Кальций карбонаты менен күчөтүлгөн модификацияланган полиэтилен ПЭ үчүн андан ары оптималдаштыруу планы

Полиэтилен (ПЭ) - өнөр жай өндүрүшүндө эң көп көңүл бурган пластиктердин бири. Ал төмөнкү температурага мыкты туруктуулук, көпчүлүк кислота жана щелочтуу коррозияга туруктуулук, жакшы химиялык туруктуулук, тез калыптоо жана күчтүү иштөө артыкчылыктарына ээ. Ал таңгактоодо, курулуш материалдарында, автомобильдерде, биологияда жана башка тармактарда кеңири колдонулат. Бирок, анын андан ары колдонулушу начар ысыкка туруктуулук жана салыштырмалуу төмөн механикалык касиеттери сыяктуу кемчиликтери менен чектелет.

Өтө майда CaCO3 кичинекей бөлүкчөлөрдүн өлчөмүнө жана жакшы дисперсияга ээ. Ал пластмассадагы тешикчелерди жана боштуктарды азайтуу жана пластмассалардын кичирейүүсүн бирдей кылуу артыкчылыктарына ээ. Ал полиэтилен, полистирол, поливинилхлорид жана полипропилен менен толтурулат. Башка пластмассалардын катарында, ал пластмасса буюмдарынын катуулугун, өлчөмдүк туруктуулугун жана катуулугун жакшырта алат.

Бирок, көптөгөн изилдөөлөр көрсөткөндөй, модификацияланган полимерлерди толтуруу же башка материалдарды өзгөртүү үчүн кальций карбонатын же башка толтургучтарды гана колдонуу көп учурда эң жакшы натыйжаларга жетпейт жана иштин натыйжалуулугун жогорулатуу салыштырмалуу жөнөкөй. Ар кандай металл эмес минералдык порошоктордун кошулма модификациясы көп учурда жакшыраак таасирлерге ээ жана материалдардын жалпы иштешин жакшырта алат. Азыр изилдөө колдонмолору барган сайын көбөйүүдө.

Ян Чаню жана башкалардын изилдөөлөрү нано-CaCO3 полиэтилен композиттик материалдарынын шайкештигин жана жылуулук туруктуулугун жакшырта аларын, ал эми багассе буласы (BF) композиттик материалдардын кристаллдуулугун жана бышыктыгын жакшырта аларын көрсөттү. Экөө тең композиттик материалдардын механикалык касиеттерин жана механикалык касиеттерин натыйжалуу жакшырта алат.

01 Полиэтилен ПЭ классификациясы

ПЭ химиялык түзүлүшү, салыштырмалуу молекулярдык салмагы жана полимерлөө ыкмасы боюнча бөлүнөт. Аны негизинен үч категорияга бөлүүгө болот: тыгыздыгы төмөн полиэтилен (LDPE), тыгыздыгы жогору полиэтилен (HDPE) жана тыгыздыгы төмөн полиэтилен (LLDPE).

▷Тыгыздыгы аз полиэтилен

LDPE кеңири салыштырмалуу молекулярдык салмак бөлүштүрүлүшүнө, төмөн кристаллдуулукка ээ жана жылышуу учурунда жукарууга сезгич. Ал калыптоо процессинде деформациянын катууланышына алып келиши мүмкүн, ошондуктан LDPE жакшы оптикалык касиеттерге жана иштетүүгө жөндөмдүү. Кристаллдык аймактын Янг модулу аморфтук аймакка караганда бир топ жогору болгондуктан, LDPEнин катуулугу жана созулууга туруктуулугу төмөн, бирок сынуудагы бышыктыгы жана узаруусу жогору.
LDPE негизинен желим таңгактоочу баштыктарда, айыл чарба пленкаларында, куюп куюлган продукцияларда ж.б. колдонулат.

▷Жогорку тыгыздыктагы полиэтилен

HDPE түтүк экструзия линиясы жогорку бышыктыкка, катуулукка жана механикалык касиеттерге ээ, бирок ал оңой эскирип, деформацияланат, ал эми бетинин катуулугу төмөн. Жогорку тыгыздыктагы полиэтилен түтүктөрдө, инжекциялык калыптоодо, үйлөмө калыптоодо, балык уулоочу торлордо, аркандарда, таңгактоочу пленкаларда жана башка буюмдарда колдонулушу мүмкүн. Жогорку тыгыздыктагы полиэтилен жакшы изоляцияга ээ жана зымдарды жана кабелдерди, ошондой эле кээ бир тиричилик техникаларынын корпустарын ороочу материал катары колдонулушу мүмкүн.

▷Сызыктуу төмөнкү тыгыздыктагы полиэтилен

LLDPE – акыркы жылдары жаңыдан иштелип чыгып, тездик менен өнүгүп келе жаткан полиэтилендин жаңы түрү. Ал этилен менен олефиндин сополимери. Тыгыздыгы төмөн полиэтилен менен салыштырганда, сызыктуу тыгыздыгы төмөн полиэтилен окшош көрүнүшкө, жакшы беттик жылтырактыкка, жакшыраак төмөнкү температурага туруктуулукка, бирок начар тунуктукка ээ. LLDPE учурда пленка, калып, түтүк жана зым жана кабель сыяктуу дээрлик бардык салттуу полиэтилен рынокторуна кирип жатат.

02 Полиэтилен ПЭ модификациясы

Жалгыз полиэтилендин жылуулук менен эскирүүгө туруктуулугу жетишсиз, төмөнкү температурадагы чөйрөдө морттук, төмөн катуулук жана соккуга туруктуулугу начар сыяктуу механикалык касиеттери бар. Ошондуктан, модификациялоону жүргүзүү максаттуу болушу керек.

Учурда ПЭ модификациясы негизинен эки модификация ыкмасын камтыйт: химиялык модификация жана физикалык модификация. Физикалык модификацияда толтуруу менен күчөтүлгөн модификация - бул полиэтиленге модификаторлорду кошуу жана полиэтилендин айрым касиеттерин жакшыртуу же полиэтиленге жаңы касиеттерди берүү үчүн аралаштыруу жолу менен даярдалган аралашма же курама материал.

Учурда кеңири колдонулган органикалык эмес толтургучтарга негизинен кальций карбонаты, кварц порошогу, жыгач унунун буласы, күрүч саманы/кант камышы буласы, кремний диоксиди, мурутчалар, айнек буласы, каолин, айнек шурулары, тальк, графит, көмүртек нанотүтүкчөлөрү ж.б. кирет. Полиэтиленге ушул типтеги арматуралык толтургучту кошуу менен чыгымдарды азайтып, продуктунун катуулугун, бекемдигин, өлчөмдүү туруктуулугун, ысыкка туруктуулугун, магнетизмин, өткөргүчтүгүн жана башка касиеттерин жакшыртууга болот.

Анын принцибин изилдеп көрсөк, органикалык эмес бөлүкчөлөр жогорку ысыкка туруктуулукка жана бекемдикке ээ, ал эми органикалык эмес бөлүкчөлөр полиэтилендин кристаллдашуу процессине чоң таасир этет. Органикалык эмес ядро ​​түзүүчү агенттер катары алар полиэтилен чайырынын бекемдигине, катуулугуна жана ысыкка туруктуулугуна жана башка негизги көрсөткүчтөргө түздөн-түз таасир эте алышат.

03 Модификацияланган кальций карбонаты

Кальций карбонаты, ар тараптуу органикалык эмес толтургуч катары, полимер материалдары менен колдонулганда эки кемчилиги бар:

Бир жагынан, бети гидрофилдик жана олеофобдук, күчтүү полярдуулукка ээ, органикалык дененин гидрофобдук жана олеофилдик төмөнкү полярдуулугуна карама-каршы келет, аны полимер матрицасы менен айкалыштыруу кыйын;

Башка жагынан алганда, кальций карбонатынын полимерлер менен байланышуу күчү начар жана ал эритүүчү гана ролду ойной алат. Ашыкча кальций карбонаты полимер материалдарынын иштешин бир топ төмөндөтүп, продукцияны өндүрүүнү жана иштетүүнү кыйындатат.

Практикалык колдонууда кальций карбонаты менен полиэтилендин ортосунда жакшы интерфейстик байланыш болушу керек, ал эми кальций карбонатынын бөлүкчөлөрүнүн өлчөмү кичинекей жана дисперсиясы жакшы болушу керек. Ошондуктан, кальций карбонатын өзгөртүү керек.

Кальций карбонаты титанат бириктиргич агент менен модификацияланат. Муфталоочу агенттеги алкил бөлүгү модификация процессинде кальций карбонатынын бетинде гидролизденип, -OH менен биригүүгө оңой, бул кальций карбонатынын беттик касиетин гидрофобдукка айландырышы мүмкүн; үч структура полимер менен чырмалышып же химиялык жол менен айкалышып, кальций карбонаты менен полимердин ортосундагы интерфейстик шайкештикти жана системадагы кальций карбонатынын реологиясын жана дисперсия туруктуулугун жакшыртып, механикалык касиеттерин жана механикалык касиеттерин жакшыртат.

Титанат бириктиргич агентин модификациялоо принциби

04 Органикалык эмес порошок менен толтурулган модификацияланган полиэтилен

Цзо Инзе жана башкалар CaCO3 жана SiO2ди толтургуч катары модификациялоо үчүн титанат бириктиргич агентти (KH101) жана силан бириктиргич агентти (KH570) колдонушкан жана матрица катары HDPE менен экилик жана үчтүк PE композиттик материалдарын жасашкан. Изилдөөлөр көрсөткөндөй: матрицадагы модификацияланган нанобөлүкчөлөрдүн дисперсиясы жакшырат, агломерация кубулушу азаят жана экилик композиттердин созулууга жана соккуга туруктуулугу CaCO3 жана SiO2 курамынын көбөйүшү менен алгач жогорулайт, андан кийин азаят. SiO2 кошулмаларынын көлөмү 7% болгондо, PE/SiO2 композиттик материалынын комплекстүү көрсөткүчү эң жакшы болот; CaCO3 кошулмаларынын саны 15% болгондо, PE/CaCO3 композиттик материалынын комплекстүү көрсөткүчү эң жакшы болот. PE/CaCO3/SiO2 композиттик материалдарында кальций карбонатынын жана SiO2 кошулмаларынын көлөмү 25% жана 7% болгондо, созулууга жана оюк соккуга туруктуулук тиешелүүлүгүнө жараша 17.6% жана 34.5% жогорулайт, бул синергетикалык эффектти камсыз кылат жана жакшы натыйжаларга жетишет. Жалпы көрсөткүч.

Чжоу Лин жана башкалар SBS/HDPE менен аралаштырылган нанокальций карбонатынан жогорку өндүрүмдүүлүктөгү композиттик материалдарды иштеп чыгышкан. Изилдөөлөр көрсөткөндөй: нанокальций карбонатынын жана SBS/жогорку тыгыздыктагы полиэтилен аралашмаларынын соккуга болгон күчү, созулууга болгон күчү жана үзүлүүдөгү узаруусу нанокальций карбонатынын көбөйүшү менен жогорулаган. Массалык үлүштөгү өзгөрүүлөрдүн баары ылдый карай ачылып турган параболикалык өзгөрүүнү көрсөтөт. Аралашмалардын соккуга болгон касиеттери, созулууга болгон күчү жана үзүлүүдөгү узаруусу негизинен синхрондуу түрдө өзгөргөндүктөн, нанокальций карбонаты аралашмаларды бекемдеп да, бекемдей да алат деген тыянак чыгарууга болот. Аралашманын жалпы өндүрүмдүүлүгү нанокальций карбонатынын массалык үлүш аралашманын жалпы массасынын 15% га жеткенде оптималдуу болот.

Чжан Сяокян жана башкалар CaCO3/HDPE/жыгач унунан жасалган композиттик материалдарды даярдоо үчүн CaCO3 мурутун жыгач уну жана HDPE менен ар кандай пропорцияда кошушкан. Алардын изилдөөлөрү көрсөткөндөй, CaCO3 кошулмасынын көлөмү 7% болгондо, созулууга туруктуулук 28.3 МПа эң жогорку мааниге жетет. HDPE/жыгач порошогу кошулган материалга (19.7 МПа) салыштырмалуу ал 43.7% га жогорулайт, ал эми ийилүү жана соккуга туруктуулук 19.2% жана 20.1% га жогорулайт.