Un plástico de ingeniería resistente que combina rigidez y dureza.

Para muchos tipos de tecnologías de plásticos modificados, empresas y académicos han estudiado y prestado atención a la tecnología de endurecimiento de plásticos, ya que la dureza de los materiales a menudo tiene un impacto importante o incluso crítico en la aplicación de algunos productos. Otro punto es que cada vez más piezas moldeadas por inyección necesitan dureza y buena rigidez, entonces, ¿existe un plástico de ingeniería fuerte con buena dureza, rigidez y resistencia? Hoy, con este problema que está muy relacionado con muchas aplicaciones prácticas, hablemos de la tenacidad y rigidez de los plásticos, tal vez deseemos comenzar desde el punto del endurecimiento del plástico:

1. ¿Cómo probar y evaluar la dureza de los plásticos?

2. ¿Cuál es el principio del endurecimiento plástico?

3. ¿Cuáles son los flexibilizadores de uso común?

4. ¿Cuáles son los métodos de endurecimiento de los plásticos?

5. ¿Cómo entender que primero el temple debe aumentar la capacidad?

1. Caracterización del desempeño de la tenacidad plástica.

La tenacidad es lo opuesto a la rigidez, es una propiedad que refleja la dificultad de deformación del objeto, cuanto mayor es la rigidez, menos probable es que se deforme, y cuanto mayor es la tenacidad, más fácil es que se deforme. Pero también hay algunos plásticos de ingeniería, mientras que la tenacidad es muy buena, la rigidez también es muy buena, este rendimiento integral del material es un plástico de ingeniería fuerte. Generalmente, cuanto mayor es la rigidez, mayor es la dureza, la resistencia a la tracción, el módulo de tracción (módulo de Young), la resistencia a la flexión y el módulo de flexión del material;Por el contrario, cuanto mayor es la tenacidad, mayor es el alargamiento a la rotura y mayor la resistencia al impacto. La resistencia al impacto se expresa como la fuerza de la estría o parte sujeta al impacto y generalmente se refiere a la energía absorbida por la estría antes de que se rompa. La resistencia al impacto exhibe diferentes valores dependiendo de la morfología de la ranura, los métodos de prueba y las condiciones del espécimen y, por lo tanto, no puede clasificarse como una propiedad fundamental del material.

Hay muchos métodos de prueba de impacto, según la temperatura de prueba: hay tres tipos de impacto de temperatura normal, impacto de baja temperatura e impacto de alta temperatura; De acuerdo con el estado de fuerza del espécimen, se puede dividir en impacto de flexión: viga de soporte simple e impacto en voladizo, impacto de tracción, impacto de torsión e impacto de corte;Según la energía utilizada y el número de impactos, se puede dividir en un impacto con gran energía y múltiples pruebas de impacto con poca energía.Se pueden seleccionar diferentes métodos de prueba de impacto para diferentes materiales o diferentes aplicaciones, y se pueden obtener diferentes resultados que no se pueden comparar.

2. Mecanismo de endurecimiento y factores de influencia de los plásticos.

Teoría de la banda de corte de plata

En el sistema de composición de plásticos endurecidos con caucho, el papel de las partículas de caucho tiene principalmente dos aspectos:

Por un lado, como centro de concentración de tensiones, induce a la matriz a producir un gran número de líneas plateadas y bandas de cizallamiento;

Por otro lado, controlar el desarrollo del grano de plata permite que el grano de plata termine a tiempo sin convertirse en grietas destructivas. El campo de tensión al final del grano de plata puede inducir la banda de corte y terminar el grano de plata. Cuando el grano de plata se extiende hasta la banda de corte, también evita el desarrollo del grano de plata.Cuando el material está estresado, la generación y el desarrollo de una gran cantidad de granos de plata y bandas de corte consumen mucha energía, por lo que se mejora la tenacidad del material. La veta plateada se manifiesta macroscópicamente como un fenómeno de canas por estrés, mientras que las bandas de corte se asocian con la generación de cuello fino, que se comporta de manera diferente en diferentes sustratos plásticos.

Por ejemplo, la matriz HIPS tiene menos tenacidad, granulado plateado, blanqueo por estrés, aumento del volumen de granulado plateado, el tamaño transversal básicamente no cambia y no hay estiramiento fino del cuello;PVC endurecido, dureza de matriz grande, el rendimiento se debe principalmente a la correa de corte, cuello fino, sin blanqueamiento por estrés;HIPS/PPO, grano de plata, banda de corte representan una proporción considerable, cuello fino y fenómeno de blanqueamiento por estrés al mismo tiempo.

Hay tres factores principales que afectan el efecto de endurecimiento de los plásticos

1. Características de la resina matriz

Los estudios han demostrado que mejorar la tenacidad de la matriz de resina conduce a mejorar el efecto de endurecimiento de los plásticos endurecidos, y la mejora de la tenacidad de la matriz de resina se puede lograr de las siguientes maneras:

Aumentar el peso molecular de la resina matriz para estrechar la distribución del peso molecular;La tenacidad se mejora controlando si se realiza la cristalización, así como la cristalinidad, el tamaño del cristal y la forma del cristal.Por ejemplo, se agrega un agente de nucleación al PP para aumentar la tasa de cristalización y refinar los granos, mejorando así la tenacidad a la fractura.

2. Características y dosificación del flexibilizante

A. Influencia del tamaño de partícula de la fase dispersa del flexibilizador: para el plástico elastómero endurecido, las características de la resina matriz son diferentes y el valor óptimo del tamaño de partícula de la fase dispersa del elastómero también es diferente.

B. Efecto de la cantidad de flexibilizante utilizado – hay un valor óptimo para la cantidad de endurecedor agregado, que está relacionado con el parámetro de espaciamiento de partículas;

C. La influencia de la temperatura de transición vítrea del agente de endurecimiento: cuanto menor sea la temperatura de transición vítrea del elastómero general, mejor será el efecto de endurecimiento;

D. Efecto de la resistencia interfacial del flexibilizador y la resina de matriz: la influencia de la fuerza de unión interfacial sobre el efecto de endurecimiento varía de un sistema a otro;

E. La influencia de la estructura del elastómero endurecedor - relacionada con el tipo de elastómero, el grado de reticulación, etc.

3. La fuerza de unión entre las dos fases.

Las dos fases tienen buena adherencia, de modo que cuando se produce tensión, se puede transferir de manera efectiva entre fases para consumir más energía, y cuanto mejor sean las propiedades integrales de los plásticos a nivel macroscópico, especialmente la mejora de la resistencia al impacto es la más significativa.Por lo general, esta fuerza de unión se puede entender como la fuerza de interacción entre las dos fases, la copolimerización de injerto y la copolimerización en bloque son una forma típica de aumentar la fuerza de unión de los dos, la diferencia es que forman enlaces químicos a través de la síntesis química.

Para plásticos endurecidos, es un método de mezcla física, pero el principio es el mismo.El sistema de mezcla ideal debe ser que los dos componentes sean fases parcialmente compatibles y separadas, haya una capa de interfaz entre las fases y las cadenas moleculares de los dos polímeros en la capa de interfaz se difundan entre sí, con gradientes de concentración obvios y aumenten. la compatibilidad entre los componentes combinados para que tengan una buena fuerza de unión y luego mejoran la difusión para hacer que la interfaz se difumine y aumente el grosor de la capa de interfaz.Esto no es solo endurecimiento plástico, sino también una tecnología importante para la preparación de aleaciones de polímeros: tecnología de compatibilidad de polímeros.

3. ¿Qué son los endurecedores de plásticos?¿Cómo se divide?

¿Cómo se dividen los agentes endurecedores de uso común para plásticos?

1. Endurecimiento de elastómeros de caucho: EPR (dietileno propileno), EPDM (etileno propileno), caucho de cis-butadieno (BR), caucho natural (NR), caucho de isobutileno (IBR), caucho de nitrilo (NBR), etc.;Adecuado para la modificación de endurecimiento de las resinas plásticas utilizadas;

2. Templado de elastómeros termoplásticos: SBS, SEBS, POE, TPO, TPV, etc.;Se utiliza principalmente para el endurecimiento de poliolefinas o resinas no polares, y es necesario agregar compatibilizadores cuando se endurecen polímeros que contienen grupos funcionales polares, como poliésteres y poliamidas;

3. Endurecimiento del copolímero core-shell y terpolímero reactivo: ACR (acrilatos), MBS (copolímero de acrilato de metilo-butadieno-estireno), PTW (copolímero de etileno-acrilato de butilo-metacrilato de glicidilo), E-MA-GMA (copolímero de etileno-acrilato de metilo -copolímero de metacrilato de glicidilo), etc.;Se utiliza principalmente en plásticos de ingeniería y endurecimiento de aleaciones de polímeros resistentes a altas temperaturas;

4. Mezcla y endurecimiento de plásticos de alta tenacidad: PP/PA, PP/ABS, PA/ABS, HIPS/PPO, PPS/PA, PC/ABS, PC/PBT, etc.;La tecnología de aleación de polímeros es una forma importante de preparar plásticos de ingeniería de alta tenacidad;

5. Otro endurecimiento: endurecimiento de nanopartículas (como nano CaCO3), endurecimiento de resina de sarín (ionómero metálico DuPont), etc.;

En la producción industrial real, el endurecimiento de plásticos modificados se divide aproximadamente en las siguientes situaciones:

1. La dureza de la resina sintética en sí es insuficiente y es necesario mejorar la dureza para satisfacer las necesidades de uso.

2. Mejore en gran medida la dureza de los plásticos y cumpla con los requisitos de ultra endurecimiento y uso a largo plazo en entornos de baja temperatura, como el nailon ultra resistente;

3. Después de que la resina se llena, el retardante de llama y otras modificaciones, el rendimiento del material se deteriora y se debe llevar a cabo un endurecimiento efectivo en este momento.

Los plásticos de uso general generalmente se obtienen por polimerización por adición de radicales libres, la cadena principal molecular y la cadena lateral no contienen grupos polares, y se pueden agregar partículas de caucho y elastómero para obtener un mejor efecto de endurecimiento durante el endurecimiento;Los plásticos de ingeniería generalmente se obtienen por polimerización por condensación, y las cadenas laterales o los grupos finales de la cadena molecular contienen grupos polares, que pueden endurecerse agregando caucho funcional o partículas de elastómero para tener una mayor dureza.

Tipos de flexibilizadores para resinas de uso común

En términos generales, los plásticos en el proceso de desunión de la interfaz, cavitación, rendimiento de cizallamiento de la matriz cuando se someten a una fuerza externa para absorber, disipar energía, a excepción del endurecimiento de resina plástica no polar, pueden agregar directamente sus partículas de elastómero compatibles (principio de compatibilidad similar), otros polares las resinas necesitan un aumento efectivo de la capacidad para lograr el propósito del endurecimiento final.Los copolímeros injertados mencionados anteriormente interactúan fuertemente con la matriz cuando se usan como flexibilizadores, tales como:

(1) Mecanismo de endurecimiento con grupo funcional epoxi: después de que se abre el grupo epoxi, tiene una reacción de adición con el grupo hidroxilo, carboxilo o amina del extremo del polímero;

(2) Mecanismo de endurecimiento de núcleo-carcasa: el grupo funcional externo es totalmente compatible con los componentes, y el caucho tiene un efecto de endurecimiento;

(3) Mecanismo de endurecimiento de tipo ionómero: la red de reticulación física se forma por la formación de complejos entre los iones metálicos y el carboxilato de las cadenas de polímeros, lo que desempeña un papel en el endurecimiento.

De hecho, si el agente endurecedor se considera como una clase de polímeros, este principio de capacitancia se puede extender a todas las mezclas de polímeros.Como se muestra en la tabla a continuación, cuando se preparan mezclas de polímeros útiles en la industria, la mejora de la capacidad reactiva es la tecnología que debemos usar, en este momento el agente de endurecimiento tiene un significado diferente, el título de 'compatibilizador de endurecimiento' y 'emulsionante de interfaz'. ' tiene una imagen particular!

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