Yderligere optimeringsplan for calciumcarbonatforstærket modificeret polyethylen PE

Polyethylen (PE) er en af ​​de plasttyper, der har tiltrukket sig mest opmærksomhed inden for industriel produktion. Den har fordelene ved fremragende lavtemperaturresistens, modstandsdygtighed over for de fleste syre- og alkalikorrosioner, god kemisk stabilitet, hurtig støbning og stærk funktionalitet. Den anvendes i vid udstrækning i emballage, byggematerialer, biler, biologi og andre områder. Dens videre anvendelse er dog begrænset af dens mangler såsom dårlig varmebestandighed og relativt lave mekaniske egenskaber.

Ultrafint CaCO3 har en lille partikelstørrelse og god dispersion. Det har fordelene ved at reducere porer og hulrum i plast og gøre krympningen af ​​plast mere ensartet. Det er fyldt med polyethylen, polystyren, polyvinylchlorid og polypropylen. Blandt andre plasttyper kan det forbedre hårdheden, dimensionsstabiliteten og stivheden af ​​plastprodukter.

Et stort antal undersøgelser har imidlertid vist, at det ofte ikke er muligt kun at bruge calciumcarbonat eller andre fyldstoffer til at fylde modificerede polymerer eller modificere andre materialer, og at forbedringen af ​​ydeevnen er relativt enkel. Modifikationen af ​​forskellige ikke-metalliske mineralpulvere med forbindelser har ofte bedre effekter og kan forbedre materialernes samlede ydeevne. Der findes nu flere og flere forskningsanvendelser.

Forskning udført af Yang Changyou og andre har vist, at nano-CaCO3 kan forbedre kompatibiliteten og den termiske stabilitet af polyethylenkompositmaterialer, og bagassefiber (BF) kan forbedre krystalliniteten og sejheden af ​​kompositmaterialer. Begge kan effektivt forbedre de mekaniske egenskaber og mekanikken af ​​kompositmaterialers ydeevne.

01 Klassificering af polyethylen PE

PE er opdelt efter dets kemiske struktur, relative molekylvægt og polymerisationsmetode. Det kan hovedsageligt opdeles i tre kategorier: lavdensitetspolyethylen (LDPE), højdensitetspolyethylen (HDPE) og lineær lavdensitetspolyethylen (LLDPE).

▷ Lavdensitetspolyethylen

LDPE har en bred relativ molekylvægtfordeling, lav krystallinitet og er følsom over for forskydningsfortynding. Det kan forårsage deformationshærdning under støbeprocessen, så LDPE har gode optiske egenskaber og forarbejdningsevne. Fordi Youngs modul i det krystallinske område er meget højere end i det amorfe område, er stivheden og trækstyrken af ​​LDPE lavere, men sejheden og brudforlængelsen er højere.
LDPE anvendes hovedsageligt i plastemballageposer, landbrugsfilm, sprøjtestøbte produkter osv.

▷Højdensitetspolyethylen

HDPE rørekstruderingslinje har høj sejhed, stivhed og mekaniske egenskaber, men det er let at ældes og deformere, og dets overfladehårdhed er lav. HDPE kan bruges i rør, sprøjtestøbning, blæsestøbning, fiskenet, reb, emballagefilm og andre produkter. HDPE har god isolering og kan bruges som indpakningsmateriale til ledninger og kabler samt kabinetter til nogle husholdningsapparater.

▷ Lineær lavdensitetspolyethylen

LLDPE er en ny type polyethylen, der er blevet nyudviklet og har gennemgået en hurtig udvikling i de senere år. Det er en copolymer af ethylen og en olefin. Sammenlignet med lavdensitetspolyethylen har lineær lavdensitetspolyethylen et lignende udseende, god overfladeglans, bedre lavtemperaturbestandighed, men dårlig gennemsigtighed. LLDPE trænger i øjeblikket ind på næsten alle traditionelle polyethylenmarkeder, herunder film, støbning, rør samt ledninger og kabler.

02 Modifikation af polyethylen PE

Enkeltpolyethylen har mekaniske egenskaber såsom utilstrækkelig varmeældningsbestandighed, sprødhed i lave temperaturer, lav hårdhed og dårlig slagfasthed. Derfor skal modifikationsbehandlingen være målrettet.

I øjeblikket omfatter modifikation af PE primært to modifikationsmetoder: kemisk modifikation og fysisk modifikation. I fysisk modifikation er fyldningsforstærket modifikation et blandings- eller kompositmateriale fremstillet ved at tilsætte modifikatorer til polyethylen og blande det for at forbedre visse egenskaber ved polyethylen eller give polyethylen nye egenskaber.

De mest almindeligt anvendte uorganiske fyldstoffer omfatter primært calciumcarbonat, kvartspulver, træmelsfibre, risstrå-/sukkerrørsfibre, silica, whiskers, glasfiber, kaolin, glasperler, talkum, grafit, kulstofnanorør osv. Ved at tilsætte denne type forstærkende fyldstof til polyethylen kan omkostningerne reduceres, og produktets stivhed, styrke, dimensionsstabilitet, varmebestandighed, magnetisme, ledningsevne og andre egenskaber kan forbedres.

Ud fra princippet har uorganiske partikler høj varmebestandighed og styrke, og uorganiske partikler har stor indflydelse på polyethylens krystallisationsprocessen. Som uorganiske kimdannere kan de direkte påvirke polyethylenharpiksens styrke, stivhed og varmebestandighed og andre nøgleindikatorer.

03 Modificeret calciumcarbonat

Calciumcarbonat, som et alsidigt uorganisk fyldstof, har to ulemper, når det bruges med polymermaterialer:

På den ene side er overfladen hydrofil og oleofob med stærk polaritet, i modsætning til den hydrofobe og oleofile lave polaritet i det organiske legeme, er det vanskeligt at kombinere med polymermatrixen;

På den anden side har calciumcarbonat en dårlig bindingskraft med polymerer og kan kun spille en opløseliggørende rolle. For meget calciumcarbonat vil forårsage en betydelig forringelse af polymermaterialers ydeevne, hvilket gør det vanskeligt at fremstille og forarbejde produkter.

I praktisk anvendelse skal der være en god grænsefladebinding mellem calciumcarbonat og polyethylen, og calciumcarbonatets partikelstørrelse skal være lille, og dispergerbarheden skal være god. Derfor skal calciumcarbonat modificeres.

Calciumcarbonat modificeres med titanatkoblingsmidlet. Alkyldelen i koblingsmidlet hydrolyseres let og kombineres med -OH på overfladen af ​​calciumcarbonat under modifikationsprocessen, hvilket kan gøre calciumcarbonatets overfladeegenskaber hydrofobe; de ​​tre strukturer kan vikles ind i eller kemisk kombineres med polymeren, hvorved grænsefladekompatibiliteten mellem calciumcarbonat og polymeren samt calciumcarbonatets rheologi og dispersionsstabilitet i systemet forbedres, hvorved de mekaniske egenskaber forbedres.

Modifikationsprincippet for titanatkoblingsmiddel

04 Uorganisk pulverfyldt modificeret polyethylen

Zuo Yinze et al. anvendte henholdsvis titanatkoblingsmidlet (KH101) og silankoblingsmidlet (KH570) til at modificere CaCO3 og SiO2 som fyldstoffer og fremstillede binære og ternære PE-kompositmaterialer med HDPE som matrix. Forskningen viser, at: dispersionen af ​​modificerede nanopartikler i matrixen forbedres, agglomerationsfænomenet reduceres, og trækstyrken og slagstyrken af ​​binære kompositter øges først og falder derefter med stigende CaCO3- og SiO2-indhold. Når doteringsmængden af ​​SiO2 er 7 vægt%, er den samlede ydeevne af PE/SiO2-kompositmaterialet bedst; Når doteringsmængden af ​​CaCO3 er 15 vægt%, er den samlede ydeevne af PE/CaCO3-kompositmateriale den bedste. I PE/CaCO3/SiO2-kompositmaterialer, når doteringsmængderne af calciumcarbonat og SiO2 er 25 vægt% og 7 vægt%, øges trækstyrken og hakslagstyrken med henholdsvis 17.6% og 34.5%, hvilket sikrer en synergistisk effekt og opnår bedre resultater. Samlet ydeevne.

Zhou Lin og andre udviklede højtydende kompositmaterialer med nano-calciumcarbonat blandet med SBS/HDPE. Forskningen viste, at: slagstyrken, trækstyrken og brudforlængelsen af ​​nano-calciumcarbonat og SBS/højdensitetspolyethylenblandinger steg med stigningen i nano-calciumcarbonat. Ændringerne i massefraktion viser alle en parabolsk ændring med en åbning nedad. Da slagegenskaberne, trækstyrken og brudforlængelsen af ​​blandingerne grundlæggende ændrer sig synkront, kan det konkluderes, at nano-calciumcarbonat både kan gøre blandingerne hærdede og forstærkede. Blandingens samlede ydeevne er optimal, når massefraktionen af ​​nano-calciumcarbonat når 15 % af blandingens samlede masse.

Zhang Xiaoqian et al. blandede forskellige andele af CaCO3-whiskers med træmel og HDPE for at fremstille CaCO3/HDPE/træmel-kompositmaterialer. Deres forskning viser, at når doteringsmængden af ​​CaCO3 er 7%, når trækstyrken en maksimal værdi på 28.3 MPa. Sammenlignet med HDPE/træpulver-kompositmateriale (19.7 MPa) øges den med 43.7%, mens bøjnings- og slagstyrken øges med 19.2% og 20.1%.