قیمت POE دوباره افزایش یافت؟

به عنوان یکی از مواد سخت‌کننده رایج، این پویایی بدون شک شرکت‌های اصلاح را دچار دردسر می‌کند. استحکام و چقرمگی دو شاخص مهم عملکرد مکانیکی هستند، بنابراین اصلاح سخت‌کننده پلاستیک جهت اصلی اصلاح پلاستیک بوده است و امروزه با افزایش استحکام و چقرمگی، دو شاخص مهم عملکرد مکانیکی هستند، بنابراین اصلاح سخت‌کننده پلاستیک جهت اصلی اصلاح پلاستیک بوده است و امروزه افزودن عامل سخت‌کننده هنوز مستقیم‌ترین و مؤثرترین وسیله برای سخت‌کننده کردن مواد است.

بنابراین علاوه بر استفاده از الاستومر برای سخت کردن، چه گزینه‌های دیگری وجود دارد؟ امروز شما را به سازماندهی و اصلاح سخت کردن می‌برم که ایده‌های عملی کدامند.

عوامل سفت‌کننده‌ای که معمولاً استفاده می‌شوند را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد: عوامل سفت‌کننده فعال و عوامل سفت‌کننده غیرفعال. این عوامل، زنجیره‌های مولکولی حاوی گروه‌های فعالی هستند که می‌توانند با رزین ماتریس واکنش دهند، که می‌تواند یک ساختار شبکه‌ای تشکیل دهد و بخشی از سختی را افزایش دهد. عوامل سفت‌کننده غیرواکنشی، دسته‌ای از عوامل سفت‌کننده هستند که به خوبی با رزین پایه سازگار هستند، اما در واکنش شیمیایی شرکت نمی‌کنند. عوامل سفت‌کننده غیرواکنشی، دسته‌ای از عوامل سفت‌کننده هستند که به خوبی با رزین پایه سازگار هستند، اما در واکنش شیمیایی شرکت نمی‌کنند.

مواد سخت کننده الاستومری

تقریباً همه مواد انعطاف‌پذیر می‌توانند به عنوان عوامل تقویت‌کننده برای مواد شکننده استفاده شوند، نکته کلیدی سازگاری بین اجزای چند فازی است، تنها یک سیستم تقویت‌کننده با سازگاری خوب برای دستیابی به هدف تقویت‌کننده مورد نیاز کافی است و در غیر این صورت نتیجه معکوس می‌دهد. تقویت‌کننده‌های الاستومری که معمولاً استفاده می‌شوند بر اساس دمای انتقال شیشه‌ای بالا یا پایین طبقه‌بندی می‌شوند.

(1) رزین مقاوم در برابر ضربه بالا
مانند پلی اتیلن کلردار (CPE)، کوپلیمر متیل متاکریلات-بوتادین-استایرن (MBS)، کوپلیمر اکریلات (ACR)، کوپلیمر بلوکی استایرن-بوتادین (SBS)، SBS هیدروژنه (SEBS)، POE، EVA و غیره.
(2) لاستیک مقاوم در برابر ضربه بالا
مانند لاستیک اتیلن پروپیلن (EPR)، EPDM، NBR، NR، SBR، BR، CR و غیره.
علاوه بر این، اگر TPU به عنوان عامل تقویت‌کننده برای PA66 استفاده شود، مقاومت ضربه‌ای کامپوزیت PA66/TPU به طور قابل توجهی بهبود می‌یابد و خواص کششی کامپوزیت تنها کمی کاهش می‌یابد. خواص مکانیکی زمانی به بهترین حالت خود می‌رسند که مقدار TPU 5٪ باشد. بلورینگی 50٪ کاهش می‌یابد، که نشان می‌دهد این سیستم اثر تقویت‌کننده آشکاری بر PA66 دارد.

طبقه‌بندی بر اساس ساختار داخلی الاستومر.

(1) کلاس الاستومر از پیش تعیین شده
آنها پلیمرهایی با ساختار هسته-پوسته هستند که دارای یک هسته الاستومر نرم و یک پلیمر با پوسته با دمای انتقال شیشه‌ای بالا می‌باشند. مانند MBS، ACS، MABS و غیره.
(2) کلاس الاستومر از پیش تعیین نشده
این یک پلیمر خالص است و اصلاح ضربه پذیری آن با مکانیسم عمل حلال مانند CPE، EVA و غیره اصلاح می‌شود.
(3) کلاس الاستومر انتقالی

ساختار بین الاستومر از پیش تعیین شده و الاستومر از پیش تعیین نشده مانند ABS و غیره است.

مواد سفت و سخت

مواد سخت‌کننده‌ی معدنی (RIF)، عمدتاً پرکننده‌های معدنی بسیار ریز و پرکننده‌های ویژه.

پرکننده معدنی فوق ریز به اندازه ذرات بین 0.1 تا 5 میکرومتر اشاره دارد، اثر اصلاح چنین پرکننده‌ای با افزایش افزودن پرکننده، سیستم ترکیبی استحکام کششی و مقاومت ضربه به آرامی، بدون تغییر یا کمی افزایش می‌یابد، در حالی که سایر خواص همچنان افزایش می‌یابند.

پرکننده‌های ویژه شامل سوپرفیبرها (CF)، پرکننده‌های سوزنی/کره‌ای، نمک‌های فلزات قلیایی خاکی و کانی‌های کمیاب خاکی و غیره هستند.

ابرالیاف مانند الیاف کربن، الیاف بور، الیاف کوارتز، الیاف آلی، نانولوله‌های کربنی و ویسکرهای مختلف. پراکندگی ابرالیاف در پلیمرها باید با روش‌های نسبتاً خاص و هدفمند انجام شود.

پرکننده سوزنی مانند ولاستونیت سوزنی شکل که خاصیت سفت کنندگی خاصی دارد.

معمولاً به مدت 10 تا 15 دقیقه در دمای 50 تا 80 درجه سانتیگراد با عامل اتصال سیلان یا عامل اتصال مرکب عمل آوری می‌شود و مقدار افزودن 10 تا 15 درصد توصیه می‌شود. ولاستونیت بدون عمل آوری اثر سفت کنندگی ندارد.
پرکننده‌های کروی شامل میکروسفرهای شیشه‌ای، میکروسفرهای توخالی شیشه‌ای، دانه‌های ولاستونیت، دانه‌های پلاستیکی، دانه‌های سرامیکی و غیره هستند.

نمک‌های فلزات قلیایی خاکی عمدتاً شامل سولفات باریم هستند، مقدار پرکننده در طیف وسیعی وجود دارد، مقاومت ضربه‌ای ماده پرکننده درجات مختلفی از بهبود را نشان می‌دهد، با افزودن حدود 60٪، مقاومت ضربه به اوج خود می‌رسد.
کانی‌های خاکی کمیاب عمدتاً اکسیدهای خاکی کمیاب، ترکیبات آلکیل خاکی کمیاب و نمک‌های خاکی کمیاب مانند اکسید روبیدیم و فلوراید سریم هستند. مکانیسم سخت شدن کانی‌های خاکی کمیاب عموماً به هسته‌زایی آنها مربوط می‌شود، یعنی از خاک‌های کمیاب به عنوان عوامل هسته‌زا برای بهبود ساختار بلوری سیستم سخت‌کننده و دستیابی به هدف سخت‌کننده استفاده می‌شود. عمدتاً در سخت کردن پلیمرهای بلوری مانند PP، PA، POM و غیره استفاده می‌شود.

(2) مواد آلی سخت و محکم (ROF)
مانندPMMA، PP، PS، MMA/S و SAN و غیره. با عملکرد دوگانه سفت شدن و تقویت، اثر سفت شدن و تقویت به صورت سهموی است.

اصل سخت‌کاری
وقتی یک ماده پلیمری تحت بارگذاری ضربه‌ای قرار می‌گیرد و دچار آسیب (شکستگی) می‌شود، میزان چقرمگی آن به میزان انرژی ضربه‌ای جذب شده توسط ماده و توانایی آن در مقاومت در برابر گسترش ترک بستگی دارد. بنابراین مواد تقویت‌کننده و ماتریس چگونه در چقرمگی پلیمرها نقش دارند؟

۱. مکانیسم سفت شدن الاستومر

الاستومر مستقیماً انرژی را جذب می‌کند، وقتی نمونه تحت ضربه قرار می‌گیرد، میکروترک‌هایی ایجاد می‌شود، وقتی ذرات لاستیک در دو طرف ترک قرار می‌گیرند، ترک برای ایجاد باید لاستیک را بکشد، فرآیند تغییر شکل لاستیک انرژی زیادی را جذب می‌کند و در نتیجه مقاومت ضربه پلاستیک را افزایش می‌دهد.

۲. نظریه بازده

استحکام ضربه بالای پلاستیک‌های سخت‌شده با لاستیک عمدتاً ناشی از تغییر شکل تسلیم زیاد در ماتریس رزین است. دلیل تغییر شکل تسلیم رزین ماتریس این است که ضریب انبساط حرارتی و نسبت پواسون لاستیک بیشتر از پلاستیک است. در مرحله خنک‌سازی در فرآیند قالب‌گیری، انقباض حرارتی و فرآیند تغییر شکل، انقباض عرضی ماتریس اطراف تحت تنش کششی هیدرواستاتیک قرار می‌گیرد، به طوری که حجم آزاد رزین ماتریس افزایش می‌یابد، دمای انتقال شیشه‌ای آن کاهش می‌یابد و به راحتی می‌توان تغییر شکل پلاستیک ایجاد کرد و چقرمگی را بهبود بخشید. از سوی دیگر، این امر به دلیل اثر تمرکز تنش ذرات لاستیک است.

۳. نظریه ترک خوردگی هسته

گرانول‌های لاستیک به عنوان نقاط تمرکز تنش عمل می‌کنند و به جای چند ترک بزرگ، تعداد زیادی ترک کوچک ایجاد می‌کنند و گسترش ترک‌های کوچک متعدد، انرژی بیشتری نسبت به گسترش چند ترک بزرگ نیاز دارد. در عین حال، میدان‌های تنش تعداد زیادی ترک کوچک با یکدیگر تداخل می‌کنند و تنش‌های پیشرو برای توسعه ترک را تضعیف می‌کنند که به نوبه خود، توسعه ترک را کند کرده و منجر به خاتمه ترک‌ها می‌شود.

۴. نظریه الگوی نقره‌ای چندگانه

به دلیل تعداد بسیار زیاد ذرات لاستیک در پلاستیک سخت شده، تعداد زیادی از تمرکز تنش، تعداد زیادی الگوی نقره‌ای را ایجاد می‌کنند که می‌تواند مقدار زیادی انرژی را از بین ببرد. ذرات لاستیک همچنین پایانه‌های نوار نقره‌ای هستند و ذرات کوچک نمی‌توانند نوار نقره‌ای را پایان دهند.

۵. نظریه نوار-برش نقره‌ای

این یک نظریه مهم است که به طور کلی در صنعت پذیرفته شده است. آزمایش‌های متعدد نشان داده‌اند که مکانیسم تغییر شکل پلیمر از دو فرآیند تشکیل شده است: یکی فرآیند تغییر شکل برشی و دیگری فرآیند موج‌دار شدن نقره. فرآیند برشی شامل تغییر شکل تسلیم برشی منتشر و تشکیل نوارهای برشی موضعی است. تغییر شکل برشی فقط تغییر شکل در شکل جسم است، انرژی چسبندگی بین مولکول‌ها و چگالی جسم اساساً بدون تغییر باقی می‌ماند. از سوی دیگر، فرآیند مخطط شدن نقره باعث می‌شود چگالی جسم به طور قابل توجهی کاهش یابد. از یک طرف، حفره‌هایی در بدنه دانه نقره وجود دارد که نشان می‌دهد دانه‌بندی نقره باعث آسیب خاصی به ماده شده است که پیش‌ساز آسیب شکستگی زیر میکروسکوپی است. از طرف دیگر، دانه نقره در فرآیند تشکیل و رشد انرژی زیادی مصرف می‌کند که گسترش ترک‌ها را مهار کرده و چقرمگی ماده را بهبود می‌بخشد که یکی از مکانیسم‌های مکانیکی سخت شدن پلیمر است. بنابراین، درک صحیح پدیده خط خطی شدن نقره، هسته اصلی درک فرآیند تغییر شکل و شکست مواد پلیمری است و یکی از کلیدهای طراحی پلاستیک‌های اصلاح‌شده با اختلاط همگن، به‌ویژه پلاستیک‌های چقرمه شده، می‌باشد.

۶. نظریه کاویتاسیون

نظریه کاویتاسیون به پدیده کاویتاسیون در داخل ذرات لاستیک یا در لایه رابط بین ذرات لاستیک و زیرلایه تحت عمل تنش سه بعدی در فرآیند تغییر شکل در دمای پایین یا سرعت بالا اشاره دارد. این نظریه می‌گوید: پلاستیک اصلاح‌شده با لاستیک تحت عمل نیروهای خارجی، ذرات لاستیک فاز پراکنده را به دلیل تمرکز تنش ایجاد می‌کنند و در نتیجه سطح مشترک بین لاستیک و ماتریس و خود باعث ایجاد کاویتاسیون می‌شوند. پس از کاویتاسیون ذرات لاستیک، تنش کششی هیدرواستاتیک در اطراف لاستیک آزاد می‌شود، حالت تنش رباط ماتریس نازک بین حفره‌ها، از سه‌بعدی به یک بعدی و کرنش صفحه‌ای به تنش صفحه‌ای تغییر می‌کند و این حالت تنش جدید منجر به تشکیل باند برشی می‌شود. بنابراین، کاویتاسیون به خودی خود نمی‌تواند یک گذار شکننده-سخت ماده را تشکیل دهد. این امر تنها منجر به تغییر در حالت تنش ماده می‌شود که باعث تسلیم برشی، جلوگیری از گسترش بیشتر ترک و بهبود چقرمگی ماده می‌شود.