Plan de optimización adicional para o polietileno modificado reforzado con carbonato de calcio PE

O polietileno (PE) é un dos plásticos que máis atención atraeu na produción industrial. Ten as vantaxes dunha excelente resistencia a baixas temperaturas, resistencia á maioría da corrosión ácida e alcalina, boa estabilidade química, moldeo rápido e forte operabilidade. Úsase amplamente en envases, materiais de construción, automóbiles, bioloxía e outros campos. Non obstante, a súa aplicación posterior está limitada polas súas deficiencias, como a baixa resistencia á calor e as propiedades mecánicas relativamente baixas.

O CaCO3 ultrafino ten un tamaño de partícula pequeno e unha boa dispersión. Ten as vantaxes de reducir os poros e os ocos nos plásticos e facer que a contracción dos plásticos sexa máis uniforme. Énchese de polietileno, poliestireno, cloruro de polivinilo e polipropileno. Entre outros plásticos, pode mellorar a dureza, a estabilidade dimensional e a rixidez dos produtos plásticos.

Non obstante, un gran número de estudos demostraron que o uso exclusivo de carbonato de calcio ou outros recheos para encher polímeros modificados ou modificar outros materiais a miúdo non consegue os mellores resultados, e a mellora do rendemento é relativamente sinxela. A modificación composta de varios pos minerais non metálicos adoita ter mellores efectos e pode mellorar o rendemento xeral dos materiais. Agora hai cada vez máis aplicacións de investigación.

A investigación de Yang Changyou e outros autores demostrou que o nano-CaCO3 pode mellorar a compatibilidade e a estabilidade térmica dos materiais compostos de polietileno, e que a fibra de bagazo (BF) pode mellorar a cristalinidade e a tenacidade dos materiais compostos. Ambos poden mellorar eficazmente as propiedades mecánicas e o rendemento mecánico dos materiais compostos.

01 Clasificación do polietileno PE

O PE divídese segundo a súa estrutura química, o seu peso molecular relativo e o seu método de polimerización. Pódese dividir principalmente en tres categorías: polietileno de baixa densidade (LDPE), polietileno de alta densidade (HDPE) e polietileno lineal de baixa densidade (LLDPE).

▷Polietileno de baixa densidade

O LDPE ten unha ampla distribución relativa de peso molecular, baixa cristalinidade e é sensible ao comportamento de adelgazamento por cizallamento. Pode producir endurecemento por deformación durante o proceso de moldeo, polo que o LDPE ten boas propiedades ópticas e procesabilidade. Debido a que o módulo de Young da rexión cristalina é moito maior que o da rexión amorfa, a rixidez e a resistencia á tracción do LDPE son menores, pero a tenacidade e o alongamento á rotura son maiores.
O LDPE úsase principalmente en bolsas de plástico para envases, películas agrícolas, produtos moldeados por inxección, etc.

▷Polietileno de alta densidade

HDPE liña de extrusión de tubos Ten unha alta tenacidade, rixidez e propiedades mecánicas, pero é doado de envellecer e deformarse, e a súa dureza superficial é baixa. O HDPE pódese usar en tubaxes, moldeo por inxección, moldeo por soplado, redes de pesca, cordas, películas de embalaxe e outros produtos. O HDPE ten un bo illamento e pódese usar como material de envoltura para fíos e cables, así como para algunhas carcasas de electrodomésticos.

▷Polietileno lineal de baixa densidade

O LLDPE é un novo tipo de polietileno que se desenvolveu rapidamente nos últimos anos. É un copolímero de etileno e unha olefina. En comparación co polietileno de baixa densidade, o polietileno lineal de baixa densidade ten unha aparencia similar, bo brillo superficial, mellor resistencia a baixas temperaturas, pero pouca transparencia. O LLDPE penetra actualmente en case todos os mercados tradicionais de polietileno, incluíndo películas, molduras, tubaxes e arames e cables.

02 Modificación de polietileno PE

O polietileno simple ten propiedades mecánicas como unha resistencia insuficiente ao envellecemento por calor, fraxilidade en ambientes de baixa temperatura, baixa dureza e pouca resistencia ao impacto. Polo tanto, o tratamento de modificación debe ser específico.

Na actualidade, a modificación do PE inclúe principalmente dous métodos de modificación: a modificación química e a modificación física. Na modificación física, a modificación mellorada polo recheo é unha mestura ou material composto preparado engadindo modificadores ao polietileno e mesturándoo para mellorar certas propiedades do polietileno ou darlle novas propiedades ao polietileno.

Os recheos inorgánicos de uso común na actualidade inclúen principalmente carbonato de calcio, po de cuarzo, fibra de fariña de madeira, fibra de palla de arroz/cana de azucre, sílice, bigotes, fibra de vidro, caolín, esferas de vidro, talco, grafito, nanotubos de carbono, etc. Ao engadir este tipo de recheo de reforzo ao polietileno, pódense reducir os custos e mellorar a rixidez, a resistencia, a estabilidade dimensional, a resistencia á calor, o magnetismo, a condutividade e outras propiedades do produto.

Explorando o seu principio, as partículas inorgánicas teñen unha alta resistencia á calor e resistencia, e as partículas inorgánicas teñen unha grande influencia no proceso de cristalización do polietileno. Como axentes nucleantes inorgánicos, poden afectar directamente a resistencia, a rixidez e a resistencia á calor da resina de polietileno e outros indicadores clave.

03 Carbonato de calcio modificado

O carbonato de calcio, como recheo inorgánico versátil, ten dúas desvantaxes cando se usa con materiais poliméricos:

Por unha banda, a superficie é hidrófila e oleofóbica, con forte polaridade, ao contrario da baixa polaridade hidrófoba e oleofílica do corpo orgánico, é difícil de combinar coa matriz polimérica;

Por outra banda, o carbonato de calcio ten unha forza de unión deficiente cos polímeros e só pode desempeñar un papel solubilizante. Un exceso de carbonato de calcio provocará unha diminución significativa no rendemento dos materiais poliméricos, o que dificultará a fabricación e o procesamento dos produtos.

Na aplicación práctica, debe haber unha boa unión interfacial entre o carbonato de calcio e o polietileno, e o tamaño das partículas do carbonato de calcio debe ser pequeno e a dispersabilidade debe ser boa. Polo tanto, o carbonato de calcio debe modificarse.

O carbonato de calcio modifícase cun axente de acoplamento de titanato. A porción alquilo do axente de acoplamento é doada de hidrolizar e combinar con -OH na superficie do carbonato de calcio durante o proceso de modificación, o que pode facer que a propiedade superficial do carbonato de calcio se volva hidrofóbica; As tres estruturas poden entrelazarse ou combinarse quimicamente co polímero, mellorando así a compatibilidade interfacial entre o carbonato de calcio e o polímero e a reoloxía e a estabilidade de dispersión do carbonato de calcio no sistema, mellorando así as propiedades mecánicas.

Principio de modificación do axente de acoplamento de titanato

04 Polietileno modificado recheo de po inorgánico

Zuo Yinze e os seus colaboradores empregaron, respectivamente, un axente de acoplamento de titanato (KH101) e un axente de acoplamento de silano (KH570) para modificar CaCO3 e SiO2 como recheos, e fabricaron materiais compostos de PE binarios e ternarios con HDPE como matriz. A investigación demostra que: mellora a dispersión de nanopartículas modificadas na matriz, redúcese o fenómeno de aglomeración e a resistencia á tracción e ao impacto dos compostos binarios aumentan primeiro e logo diminúen co aumento do contido de CaCO3 e SiO2. Cando a cantidade de dopado de SiO2 é do 7 % en peso, o rendemento global do material composto de PE/SiO2 é o mellor; Cando a cantidade de dopaxe de CaCO3 é do 15 % en peso, o rendemento global do material composto de PE/CaCO3 é o mellor. Nos materiais compostos de PE/CaCO3/SiO2, cando as cantidades de dopaxe de carbonato de calcio e SiO2 son do 25 % en peso e do 7 % en peso, a resistencia á tracción e a resistencia ao impacto con entalla aumentan un 17.6 % e un 34.5 % respectivamente, o que garante un efecto sinérxico e consegue mellores resultados. Rendemento xeral.

Zhou Lin e outros desenvolveron materiais compostos de alto rendemento con nanocarbonato de calcio mesturado con SBS/HDPE. A investigación mostrou que: a resistencia ao impacto, a resistencia á tracción e o alongamento na rotura das mesturas de nanocarbonato de calcio e SBS/polietileno de alta densidade aumentaron co aumento do nanocarbonato de calcio. Os cambios na fracción de masa mostran todos un cambio parabólico cunha abertura cara abaixo. Dado que as propiedades de impacto, a resistencia á tracción e o alongamento na rotura das mesturas cambian basicamente de forma sincrona, pódese concluír que o nanocarbonato de calcio pode endurecer e fortalecer as mesturas. O rendemento xeral da mestura é óptimo cando a fracción de masa de nanocarbonato de calcio alcanza o 15 % da masa total da mestura.

Zhang Xiaoqian e os seus colaboradores combinaron diferentes proporcións de bigotes de CaCO3 con fariña de madeira e HDPE para preparar materiais compostos de CaCO3/HDPE/fariña de madeira. A súa investigación demostra que cando a cantidade de dopado de CaCO3 é do 7 %, a resistencia á tracción alcanza un valor máximo de 28.3 MPa. En comparación co material composto de HDPE/po de madeira (19.7 MPa), aumenta nun 43.7 %, mentres que a resistencia á flexión e ao impacto aumentan nun 19.2 % e un 20.1 %.