Daljnji plan optimizacije za modifikovani polietilen PE ojačan kalcijum karbonatom

Polietilen (PE) je jedna od plastika koja je privukla najviše pažnje u industrijskoj proizvodnji. Ima prednosti odlične otpornosti na niske temperature, otpornosti na većinu kiselih i alkalnih korozija, dobre hemijske stabilnosti, brzog oblikovanja i jake operativnosti. Široko se koristi u ambalaži, građevinskim materijalima, automobilima, biologiji i drugim oblastima. Međutim, njegova dalja primjena je ograničena nedostacima kao što su slaba otpornost na toplotu i relativno niska mehanička svojstva.

Ultrafini CaCO3 ima male čestice i dobru disperziju. Prednosti su smanjenje pora i šupljina u plastici i ujednačavanje skupljanja plastike. Koristi se u polietilenu, polistirenu, polivinil hloridu i polipropilenu. Između ostalih plastika, može poboljšati tvrdoću, dimenzionalnu stabilnost i krutost plastičnih proizvoda.

Međutim, veliki broj studija je pokazao da korištenje samo kalcijum karbonata ili drugih punila za punjenje modificiranih polimera ili modificiranje drugih materijala često ne postiže najbolje rezultate, a poboljšanje performansi je relativno jednostavno. Modifikacija spojeva različitih nemetalnih mineralnih prahova često ima bolje efekte i može poboljšati ukupne performanse materijala. Sada postoji sve više istraživačkih primjena.

Istraživanje Yang Changyoua i drugih pokazalo je da nano-CaCO3 može poboljšati kompatibilnost i termičku stabilnost polietilenskih kompozitnih materijala, a vlakna bagase (BF) mogu poboljšati kristalnost i žilavost kompozitnih materijala. Oba mogu efikasno poboljšati mehanička svojstva i mehaniku kompozitnih materijala.

01 Klasifikacija polietilena PE

PE se dijeli prema svojoj hemijskoj strukturi, relativnoj molekularnoj težini i metodi polimerizacije. Uglavnom se može podijeliti u tri kategorije: polietilen niske gustoće (LDPE), polietilen visoke gustoće (HDPE) i linearni polietilen niske gustoće (LLDPE).

▷Polietilen niske gustoće

LDPE ima široku relativnu raspodjelu molekularne težine, nisku kristalnost i osjetljiv je na ponašanje smicanja i stanjivanja. Može izazvati očvršćavanje tokom procesa oblikovanja, tako da LDPE ima dobra optička svojstva i obradivost. Budući da je Youngov modul kristalnog područja mnogo veći od amorfnog područja, krutost i zatezna čvrstoća LDPE-a su niže, ali su žilavost i izduženje pri kidanju veći.
LDPE se uglavnom koristi u plastičnim vrećicama za pakovanje, poljoprivrednim folijama, proizvodima od brizganja itd.

▷Polietilen visoke gustoće

HDPE linija za ekstruziju cijevi Ima visoku žilavost, krutost i mehanička svojstva, ali lako stari i deformira se, a površinska tvrdoća mu je niska. HDPE se može koristiti u cijevima, brizganju, duvanju, ribarskim mrežama, užadima, folijama za pakovanje i drugim proizvodima. HDPE ima dobru izolaciju i može se koristiti kao materijal za omatanje žica i kablova, kao i za kućišta nekih kućanskih aparata.

▷Linearni polietilen niske gustoće

LLDPE je nova vrsta polietilena koja je nedavno razvijena i brzo se razvijala posljednjih godina. To je kopolimer etilena i olefina. U poređenju sa polietilenom niske gustine, linearni polietilen niske gustine ima sličan izgled, dobar površinski sjaj, bolju otpornost na niske temperature, ali slabu prozirnost. LLDPE trenutno prodire u gotovo sva tradicionalna tržišta polietilena, uključujući folije, kalupe, cijevi, žice i kablove.

02 Modifikacija polietilena PE

Pojedinačni polietilen ima mehanička svojstva kao što su nedovoljna otpornost na starenje usljed zagrijavanja, krhkost u okruženjima niskih temperatura, niska tvrdoća i slaba otpornost na udarce. Stoga, modifikacijski tretman mora biti ciljani.

Trenutno, modifikacija PE uglavnom uključuje dvije metode modifikacije: hemijsku modifikaciju i fizičku modifikaciju. U fizičkoj modifikaciji, modifikacija s poboljšanim punjenjem je mješavina ili kompozitni materijal pripremljen dodavanjem modifikatora polietilenu i miješanjem kako bi se poboljšala određena svojstva polietilena ili dala polietilenu nova svojstva.

Trenutno uobičajeno korištena neorganska punila uglavnom uključuju kalcijev karbonat, kvarcni prah, vlakna drvenog brašna, vlakna rižine slame/šećerne trske, silicijum dioksid, viske, staklena vlakna, kaolin, staklene kuglice, talk, grafit, ugljične nanocjevčice itd. Dodavanjem ove vrste ojačavajućeg punila polietilenu mogu se smanjiti troškovi, a poboljšati krutost, čvrstoća, dimenzionalna stabilnost, otpornost na toplinu, magnetizam, provodljivost i druga svojstva proizvoda.

Istražujući njegov princip, neorganske čestice imaju visoku otpornost na toplinu i čvrstoću, a neorganske čestice imaju veliki utjecaj na proces kristalizacije polietilena. Kao neorganski nukleacijski agensi, one mogu direktno utjecati na čvrstoću, krutost i otpornost polietilenske smole na toplinu i druge ključne pokazatelje.

03 Modifikovani kalcijum karbonat

Kalcijum karbonat, kao svestrano neorgansko punilo, ima dva nedostatka kada se koristi s polimernim materijalima:

S jedne strane, površina je hidrofilna i oleofobna, sa jakim polaritetom, suprotno hidrofobnom i oleofilnom niskom polaritetu organskog tijela, teško se kombinuje sa polimernom matricom;

S druge strane, kalcijum karbonat ima slabu vezujuću silu s polimerima i može igrati samo ulogu solubilizacije. Prekomjerna količina kalcijum karbonata uzrokovat će značajan pad performansi polimernih materijala, što otežava proizvodnju i obradu proizvoda.

U praktičnoj primjeni, između kalcijum karbonata i polietilena treba postojati dobra međupovršinska veza, veličina čestica kalcijum karbonata treba biti mala, a disperzibilnost dobra. Stoga se kalcijum karbonat mora modificirati.

Kalcijum karbonat se modificira titanatnim sredstvom za spajanje. Alkilni dio u sredstvu za spajanje se lako hidrolizira i kombinira s -OH na površini kalcijum karbonata tokom procesa modifikacije, što može učiniti površinsko svojstvo kalcijum karbonata hidrofobnim; Tri strukture se mogu ispreplesti ili hemijski kombinirati s polimerom, čime se poboljšava međufazna kompatibilnost između kalcijum karbonata i polimera, te reologija i stabilnost disperzije kalcijum karbonata u sistemu, čime se poboljšavaju mehanička svojstva i mehaničke osobine.

Princip modifikacije titanatnog agensa za spajanje

04 Modifikovani polietilen punjen neorganskim prahom

Zuo Yinze i saradnici su koristili titanatno sredstvo za spajanje (KH101) i silansko sredstvo za spajanje (KH570) za modifikaciju CaCO3 i SiO2 kao punila, te su napravili binarne i ternarne PE kompozitne materijale s HDPE-om kao matricom. Istraživanje pokazuje da: disperzija modificiranih nanočestica u matrici je poboljšana, fenomen aglomeracije je smanjen, a zatezna čvrstoća i udarna čvrstoća binarnih kompozita prvo se povećavaju, a zatim smanjuju s povećanjem sadržaja CaCO3 i SiO2. Kada je količina dopiranja SiO2 7 težinskih%, sveobuhvatne performanse PE/SiO2 kompozitnog materijala su najbolje; Kada je količina dopiranja CaCO3 15 tež.%, sveobuhvatne performanse PE/CaCO3 kompozitnog materijala su najbolje. Kod PE/CaCO3/SiO2 kompozitnih materijala, kada su količine dopiranja kalcijum karbonata i SiO2 25 tež.% i 7 tež.%, zatezna čvrstoća i udarna čvrstoća sa zarezom povećavaju se za 17.6% odnosno 34.5%, što osigurava sinergijski efekat i postiže bolje rezultate. Ukupne performanse.

Zhou Lin i drugi razvili su visokoperformansne kompozitne materijale sa nano-kalcijum karbonatom pomiješanim sa SBS/HDPE. Istraživanje je pokazalo da: se udarna čvrstoća, zatezna čvrstoća i prekidno izduženje mješavina nano-kalcijum karbonata i SBS/polietilena visoke gustoće povećavaju s povećanjem nano-kalcijum karbonata. Promjene u masenom udjelu pokazuju paraboličnu promjenu s otvorom prema dolje. Budući da se svojstva udara, zatezna čvrstoća i prekidno izduženje mješavina u osnovi mijenjaju sinhrono, može se zaključiti da nano-kalcijum karbonat može i ojačati i ojačati mješavine. Ukupne performanse mješavine su optimalne kada maseni udio nano-kalcijum karbonata dostigne 15% ukupne mase mješavine.

Zhang Xiaoqian i saradnici su miješali različite omjere CaCO3 niska sa drvenim brašnom i HDPE-om kako bi pripremili kompozitne materijale CaCO3/HDPE/drveno brašno. Njihovo istraživanje pokazuje da kada je količina dopiranja CaCO3 7%, zatezna čvrstoća dostiže vršnu vrijednost od 28.3 MPa. U poređenju sa kompozitnim materijalom HDPE/drveni prah (19.7 MPa), ona se povećava za 43.7%, dok se čvrstoća na savijanje i udar povećavaju za 19.2% i 20.1%.