Elementos en el diseño de fórmulas de modificación plástica.

La modificación del plástico es un método para mejorar la calidad de los plásticos mediante la adición de aditivos, cargas, etc. para alterar sus propiedades.Mientras tanto, la modificación del plástico es también la forma más eficaz de reducir el coste de los plásticos.Los elementos del diseño de fórmulas en la modificación de plásticos incluyen principalmente la selección de materiales, la composición, la dosificación y el método de mezcla.La interacción entre varios elementos puede ser asistencia mutua o cancelación mutua.Por lo tanto, diseñar una fórmula de alto rendimiento, fácil de procesar y de bajo costo no es una tarea fácil.

01 Selección de resina

1. Tipos y grados de resinas

La resina objetivo seleccionada tiene el rendimiento más cercano a la resina objetivo que necesita modificarse: primero, cribe las variedades de resina, como mejorar la dureza de la resina y seleccionar resinas como ABS y SBS;La modificación transparente requiere la primera consideración de seleccionar las tres resinas transparentes principales: PS, PMMA y PC.

Después de determinar la resina objetivo, seleccione el grado de resina.El grado específico de resina tiene indicadores de rendimiento más específicos, lo que hará que la selección del objetivo sea más determinista.Elija resina: elija marcas grandes y resinas universales para garantizar una adquisición de resina más conveniente en la etapa posterior.

2. Propiedades compuestas de la resina.

Las propiedades compuestas de la resina objetivo seleccionada y la resina principal, es decir, la resina objetivo seleccionada y la resina principal tienen compatibilidad y pueden formar un todo sin separación de fases.La resina objetivo puede lograr el objetivo de rendimiento de modificación.

3. La viscosidad de la resina y la fluidez de la resina compuesta.

En la fórmula, la viscosidad de la resina objetivo seleccionada debe ser cercana a la de la resina principal.La resina objetivo seleccionada tiene una alta viscosidad, lo que puede conducir a una alta viscosidad de la resina compuesta.Es necesario añadir un modificador para reducir el gradiente de viscosidad.Por ejemplo, modificación endurecedora de PA66, agregando PA6 como modificador en la fórmula retardante de llama;Modificación de endurecimiento PA6, añadiendo HDPE como modificador a la fórmula retardante de llama.

El cambio en la viscosidad afectará su fluidez y, en última instancia, afectará los cambios en los métodos de procesamiento, como el grado de moldeo por inyección, el grado de extrusión, el grado de moldeo por soplado, el grado de laminación, etc. La razón principal por la que la misma resina afecta su fluidez se debe a su estructura molecular. el peso y la disposición de las cadenas moleculares, como las moléculas lineales y las moléculas con forma de cuerpo.Entre ellas, las resinas de alta fluidez incluyen: PS, HIPS, ABS, PE, PP, PA, etc;Resinas de baja fluidez: PC, MPPO, etc;Resinas no fluidas: politetrafluoroetileno, UHMWPE, PPO, etc.

02 Selección de aditivos

1. Selección intencionada de aditivos.

Los diferentes tipos de aditivos tienen diferentes propiedades objetivo y los aditivos agregados al sistema pueden cumplir plenamente sus funciones esperadas y alcanzar los indicadores objetivo especificados.Entre ellos, los indicadores especificados son generalmente estándares nacionales, estándares internacionales o requisitos de desempeño propuestos por los clientes.El rendimiento común de la modificación de la resina objetivo es el siguiente.

1) Retardante de llama: fósforo inorgánico, haluros orgánicos, fosfuros orgánicos, silicio y nitruros orgánicos, etc.

2) Refuerzo: Hay dos categorías principales: fibras y bigotes.Fibra de vidrio, fibra de amianto, fibra de carbono, bigotes, fibra de cuarzo, fibra de grafito y fibra cerámica, etc.Fibra PAN, fibra de polietileno, fibra PA, fibra de PC, fibra de PVC y fibra de poliéster, etc.Fibras de boro y bigotes metálicos como aluminio, titanio y calcio.

3) Endurecimiento: Resinas resistentes a altos impactos como CPE, MBS, ACR, SBS, ABS, EVA, resina de petróleo modificada (MPR), etc.Caucho resistente a altos impactos, como caucho de etileno propileno (EPR), monómero de etileno propileno dieno (EPDM), caucho de nitrilo (NBR), caucho de estireno butadieno, caucho natural, caucho de butadieno, caucho de cloropreno, caucho de poliisobutileno y butadieno, etc.

4) Resistencia al desgaste: grafito, MoS2, sílice, etc.

5) Degradabilidad: relleno de almidón, aditivos de degradación, etc.

2. La influencia de la morfología de los aditivos en el rendimiento del compuesto.

Los mismos aditivos tienen diferentes distribuciones morfológicas y sus efectos sobre la modificación también son diferentes.En el caso de los aditivos en polvo, el factor clave que influye es el tamaño de las partículas.

1) Cuanto menor sea el tamaño de las partículas, más beneficioso será para la resistencia a la tracción y al impacto del material de relleno.Por ejemplo, en términos de resistencia al impacto, por cada 1 disminución en el tamaño de partícula de trióxido de antimonio μ m.La fuerza del impacto se duplicará;

2) Cuanto menor sea el tamaño de las partículas del retardante de llama, mejor será el efecto retardante de llama.Por ejemplo, agregando un 4% de tamaño de partícula de 45 a ABS μ Trióxido de antimonio de m con la adición de un 1% de tamaño de partícula de 0,03 μ El efecto retardante de llama del trióxido de antimonio sobre m es el mismo;

3) Cuanto menor sea el tamaño de partícula del agente colorante, mayor será el poder colorante, más fuerte será el poder cubriente y más uniforme será el color.Pero el tamaño de las partículas de los colorantes no es necesariamente mejor, existe un valor límite y los valores límite para diferentes rendimientos son diferentes;

4) Tomando como ejemplo el negro de carbón, cuanto menor sea su tamaño de partícula, más fácil será formar una red de vías conductoras, logrando el mismo efecto conductor.Se reduce la cantidad de negro de humo añadido.Pero al igual que los colorantes, también existe un límite en el tamaño de las partículas.Si el tamaño de partícula es demasiado pequeño, es fácil de agregar y difícil de dispersar, pero el efecto no es bueno.

Para los aditivos fibrosos, cuanto mayor sea el grado de fibra en el aditivo, mejor será el efecto de refuerzo.Entre ellos, el grado de fibrosis de los aditivos se puede expresar mediante la relación de aspecto (L/D).El estado fundido es más propicio para mantener la relación de aspecto y reducir la probabilidad de rotura de la fibra que el estado en polvo, lo que lo convierte en un mejor método de adición.

3. Compatibilidad entre aditivos y resinas

La buena compatibilidad entre la resina y los aditivos es una base importante para garantizar el buen desempeño de los aditivos, asegurando su durabilidad, resistencia a la extracción, resistencia a la migración y resistencia a la precipitación durante el uso.Una buena compatibilidad es un requisito básico, e incluso las formulaciones de barrera requieren que los aditivos se distribuyan capa por capa en la resina.Los principales métodos para mejorar la compatibilidad de la resina son:

1) La mejor forma de lograr la adición de aditivos de compatibilidad, como tensioactivos, es maximizar su eficacia.

2) Tratamiento superficial.Usar compatibilizadores o agentes de acoplamiento como agentes de tratamiento de superficies para mejorar la compatibilidad entre la resina y los aditivos.Los agentes de acoplamiento comunes incluyen silanos, titanatos y aluminatos;Los compatibilizadores incluyen polímeros injertados con anhídrido maleico correspondientes a la resina.Los aditivos que requieren tratamiento superficial incluyen aditivos inorgánicos y aditivos de fibra.

4. La cantidad de aditivos añadidos.

La cantidad adecuada de aditivos no solo sirve para mejorar la resina objetivo hasta lograr el rendimiento adecuado, sino también para establecer un bajo costo basado en una base económica.Los requisitos para los diferentes aditivos varían: 1) Retardantes de llama, agentes endurecedores, polvos magnéticos, agentes de barrera, etc. Aunque cuantos más aditivos se agreguen, mejor desde una perspectiva de rendimiento, también se debe determinar el costo;2) Los aditivos conductores generalmente forman rutas de circuito;3) Un agente antiestático puede formar una capa de descarga en la superficie;4) El agente de acoplamiento puede formar un recubrimiento superficial.

5. La relación entre resina y aditivos.

La adición de aditivos no debería provocar que se deteriore el rendimiento inherente de la resina.Por ejemplo, al PPS no se le pueden agregar aditivos que contengan plomo y cobre, y al PC no se le puede permitir el uso de trióxido de antimonio, lo que puede provocar la despolimerización;Mientras tanto, la acidez y alcalinidad de los aditivos deben ser consistentes con la de la resina, de lo contrario habrá una reacción entre los dos.

6. La relación entre aditivos y otros componentes.

En una fórmula, para conseguir simultáneamente múltiples objetivos, es necesario añadir varios aditivos diferentes.La interacción de los aditivos es muy compleja y la descripción general es: 1) son independientes entre sí y no tienen ningún efecto;2) Efecto sinérgico: múltiples aditivos con fórmula pesada se promueven entre sí, lo que resulta en un efecto general superior al promedio de un solo aditivo;3) Eliminación mutua: Cuando se agregan dos o más aditivos, el efecto es menor que el valor promedio cuando se agregan solos.Por ejemplo, en las fórmulas plásticas antienvejecimiento, los coantioxidantes de éter de azufre y los estabilizadores de luz HALS no se usan juntos porque los componentes ácidos generados por el éter de azufre inhiben la fotoestabilidad de HALS.

03 Mezclar uniformemente

La mezcla uniforme es un requisito básico para la modificación de la fórmula plástica y también requiere la formación y distribución uniforme de aditivos en la resina.La distribución desigual de los aditivos no sólo no mejora el rendimiento de la resina original, sino que también puede dar lugar a un rendimiento peor que el de la resina pura debido a la distribución desigual de los rellenos.Por ejemplo, el uso de cargas puede afectar las propiedades mecánicas y de procesamiento de los materiales debido a una dispersión desigual, lo que no sólo reduce significativamente las propiedades mecánicas sino que también afecta el rendimiento del procesamiento.Formas comunes de mejorar la mezcla uniforme de aditivos: 1) Clasificar razonablemente los rellenos agregados, como: durante el proceso de tratamiento de acoplamiento, los rellenos avanzan, se calientan y se deshidratan, y luego se agrega el agente de acoplamiento;2) Los componentes deben agregarse al sistema en orden primario y secundario, y se pueden agregar grandes lotes de rellenos en múltiples lotes para facilitar una mezcla uniforme.El tratamiento con agente de acoplamiento generalmente requiere tres pulverizaciones para dispersarse uniformemente y lograr un buen efecto de acoplamiento.

04 Selección de fórmula

La procesabilidad de la fórmula se refiere a la procesabilidad de las fórmulas de plástico modificado, que cumplen con los requisitos tanto del plástico modificado como del moldeado del producto.La principal manifestación de la procesabilidad de la fórmula es que el agente auxiliar tiene buena resistencia al calor, no sufre pérdidas por evaporación, descomposición ni desactivación;La fórmula formada tiene un desgaste y corrosión mínimos en el equipo y libera gases no tóxicos, todos los cuales pueden usarse como criterios de evaluación.

1. La fluidez de los plásticos modificados.

La fluidez de los plásticos es el aspecto principal que afecta el rendimiento del procesamiento de los plásticos y también es una base importante para elegir qué método de procesamiento de plástico utilizar.En términos generales, la adición de cargas inorgánicas conducirá a una disminución en el rendimiento del flujo y es necesario agregar modificadores del flujo para optimizarlo.

2. Resistencia al calor

La resistencia al calor se considera en dos aspectos: 1) reducir la temperatura de procesamiento de la resina, y la temperatura de procesamiento no debe exceder la temperatura de descomposición de los aditivos para garantizar la existencia estable de los aditivos y reflejar el rendimiento de la modificación;2) Agregue una cierta cantidad de aditivos antioxidantes para evitar la descomposición térmica y afectar el rendimiento de la resina.En términos generales, la mayoría de los tintes orgánicos tienen temperaturas de descomposición bajas y no son adecuados para el procesamiento de plásticos de ingeniería a alta temperatura;La temperatura de descomposición de las especias es generalmente inferior a 150 ℃, y solo se pueden utilizar como soporte resinas de baja temperatura de procesamiento, como EVA.

3. El respeto al medio ambiente de la fórmula.

El respeto al medio ambiente de la fórmula incluye ser inofensivo para el cuerpo humano, los equipos, el medio ambiente y los usuarios.Higiene humana: la resina y los aditivos seleccionados deben ser absolutamente atóxicos o su contenido debe controlarse dentro del rango especificado.Contaminación ambiental: los componentes seleccionados no pueden contaminar el medio ambiente.

4. Precio de costo y fuente

La fórmula de modificación del plástico persigue cuanto menor sea el precio, mejor.Durante el proceso de implementación, el uso de aditivos debe seguir los siguientes principios:

1) Priorizar el uso de materias primas de bajo precio;

2) Priorizar el uso de materias primas existentes: sin necesidad de adquisiciones, fuentes estables y desempeño claro;

3) Uso prioritario de materias primas nacionales: las fluctuaciones de precios se ven menos afectadas por el tipo de cambio, las políticas comerciales, etc.;

4) Priorizar el uso de materias primas cercanas: reducir el coste de inventario;

5) Se debe dar prioridad al uso de materias primas universales: con una amplia gama de fuentes y un rendimiento relativamente estable.

NANJING HAISI es un fabricante profesional de extrusoras de modificación de plástico, suministramos extrusoras de doble husillo, extrusoras de un solo husillo, extrusoras de reciclaje de plástico, extrusoras de dos etapas, maquinaria a escala de laboratorio, máquinas mezcladoras y de alimentación, máquinas de enfriamiento y peletización, máquinas trituradoras, etc.