Cuatro métodos principales de modificación de mezcla física de materiales de polímero

Introducción a la mezcla física

La modificación del polímero generalmente se puede dividir en mezcla física y mezcla química, dependiendo de si la estructura química del material cambia. La mezcla física, también llamada mezcla mecánica, se basa en las fuerzas físicas para lograr la mezcla de material. Este proceso generalmente se lleva a cabo utilizando equipos de mezcla o compuesto de polímeros, como mezcladores, amasadas o extrusoras.

La mayoría de las mezclas de polímeros se pueden preparar utilizando métodos de mezcla física. Si bien el proceso implica principalmente cambios físicos, los efectos combinados del calor y la cizalla mecánica fuerte pueden causar una escisión de cadena limitada, producir macroradicales y un pequeño número de copolímeros de bloqueos o injertos. Estas reacciones químicas menores generalmente ocurren en la interfaz entre diferentes componentes, pero no son el mecanismo dominante.

Según la forma física, la mezcla física se puede clasificar en cuatro categorías: mezcla de polvo, mezcla de fusión, mezcla de soluciones y mezcla de emulsión.

1. Mezcla en polvo (mezcla en seco)

La mezcla de polvo implica mezclar dos o más polvos de polímeros que usan equipos de mezcla de plástico general para formar una mezcla de polvo uniforme. Se pueden introducir aditivos como estabilizadores, rellenos o pigmentos simultáneamente.

Los polvos combinados se pueden procesar directamente mediante molduras de compresión, calentamiento, moldeo por inyección o extrusión, o primero pelletizados para un mejor manejo.

• Ventajas: equipo simple y operación fácil.

• Desventajas: adecuado principalmente para polímeros disponibles en forma de polvo. Los polímeros resistentes como el nylon o el policarbonato son difíciles de pulverizar, a menudo requieren molienda criogénica, lo que aumenta el consumo y el costo de energía.

Además, debido a que los polvos se mezclan debajo de la temperatura de flujo viscoso del polímero, la dispersión a menudo es pobre, lo que lleva a una morfología de fase gruesa y propiedades mecánicas inconsistentes en el producto final. Para las mezclas de polímeros inmiscibles, este efecto es aún más pronunciado. Por lo tanto, la mezcla de polvo rara vez se usa como un método industrial independiente.

2. Mezcla de derretimiento

La mezcla de fusión, también conocida como mezcla mecánica térmica, es el método más utilizado e industrialmente significativo. En este proceso, los componentes de polímero se mezclan por encima de su temperatura de flujo viscoso utilizando equipos como molinos de doble tirilla, mezcladores internos o extrusores de tornillos. El resultado es una fusión de polímero homogéneo, que luego se puede enfriar, triturarse o pelletizar.

Aunque el proceso implica principalmente la mezcla física, la alta cizalladura y la energía térmica a veces pueden causar una ligera degradación, generar radicales y conducir a un injerto limitado o una copolimerización de bloque. Sin embargo, estas reacciones no son el mecanismo principal.

• Ventajas: a diferencia de la mezcla de polvo, la mezcla de fusión no requiere un control estricto del tamaño de partícula o la uniformidad. La fuerte difusión convectiva y las fuerzas de corte aseguran la dispersión superior y los dominios de fase más pequeños en el material final.

• Aplicaciones: Producción industrial de mezclas de polímeros, masterbatch y compuestos funcionales.

3. Mezcla de soluciones

En la mezcla de solución, los componentes de polímero se disuelven en un disolvente común (o se disuelven por separado antes de mezclar). La solución se agita hasta que sea homogénea, seguida de evaporación del solvente o coprecipitación usando un no solvente para obtener una mezcla de polímero.

• Ventajas: Simple, consume poco material y es adecuado para la investigación de laboratorio básico.

• Aplicaciones: Preparación de adhesivos, recubrimientos y muestras de investigación basadas en soluciones.

• Limitaciones: requiere grandes cantidades de solvente, por lo que es poco práctico para la producción industrial a gran escala.

4. Mezcla de emulsión

La mezcla de emulsión implica mezclar emulsiones de polímeros (látex) de manera uniforme, luego agregar un coagulante para precipitar una mezcla de polímero. Este método es particularmente adecuado cuando la materia prima ya está en forma de látex (por ejemplo, mezcla de látex de goma) o cuando el producto final está destinado a aplicaciones de emulsión, como pinturas de látex y adhesivos.

• Ventajas: ideal para preparar dispersiones finas y uniformes.

• Aplicaciones: recubrimientos, adhesivos y dispersiones de polímeros funcionales.

Conclusión

La mezcla física ofrece formas versátiles y efectivas de modificar los materiales de polímeros sin alterar sus estructuras químicas primarias. Entre los cuatro métodos, la mezcla de fusión es la más valiosa industrialmente debido a su escalabilidad y eficiencia, mientras que la mezcla de polvo, la mezcla de soluciones y la mezcla de emulsión se utilizan principalmente para investigaciones, aplicaciones especializadas o formulaciones de productos específicas.

Al seleccionar la técnica de mezcla adecuada, basada en el tipo de polímero, los requisitos de procesamiento y los objetivos de aplicación, los fabricantes e investigadores pueden optimizar las mezclas de polímeros para mejorar el rendimiento mecánico, térmico y funcional.

Nanjing Haisi es un fabricante profesional de la máquina de extrusores de plástico, suministramos extrusor de tornillo gemelo, extrusora de tornillo único, extrusora de reciclaje de plástico, extrusora de dos etapas, extrusora de escala de laboratorio, máquina de mezcla y alimentación, máquina de enfriamiento y peletizante, máquina trituradora, etc.