Se cena POE spet dvigne?

Ker je eden najpogosteje uporabljenih kaljenih materialov, ta dinamika nedvomno povzroča težave podjetjem, ki se ukvarjajo z modifikacijami. Trdnost in žilavost sta dva pomembna kazalnika mehanske učinkovitosti, zato je kaljenje plastike glavna smer modifikacije plastike, danes pa je dodajanje kaljenja še vedno najbolj neposreden in učinkovit način kaljenja materiala.

Torej, poleg uporabe elastomernega kaljenja, katere druge možnosti obstajajo? Danes vas bom popeljal k organizaciji, modifikaciji kaljenja in kakšnim izvedljivim idejam.

Pogosto uporabljena kaljenja lahko razdelimo v dve kategoriji: aktivna kaljenja in neaktivna kaljenja. To so tista, katerih molekularne verige vsebujejo aktivne skupine, ki lahko reagirajo z matrično smolo, kar lahko tvori mrežno strukturo in poveča del nereaktivnih kaljenja. Nereaktivna kaljenja so razred kaljenja, ki so dobro združljiva z osnovno smolo, vendar ne sodelujejo v kemični reakciji.

Elastomerni materiali za utrjevanje

Skoraj vsi fleksibilni materiali se lahko uporabljajo kot kalilna sredstva za krhke materiale, ključna pa je združljivost med večfaznimi komponentami. Le dober združljiv sistem za kaljenje doseže želeni namen kaljenja, sicer je kontraproduktiven. Pogosto uporabljena elastomerna kalilna sredstva so razvrščena glede na visoko ali nizko temperaturo steklastega prehoda.

(1) Visoko odporna smola
Kot so klorirani polietilen (CPE), kopolimer metil metakrilata-butadiena-stirena (MBS), akrilatni kopolimer (ACR), blok kopolimer stirena-butadiena (SBS), hidrogenirani SBS (SEBS), POE, EVA itd.
(2) Visoko odporna guma
Kot so etilen propilenski kavčuk (EPR), EPDM, NBR, NR, SBR, BR, CR itd.
Poleg tega se pri uporabi TPU kot kalilnega sredstva za PA66 znatno izboljša zarezna udarna trdnost kompozita PA66/TPU, natezne lastnosti kompozita pa se le nekoliko zmanjšajo. Mehanske lastnosti dosežejo najboljše pri dodatku 5 % TPU. Kristaliničnost se zmanjša za 50 %, kar kaže na očiten učinek kalitve sistema na PA66.

Razvrstitev po notranji strukturi elastomera.

(1) Vnaprej določen razred elastomera
So polimeri z jedrno-lupinsko strukturo, z mehkim elastomernim jedrom in polimerom z lupino pri visoki temperaturi steklastega prehoda. Kot so MBS, ACS, MABS itd.
(2) Nedoločen razred elastomerov
Je neto polimer, njegova modifikacija udarne trdnosti pa se spreminja z mehanizmom delovanja topil, kot so CPE, EVA itd.
(3) Prehodni razred elastomerov

Struktura je med vnaprej določenim in nevnaprej določenim elastomerom, kot je ABS itd.

Trdi kaljeni materiali

Anorganski togi kaljeni materiali (RIF), predvsem ultrafini anorganski polnila in specialna polnila.

Ultrafino anorgansko polnilo se nanaša na velikost delcev med 0.1 in 5 μm, učinek modifikacije takega polnila pa se z naraščajočim dodatkom polnila gladko zmanjša, natezna trdnost in udarna trdnost se ne spremenita ali nekoliko povečata, medtem ko se druge lastnosti še naprej povečujejo.

Posebna polnila vključujejo super vlakna (CF), igličasta/kroglasta polnila, soli zemeljskoalkalijskih kovin in redkozemeljske minerale itd.

Supervlakna, kot so ogljikova vlakna, borova vlakna, kremenčeva vlakna, organska vlakna, ogljikove nanocevke in različni laski. Disperzijo supervlaken v polimerih je treba izvajati z relativno specifičnimi in ciljno usmerjenimi metodami.

Igličasto polnilo, kot je igličasti volastonit, ki ima določen učinek utrjevanja.

Na splošno se obdeluje s silanskim vezivnim sredstvom ali sestavljenim vezivnim sredstvom 10-15 minut pri 50-80 ℃, priporočena količina dodatka pa je 10-15 %. Volastonit brez obdelave nima učinka utrjevanja.
Sferična polnila vključujejo steklene mikrosfere, steklene votle mikrosfere, volastonitne kroglice, plastične kroglice, keramične kroglice itd.

Soli zemeljskoalkalijskih kovin vključujejo predvsem barijev sulfat, količina polnila pa je v širokem razponu, udarna trdnost polnilnega materiala pa se izboljša na različne stopnje, pri dodatku približno 60 % pa udarna trdnost doseže vrhunec.
Redkozemeljski minerali so predvsem redkozemeljski oksidi, alkilne redkozemeljske spojine in redkozemeljske soli, kot sta rubidijev oksid in cerijev fluorid. Mehanizem kaljenja redkozemeljskih mineralov je na splošno povezan z njihovo nukleacijo, tj. redke zemlje se uporabljajo kot nukleacijska sredstva za izboljšanje kristalne strukture kaljenega sistema in doseganje namena kaljenja. Uporabljajo se predvsem pri kaljenju kristalnih polimerov, kot so PP, PA, POM itd.

(2) Organski togi kaljeni materiali (ROF)
Kot soPMMA, PP, PS, MMA/S in SAN itd. Z dvojno funkcijo kaljenja in utrjevanja je učinek kaljenja in utrjevanja paraboličen.

Načelo kaljenja
Ko je polimerni material izpostavljen udarni obremenitvi, ko je material poškodovan (zlomljen), je velikost njegove žilavosti odvisna od velikosti udarne energije, ki jo material absorbira, in od njegove sposobnosti, da se upre širjenju razpok. Kakšno vlogo torej igrajo ojačevalni materiali in matrica pri kaljenju polimerov?

1. Mehanizem kaljenja elastomera

Elastomer neposredno absorbira energijo, ko je vzorec pod vplivom, nastanejo mikrorazpoke. Ko se delci gume raztegnejo po obeh bregovih razpoke, se mora guma za razvoj raztegniti, guma pa se med deformacijo absorbira veliko energije in s tem poveča udarno trdnost plastike.

2. Teorija donosa

Visoka udarna trdnost gumijasto kaljene plastike izhaja predvsem iz pogoste deformacije matrične smole. Razlog za deformacijo matrične smole je, da sta koeficient toplotnega raztezanja in Poissonov koeficient gume večja kot pri plastiki. Med ohlajanjem v procesu oblikovanja se toplotno krči in deformira prečno krči hidrostatična natezna napetost okoli matrice, tako da se prosti volumen matrice smole poveča, temperatura steklastega prehoda se zmanjša, kar olajša plastično deformacijo in izboljša žilavost. Plastična deformacija se enostavno izboljša in žilavost se izboljša. Po drugi strani pa je to posledica učinka koncentracije napetosti v gumijastih delcih.

3. Teorija razpokanega jedra

Gumijaste granule delujejo kot točke koncentracije napetosti, ki ustvarjajo veliko število majhnih razpok namesto nekaj velikih, za razširitev številnih majhnih razpok pa je potrebno več energije kot za razširitev nekaj velikih. Hkrati se napetostna polja velikega števila majhnih razpok medsebojno prepletajo in slabijo vodilne napetosti za razvoj razpok, kar posledično upočasni razvoj razpok in vodi do njihovega prenehanja.

4. Teorija večkratnih srebrnih vzorcev

Zaradi izjemno velikega števila gumijastih delcev v kaljeni plastiki veliko število koncentratov napetosti sproži veliko število srebrnih vzorcev, ki lahko razpršijo veliko količino energije. Gumijasti delci so tudi zaključevalci srebrnih črt, majhni delci pa ne morejo prekiniti srebrne črte.

5. Teorija strižnih pasov srebrnih črt

To je pomembna teorija, ki je v industriji splošno sprejeta. Številni poskusi so pokazali, da mehanizem deformacije polimera sestavljata dva procesa: eden je proces strižne deformacije in drugi proces valovanja srebra. Strižni proces vključuje tako difuzno strižno deformacijo tečenja kot tudi nastanek lokalnih strižnih pasov. Strižna deformacija je le sprememba oblike predmeta, kohezijska energija med molekulami in gostota predmeta se v osnovi ne spremenita. Proces brazdanja srebra pa povzroči znatno zmanjšanje gostote predmeta. Po eni strani so v telesu srebrnega zrna votline, kar kaže na to, da je zrnatost srebra povzročila določeno škodo materialu, kar je predhodnik submikroskopskih poškodb zaradi loma; po drugi strani pa srebrno zrno porabi veliko energije za proces nastajanja in rasti, kar omejuje širjenje razpok in izboljšuje žilavost materiala, kar je eden od mehanskih mehanizmov kaljenja polimerov. Zato je pravilno razumevanje pojava srebrnih prog jedro razumevanja procesa deformacije in loma polimernih materialov ter eden od ključev za načrtovanje modificiranih plastik, zlasti kaljenih plastik, s sočasnimi mešanicami.

6. Teorija kavitacije

Teorija kavitacije se nanaša na pojav kavitacije znotraj gumijastih delcev ali na vmesni plasti med gumijastimi delci in substratom pod vplivom tridimenzionalnih napetosti med procesom nizke temperature ali visoke hitrosti deformacije. Teorija pravi, da: gumijasto modificirana plastika pod vplivom zunanjih sil v disperzni fazi gumijastih delcev zaradi koncentracije napetosti povzroči kavitacijo na vmesni površini med gumo in matrico. Ko gumijasti delci začnejo kavitirati, se sprosti hidrostatična napetost okoli gume, napetostno stanje tanke matrice med votlinami se spremeni iz tridimenzionalnega v enodimenzionalno, ravninska deformacija pa se spremeni v ravninsko napetost, kar prispeva k nastanku strižnega pasu. Zato kavitacija sama po sebi ne more predstavljati prehoda materiala iz krhkega v žilavo stanje; vodi le do spremembe napetostnega stanja materiala, kar sproži strižno popuščanje, prepreči nadaljnje širjenje razpok in izboljša žilavost materiala.