Kokie veiksniai turi įtakos plastikinių užpildų modifikavimui?

Apskritai užpildo forma, dalelių dydis, paviršiaus struktūra, paviršiaus apdorojimas, užpildo pasiskirstymas krūvose, proceso sąlygos ir įranga turi įtakos užpildytų modifikuotų plastikų modifikavimo efektui.

1. Užpildo forma

Užpildo formą galima plačiai klasifikuoti kaip sferinę, granuliuotą, stulpelinę, dribsnių, pluoštinę ir tuščiavidurę mikrosferą. Užpildo forma daro didelę įtaką užpildo modifikavimo poveikiui. Išskyrus sferines ir tuščiavidures mikrosferas, visos kitos užpildų formos pasižymi anizotropija, ir kuo didesnis šių anizotropinių užpildų kraštinių santykis, tuo geresnės mechaninės ir terminės savybės.

Apskritai, užpildai su dideliais kraštinių santykiais, pavyzdžiui, pluoštiniai, stulpeliniai ir dribsnių formos, yra naudingi gerinant kompozicinių medžiagų mechaninį stiprumą ir todėl kartais vadinami armatūriniais agentais, tačiau šie užpildai gali turėti įtakos modifikuotų medžiagų formavimo ir apdorojimo savybėms; užpildai su mažais kraštinių santykiais, pavyzdžiui, sferiniai ir granuliuoti, gali pagerinti formavimo ir apdorojimo savybes, tačiau gali sumažinti medžiagų mechaninį stiprumą.

Naudojant daugiakomponentį užpildą galima įveikti minėtus trūkumus, pavyzdžiui, į PVC dervą įdėjus dribsnių pavidalo žėručio miltelių, padidėja standumas, o smūgio stiprumas sumažėja, o pridėjus CaCO3, kurio armatūros storis mažesnis nei 1 μm, galima išvengti smūgio stiprumo sumažėjimo. Jei naudojamas miltelių ir pluošto užpildas, galima subalansuoti modifikuotų gaminių mechanines savybes, stiklo pluošto ir neorganinių mineralinių miltelių užpildo arba anglies pluošto ir aliuminio hidroksido derinys gali subalansuoti modifikuotų medžiagų eksploatacines savybes.

Į PP įdėjus 15–20 % EPDM ir 15–25 % CaCO3, ši medžiaga pasižymi puikiu smūgio stiprumu ir atsparumu žemai temperatūrai, todėl gali būti naudojama svarbių automobilių dalių gamyboje.

Į PVC dervą pridėjus 25–35 % asbesto pluošto ir 15–35 % CaCO3, ši medžiaga gali būti naudojama plastikinių asbesto grindų plytelių gamybai.

2. Užpildo dalelių dydis

Užpildo dalelių dydis gali būti išreikštas faktiniu dydžiu (μm) arba sieto, per kurį jis praeina, akučių skaičiumi. Akelių skaičius reiškia akučių skaičių kvadratiniame colyje sieto akučių, kuris yra 200, jei akučių skaičius yra 200. Ryšys tarp akučių ir mikronų (μm) yra toks: sieto skersmuo = 15400 μm/sieto akučių.

Užpildo dalelių dydis daro didelę įtaką užpildyto kompozito savybėms. Apskritai, tam tikrame dozavimo diapazone, kuo mažesnis užpildo dalelių dydis, tuo didesnis savitasis paviršiaus plotas, tuo didesnė polimero molekulių adsorbcija ant užpildo (dėl didelio sąlyčio ploto), tuo tvirčiau derva sukimba su užpildo sąsaja ir tuo labiau pagerėja medžiagos standumas, tempiamasis stipris, smūginis stiprumas, matmenų stabilumas ir išvaizda.

Ypač tempiamojo stiprumo ir smūgio stiprumo atveju, kai užpildo dalelių dydis yra didesnis, abu jie mažėja; kai dalelių dydis yra mažas iki tam tikros vertės, abu jie didėja, tačiau padidėjus užpildo kiekiui iki ribinės vertės, t. y., jie pradeda mažėti; kuo didesnis užpildo kiekis ir dalelių dydis, tuo didesnė ribinė vertė.

Kuo mažesnis užpildo dalelių dydis, jei jį galima tolygiai disperguoti, tuo geresnės užpildo medžiagos mechaninės savybės; tačiau kuo mažesnis dalelių dydis, tuo sunkiau pasiekti tolygų jo dispergavimą, reikia daugiau priedų ir geresnės apdorojimo įrangos, o kuo smulkesnės dalelės, tuo didesnės reikalingos apdorojimo išlaidos, todėl turime pasirinkti tinkamą dalelių dydžio užpildą pagal naudojimo poreikius.

2-10 lentelėje parodytos medžiagos su skirtingo dydžio kalcio karbonato dalelėmis mechaninės savybės, taikant tą patį granuliavimo procesą ir tos pačios rūšies HDPE, užpildytame 25 % (masės dalis) kalcio karbonato.

Iš konkrečių 2-10 lentelėje pateiktų duomenų matyti, kad geriausius rezultatus duoda 1250 mešų bikarbonatas, po to – 800 mešų. Kalbant apie medžiagos ir kainos santykį, tikslinga naudoti 800–1250 mešų bikarbonatą.

Jeiplastikinės plėvelės gamybaKalcio karbonato dalelių dydis neturi būti didesnis nei 1250 akių, didelės dalelės ne tik turi įtakos plėvelės mechaninėms savybėms, bet ir sukels sunkumų dėl pūstos plėvelės. Itin smulkiems užpildams, tokiems kaip nanoskalės medžiagos, dalelių dydis gali būti apie 10 nm. Itin smulkūs užpildai yra labai efektyvus būdas modifikuoti medžiagas, o tai gali pagerinti tiek medžiagos standumą, tiek tvirtumą. Užpildo dalelių dydžio pasiskirstymas turi įtakos jo pasiskirstymui užpildymo sistemoje. Kai dalelių dydžio pasiskirstymas yra platus, jis nėra tolygiai paskirstytas užpildymo sistemoje, todėl turi įtakos užpildymo sistemos veikimui.