, SEBS-MA, EPDM-MA
PPOHIPS, SEBS-MA, POE-MAHIPS
PPSSEBS-MA, HDPE-MA, TLCP, Ionomer, PTFE, E-MA-GMASEBS-MA,E-MA-

Wie kann man verstehen, dass der Schlüssel zum Härten in der Erhöhung der Kapazität liegt?

 

Im Allgemeinen absorbieren und dissipieren Kunststoffe Energie im Prozess der Grenzflächenablösung, Kavitation und Schernachgiebigkeit der Matrix, wenn sie äußeren Kräften ausgesetzt werden, mit Ausnahme unpolarer Kunststoffharze, die durch direkte Zugabe von Elastomerpartikeln mit guter Kompatibilität gehärtet werden können (Prinzip ähnlicher Kompatibilität). Andere polare Harze benötigen eine effektive Kapazität, um den ultimativen Zweck der Zähigkeit zu erreichen. Mehrere Arten von Pfropfcopolymeren, die zuvor als Zähigkeitsmittel erwähnt wurden, weisen starke Wechselwirkungen mit dem Substrat auf, zum Beispiel:

 

(1) Abhärtung mit funktionellen Epoxidgruppen: Die Epoxidgruppe öffnet den Ring und reagiert dann mit der endständigen Hydroxylgruppe, Carboxylgruppe oder Amingruppe des Polymers in einer Additionsreaktion.

 

(2) Kern-Schale-Verstärkung: Die äußere Funktionsgruppe ist vollständig mit der Komponente kompatibel und der Gummi hat eine verfestigende Wirkung.

 

(3) Zähigkeit vom Ionomertyp: Mit Hilfe der Komplexierung zwischen Metallionen und Carbonsäurewurzeln von Polymerketten entsteht ein physikalisch vernetztes Netzwerk, das somit eine zähmachende Rolle spielt.

 

 Wenn der Zähigkeitsverbesserer tatsächlich als eine Klasse von Polymeren betrachtet wird, ist es möglich, dieses kapazitive Prinzip auf alle Polymermischungen auszudehnen. In der folgenden Tabelle ist die industrielle Herstellung nützlicher Polymermischungen und die reaktive Kapazität die Technologie, die wir verwenden müssen. Dann hat das Zähigkeitsmittel eine andere Bedeutung: „Zähigkeitskompatibilisator“, „Grenzflächenemulgator“. Der Titel ist besonders anschaulich!

 

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Vorspannen von Kunststoffen, ob für kristalline Kunststoffe oder amorphe Kunststoffe, gleichermaßen wichtig ist, und von Allzweckkunststoffen über technische Kunststoffe bis hin zu speziellen technischen Kunststoffen, um deren Hitzebeständigkeit schrittweise zu verbessern, auch der Selbstkostenpreis steigt, so dass die Hitzebeständigkeit des Vorspannens steigt Wirkstoffe, Alterungsbeständigkeit usw. stellen höhere Anforderungen, aber auch an die Kunststoffmodifikations-Härtungstechnologie wird ein großer Test gestellt, und das Wichtigste ist auch das Kritischste und die Matrix und die Komponenten müssen eine gute Kompatibilität aufrechterhalten!