Elemente im Design von Kunststoffmodifikationsformeln

Bei der Kunststoffmodifikation handelt es sich um eine Methode zur Verbesserung der Qualität von Kunststoffen durch Zugabe von Zusatzstoffen, Füllstoffen usw. zur Veränderung ihrer Eigenschaften.Mittlerweile ist die Kunststoffmodifikation auch die effektivste Möglichkeit, die Kosten von Kunststoffen zu senken.Zu den Elementen des Formeldesigns bei der Kunststoffmodifizierung gehören hauptsächlich Materialauswahl, Compoundierung, Dosierung und Mischmethode.Das Zusammenspiel verschiedener Elemente kann entweder gegenseitige Hilfe oder gegenseitige Aufhebung sein.Daher ist die Entwicklung einer leistungsstarken, einfach zu verarbeitenden und kostengünstigen Formel keine leichte Aufgabe.

01 Auswahl des Harzes

1. Arten und Qualitäten von Harzen

Das ausgewählte Zielharz weist die Leistung auf, die der des zu modifizierenden Zielharzes am nächsten kommt: Überprüfen Sie zunächst die Harzsorten, z. B. die Verbesserung der Zähigkeit des Harzes und die Auswahl von Harzen wie ABS und SBS.Die transparente Modifizierung erfordert zunächst die Auswahl der drei wichtigsten transparenten Harze PS, PMMA und PC.

Nachdem Sie das Zielharz bestimmt haben, wählen Sie die Qualität des Harzes aus.Die spezifische Harzsorte verfügt über spezifischere Leistungsindikatoren, wodurch die Zielauswahl deterministischer wird.Wählen Sie Harz: Wählen Sie große Marken und universelle Harze, um später eine bequemere Harzbeschaffung zu gewährleisten.

2. Verbundeigenschaften von Harz

Die Verbundeigenschaften des ausgewählten Zielharzes und des Hauptharzes, d. h. das ausgewählte Zielharz und das Hauptharz sind kompatibel und können ohne Phasentrennung ein Ganzes bilden.Das Zielharz kann das Leistungsziel der Modifikation erreichen.

3. Die Viskosität des Harzes und die Fließfähigkeit des Verbundharzes

In der Formel sollte die Viskosität des ausgewählten Zielharzes nahe an der des Hauptharzes liegen.Das ausgewählte Zielharz weist eine hohe Viskosität auf, was zu einer hohen Viskosität des Verbundharzes führen kann.Um den Viskositätsgradienten zu verringern, ist die Zugabe eines Modifikators erforderlich.Zum Beispiel eine Zähigkeitsmodifikation von PA66, die Zugabe von PA6 als Modifikator zur Flammschutzformel;Zähigkeitsmodifizierendes PA6 mit Zugabe von HDPE als Modifikator zur Flammschutzformel.

Die Änderung der Viskosität wirkt sich auf seine Fließfähigkeit aus und wirkt sich letztendlich auf Änderungen in den Verarbeitungsmethoden wie Spritzgussqualität, Extrusionsqualität, Blasformqualität, Walzqualität usw. aus. Der Hauptgrund, warum dasselbe Harz seine Fließfähigkeit beeinflusst, liegt in seinem Molekulargewicht Gewicht und die Anordnung von Molekülketten, wie z. B. linearen Molekülen und körperförmigen Molekülen.Zu den Harzen mit hoher Fließfähigkeit zählen unter anderem: PS, HIPS, ABS, PE, PP, PA usw.;Harze mit geringer Fließfähigkeit: PC, MPPO usw.;Nicht fließende Harze: Polytetrafluorethylen, UHMWPE, PPO usw.

02 Auswahl der Zusatzstoffe

1. Gezielte Auswahl der Zusatzstoffe

Verschiedene Arten von Additiven haben unterschiedliche Zieleigenschaften, und die dem System hinzugefügten Additive können ihre erwarteten Funktionen vollständig erfüllen und die vorgegebenen Zielindikatoren erreichen.Bei den angegebenen Indikatoren handelt es sich im Allgemeinen um nationale Standards, internationale Standards oder von Kunden vorgeschlagene Leistungsanforderungen.Die allgemeine Leistung der Zielharzmodifikation ist wie folgt.

1) Flammhemmung: anorganischer Phosphor, organische Halogenide, organische Phosphide, organisches Silizium und Nitride usw.

2) Verstärkung: Es gibt zwei Hauptkategorien: Fasern und Whiskers.Glasfasern, Asbestfasern, Kohlenstofffasern, Whiskers, Quarzfasern, Graphitfasern und Keramikfasern usw.;PAN-Faser, Polyethylenfaser, PA-Faser, PC-Faser, PVC-Faser und Polyesterfaser usw.;Borfasern und Metallwhisker wie Aluminium, Titan und Kalzium.

3) Härten: Hochschlagfeste Harze wie CPE, MBS, ACR, SBS, ABS, EVA, modifiziertes Erdölharz (MPR) usw.;Hochschlagfester Gummi, wie Ethylen-Propylen-Kautschuk (EPR), Ethylen-Propylen-Dien-Monomer (EPDM), Nitrilkautschuk (NBR), Styrol-Butadien-Kautschuk, Naturkautschuk, Butadienkautschuk, Chloroprenkautschuk, Polyisobutylen- und Butadienkautschuk usw.

4) Verschleißfestigkeit: Graphit, MoS2, Silica usw.

5) Abbaubarkeit: Stärkefüllung, Abbauzusätze usw.

2. Der Einfluss der Morphologie von Additiven auf die Verbundleistung

Dieselben Zusatzstoffe haben unterschiedliche morphologische Verteilungen und auch ihre Auswirkungen auf die Modifikation sind unterschiedlich.Bei pulverförmigen Additiven ist die Partikelgröße der entscheidende Einflussfaktor.

1) Je kleiner die Partikelgröße, desto günstiger ist sie für die Zug- und Schlagfestigkeit des Füllmaterials.Zum Beispiel in Bezug auf die Schlagzähigkeit, pro 1 Verringerung der Partikelgröße von Antimontrioxid μm.Die Schlagfestigkeit verdoppelt sich;

2) Je kleiner die Partikelgröße des Flammschutzmittels ist, desto besser ist die Flammschutzwirkung.Wenn man beispielsweise 4 % der Partikelgröße 45 zu ABS μ Antimontrioxid von m hinzufügt und 1 % der Partikelgröße 0,03 μ hinzufügt, ist die flammhemmende Wirkung von Antimontrioxid auf m die gleiche;

3) Je kleiner die Partikelgröße des Farbstoffs ist, desto höher ist die Färbekraft, desto stärker ist die Deckkraft und desto gleichmäßiger ist die Farbe.Aber die Partikelgröße von Farbstoffen ist nicht unbedingt besser, es gibt einen Grenzwert und die Grenzwerte für unterschiedliche Leistungen sind unterschiedlich;

4) Am Beispiel von Ruß gilt: Je kleiner seine Partikelgröße, desto einfacher ist es, ein Netzwerk leitender Pfade zu bilden und so den gleichen leitenden Effekt zu erzielen.Die Menge an zugesetztem Ruß wird reduziert.Aber wie bei Farbstoffen gibt es auch hier eine Grenze für die Partikelgröße.Wenn die Partikelgröße zu klein ist, ist es leicht zu aggregieren und schwer zu dispergieren, aber die Wirkung ist nicht gut.

Bei faserigen Additiven ist die Verstärkungswirkung umso besser, je höher der Faseranteil im Additiv ist.Unter diesen kann der Fibrosegrad von Zusatzstoffen durch das Aspektverhältnis (L/D) ausgedrückt werden.Der geschmolzene Zustand ist förderlicher für die Aufrechterhaltung des Aspektverhältnisses und verringert die Wahrscheinlichkeit eines Faserbruchs als der pulverförmige Zustand, was ihn zu einer besseren Zugabemethode macht.

3. Kompatibilität zwischen Additiven und Harzen

Die gute Verträglichkeit zwischen Harz und Additiven ist eine wichtige Grundlage für die Gewährleistung einer guten Leistung von Additiven und gewährleistet deren Haltbarkeit, Extraktionsbeständigkeit, Migrationsbeständigkeit und Niederschlagsbeständigkeit während der Verwendung.Eine gute Verträglichkeit ist eine Grundvoraussetzung, und selbst Barriereformulierungen erfordern eine schichtweise Verteilung der Additive im Harz.Die wichtigsten Methoden zur Verbesserung der Harzverträglichkeit sind:

1) Der Zusatz von Verträglichkeitsadditiven wie Tensiden wird am besten erreicht, um deren Wirksamkeit zu maximieren.

2) Oberflächenbehandlung.Verwendung von Verträglichkeitsvermittlern oder Haftvermittlern als Oberflächenbehandlungsmittel zur Verbesserung der Kompatibilität zwischen Harz und Additiven.Zu den üblichen Haftvermittlern gehören Silane, Titanate und Aluminate;Zu den Verträglichkeitsvermittlern gehören mit Maleinsäureanhydrid gepfropfte Polymere, die dem Harz entsprechen.Zu den Zusatzstoffen, die eine Oberflächenbehandlung erfordern, gehören anorganische Zusatzstoffe und Faserzusätze.

4. Die Menge der hinzugefügten Zusatzstoffe

Die geeignete Menge an Additiven dient nicht nur der Verbesserung des Zielharzes auf die entsprechende Leistung, sondern auch der Schaffung niedriger Kosten auf wirtschaftlicher Grundlage.Die Anforderungen an verschiedene Additive sind unterschiedlich: 1) Flammschutzmittel, Härtemittel, Magnetpulver, Barrieremittel usw. Obwohl aus Leistungssicht umso besser, je mehr Additive hinzugefügt werden, müssen auch die Kosten ermittelt werden;2) Leitfähige Zusätze bilden im Allgemeinen Schaltkreise;3) Ein Antistatikmittel kann eine Entladungsschicht auf der Oberfläche bilden;4) Der Haftvermittler kann eine Oberflächenbeschichtung bilden.

5. Die Beziehung zwischen Harz und Zusatzstoffen

Die Zugabe von Additiven sollte nicht zu einer Verschlechterung der Eigenleistung des Harzes führen.Beispielsweise darf PPS keine Zusatzstoffe hinzufügen, die Blei und Kupfer enthalten, und PC kann kein Antimontrioxid verwenden, das zur Depolymerisation führen kann;In der Zwischenzeit sollten Säuregehalt und Alkalität der Zusatzstoffe mit denen des Harzes übereinstimmen, da es sonst zu einer Reaktion zwischen beiden kommt.

6. Die Beziehung zwischen Zusatzstoffen und anderen Komponenten

Um mehrere Ziele gleichzeitig zu erreichen, ist es in einer Formel notwendig, verschiedene Zusatzstoffe hinzuzufügen.Das Zusammenspiel von Zusatzstoffen ist sehr komplex und die Hauptübersicht ist: 1) sie sind unabhängig voneinander und haben keine Wirkung;2) Synergistischer Effekt: Mehrere Zusatzstoffe mit schwerer Formel fördern sich gegenseitig, was zu einer Gesamtwirkung führt, die über dem Durchschnitt eines einzelnen Zusatzstoffs liegt;3) Gegenseitige Eliminierung: Bei der gemeinsamen Zugabe von zwei oder mehr Zusatzstoffen ist die Wirkung geringer als der Durchschnittswert bei alleiniger Zugabe.Beispielsweise werden in Anti-Aging-Kunststoffformeln Schwefelether-Co-Antioxidantien und HALS-Lichtstabilisatoren nicht zusammen verwendet, da die durch Schwefelether erzeugten sauren Komponenten die Photostabilität von HALS hemmen.

03 Gleichmäßig mischen

Gleichmäßiges Mischen ist eine Grundvoraussetzung für die Modifikation von Kunststoffformeln und erfordert außerdem die Bildung und gleichmäßige Verteilung von Additiven im Harz.Eine ungleichmäßige Verteilung der Additive führt nicht nur nicht zu einer Verbesserung der Leistung des Originalharzes, sondern kann aufgrund der ungleichmäßigen Verteilung der Füllstoffe auch zu einer schlechteren Leistung als bei reinem Harz führen.Beispielsweise kann der Einsatz von Füllstoffen aufgrund einer ungleichmäßigen Verteilung die mechanischen und Verarbeitungseigenschaften von Materialien beeinträchtigen, was nicht nur die mechanischen Eigenschaften deutlich reduziert, sondern auch die Verarbeitungsleistung beeinträchtigt.Übliche Methoden zur Verbesserung des gleichmäßigen Mischens von Additiven: 1) Sortieren Sie die zugesetzten Füllstoffe angemessen, z. B.: Während des Kopplungsbehandlungsprozesses werden die Füllstoffe vorgeschoben, erhitzt und dehydriert, und dann wird das Kopplungsmittel hinzugefügt;2) Die Komponenten sollten dem System in primärer und sekundärer Reihenfolge hinzugefügt werden, und große Chargen von Füllstoffen können in mehreren Chargen hinzugefügt werden, um ein gleichmäßiges Mischen zu erleichtern.Für die Behandlung mit Haftvermittler sind im Allgemeinen drei Sprühstöße erforderlich, um eine gleichmäßige Verteilung und eine gute Haftwirkung zu erzielen.

04 Auswahl der Formel

Die Verarbeitbarkeit von Formeln bezieht sich auf die Verarbeitbarkeit modifizierter Kunststoffformeln, die sowohl den Anforderungen modifizierter Kunststoffe als auch der Produktformung genügen.Der Hauptausdruck der Verarbeitbarkeit der Formel besteht darin, dass der Hilfsstoff eine gute Hitzebeständigkeit aufweist, keinen Verdunstungsverlust, keine Zersetzung und keine Desaktivierung erfährt;Die gebildete Formel weist minimalen Verschleiß und Korrosion an der Ausrüstung auf und setzt ungiftige Gase frei, die alle als Bewertungskriterien herangezogen werden können.

1. Die Fließfähigkeit modifizierter Kunststoffe

Die Fließfähigkeit von Kunststoffen ist der Hauptaspekt, der die Verarbeitungsleistung von Kunststoffen beeinflusst, und sie ist auch eine wichtige Grundlage für die Wahl der verwendeten Kunststoffverarbeitungsmethode.Im Allgemeinen führt die Zugabe anorganischer Füllstoffe zu einer Verschlechterung der Fließleistung, und zur Optimierung ist die Zugabe von Fließmodifikatoren erforderlich.

2. Hitzebeständigkeit

Die Hitzebeständigkeit wird in zwei Aspekten berücksichtigt: 1) Reduzieren Sie die Verarbeitungstemperatur des Harzes, und die Verarbeitungstemperatur sollte die Zersetzungstemperatur der Additive nicht überschreiten, um die stabile Existenz der Additive sicherzustellen und die Modifikationsleistung widerzuspiegeln;2) Fügen Sie eine bestimmte Menge antioxidativer Zusätze hinzu, um eine thermische Zersetzung zu verhindern und die Leistung des Harzes zu beeinträchtigen.Im Allgemeinen haben die meisten organischen Farbstoffe niedrige Zersetzungstemperaturen und sind nicht für die Hochtemperaturverarbeitung technischer Kunststoffe geeignet;Die Zersetzungstemperatur von Gewürzen liegt im Allgemeinen unter 150 °C und als Träger können nur Harze mit niedriger Verarbeitungstemperatur wie EVA verwendet werden.

3. Die Umweltfreundlichkeit der Formel

Die Umweltfreundlichkeit der Formel beinhaltet, dass sie für den menschlichen Körper, die Ausrüstung, die Umwelt und die Benutzer harmlos ist.Menschliche Hygiene – Das Harz und die ausgewählten Zusatzstoffe sollten absolut ungiftig sein oder ihr Gehalt sollte innerhalb des angegebenen Bereichs liegen.Umweltbelastung – Die ausgewählten Komponenten können die Umwelt nicht belasten.

4. Selbstkostenpreis und Quelle

Die Kunststoffmodifikationsformel lautet: Je niedriger der Preis, desto besser.Bei der Umsetzung sollten beim Einsatz von Zusatzstoffen folgende Grundsätze beachtet werden:

1) Priorisieren Sie die Verwendung preisgünstiger Rohstoffe;

2) Priorisieren Sie die Verwendung vorhandener Rohstoffe: keine Beschaffung erforderlich, stabile Quellen und klare Leistung;

3) Vorrangige Verwendung inländischer Rohstoffe: Preisschwankungen werden weniger durch Wechselkurse, Handelspolitik usw. beeinflusst;

4) Priorisieren Sie die Verwendung nahegelegener Rohstoffe: Reduzieren Sie die Lagerkosten;

5) Der Einsatz universeller Rohstoffe sollte Vorrang haben: mit einem breiten Quellenspektrum und relativ stabiler Leistung.

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