Koji faktori utiču na modifikaciju plastičnih punila?

Općenito, oblik punila, veličina čestica, površinska struktura, površinska obrada, raspodjela punila, procesni uslovi i oprema utiču na modifikacijski efekat punjenih modificiranih plastika.

1. Oblik punila

Oblik punila može se grubo klasificirati kao sferni, granularni, stupčasti, ljuskavi, vlaknasti i šuplje mikrosfere. Oblik punila ima snažan utjecaj na učinak modifikacije punjenja. Osim sfernih i šupljih mikrosfera, svi ostali oblici punila pokazuju anizotropiju i što je veći omjer stranica ovih anizotropnih punila, to su bolja mehanička i termička svojstva.

Generalno govoreći, punila s velikim omjerima stranica, kao što su vlaknasta, stupčasta i ljuskasta, korisna su za poboljšanje mehaničke čvrstoće kompozitnih materijala i stoga se ponekad nazivaju ojačavajućim sredstvima, ali ova punila mogu utjecati na svojstva oblikovanja i obrade modificiranih materijala; punila s malim omjerima stranica, kao što su sferična i granularna, mogu poboljšati svojstva oblikovanja i obrade, ali mogu smanjiti mehaničku čvrstoću materijala.

Upotreba višekomponentnog punila može prevazići gore navedene nedostatke, kao što je dodavanje ljuspica tinjca u PVC smoli, što povećava krutost dok smanjuje udarnu čvrstoću, a dodatak CaCO3 za ojačanje debljine ispod 1μm može spriječiti pad udarne čvrstoće. Ako se koriste praškasto i vlaknasto punilo, mehanička svojstva modificiranih proizvoda mogu se uravnotežiti, staklena vlakna plus neorgansko mineralno praškasto punilo ili ugljična vlakna plus aluminijev hidroksid itd. mogu uravnotežiti performanse modificiranih materijala.

Dodavanjem 15% do 20% EPDM-a i 15% do 25% CaCO3 u PP, materijal ima odličnu udarnu čvrstoću i otpornost na niske temperature, te se može koristiti u proizvodnji važnih automobilskih dijelova.

Dodavanjem 25% do 35% azbestnih vlakana i 15% do 35% CaCO3 PVC smoli, materijal se može koristiti za proizvodnju plastičnih azbestnih podnih pločica.

2. Veličina čestica punila

Veličina čestica punila može se izraziti ili u smislu stvarne veličine (μm) ili u smislu broja otvora sita kroz koje prolazi. Broj otvora odnosi se na broj rupa po kvadratnom inču otvora sita, koji iznosi 200 ako je broj otvora 200. Odnos između otvora i mikrona (μm) je: Prečnik sita = 15400 μm/ose sita.

Veličina čestica punila ima veliki utjecaj na performanse punjenog kompozita. Općenito govoreći, unutar određenog raspona doziranja, što je manja veličina čestica punila, to je veća specifična površina, veća je adsorpcija molekula polimera na punilo (zbog velike kontaktne površine), čvršće je smola vezana za površinu punila i veće je poboljšanje krutosti, zatezne čvrstoće, udarne čvrstoće, dimenzionalne stabilnosti i izgleda materijala.

Posebno kod zatezne čvrstoće i udarne čvrstoće, kada je veličina čestica punila veća, obje vrijednosti opadaju; kada je veličina čestica mala do određene vrijednosti, obje vrijednosti rastu, ali s povećanjem količine punjenja do granične vrijednosti, odnosno počinju opadati; što je veličina granične vrijednosti, odnosno najveća količina punjenja i veličina čestica, to je veća veličina čestica, to je granična vrijednost veća.

Što je manja veličina čestica punila, ako se ono može ravnomjerno dispergirati, to su bolja mehanička svojstva punila; ali što je manja veličina čestica, to je teže postići njenu ravnomjernu disperziju, što zahtijeva više aditiva i bolju opremu za obradu, a što je čestica finija, to su veći troškovi obrade, tako da moramo odabrati odgovarajuću veličinu čestica punila prema potrebama upotrebe.

Tabela 2-10 prikazuje mehanička svojstva materijala sa različitim veličinama čestica kalcijum karbonata, pod istim procesom granulacije, u istoj vrsti HDPE-a punjenog sa 25% (maseni udio) kalcijum karbonata.

Iz specifičnih podataka u Tabeli 2-10 može se vidjeti da bikarbonat veličine 1250 mesh daje najbolje rezultate, a zatim slijedi bikarbonat veličine 800 mesh. Što se tiče odnosa performansi materijala i cijene, prikladno je koristiti bikarbonat veličine 800 do 1250 mesh.

Ako jeproizvodnja plastične folijeVeličina čestica kalcijum karbonata ne smije biti veća od 1250 mesh, velike čestice ne samo da utiču na mehanička svojstva filma, već će i duvani film uzrokovati poteškoće. Kod ultrafinih punila, kao što su nanomaterijali, veličina čestica može biti oko 10 nm. Ultrafina punila pružaju vrlo efikasan način modifikovanja materijala, što može poboljšati i krutost i žilavost materijala. Raspodjela veličine čestica punila utiče na njegovu raspodjelu u sistemu za punjenje. Kada je raspodjela veličine čestica široka, one nisu ravnomjerno raspoređene u sistemu za punjenje, što utiče na performanse sistema za punjenje.