نحوه بهبود مقاومت در برابر سرما فرمولاسیون PVC

راه های بهبود مقاومت در برابر سرما فرمولاسیون PVC

پلاستیک پی وی سی خواص فیزیکی و مکانیکی خوبی دارد و می تواند در تولید مصالح ساختمانی، مواد بسته بندی، مواد الکترونیکی، کالاهای مصرفی روزانه و غیره مورد استفاده قرار گیرد و در زمینه های مختلف مانند صنعت، کشاورزی، ساخت و ساز، حمل و نقل، برق کاربرد فراوانی دارد. مخابرات و بسته بندی

به دلیل مقاومت ضعیف در برابر سرما و مقاومت در برابر ضربه در دمای پایین، حد پایین دمای استفاده از PVC سخت معمولاً -15ºC است که کاربرد مواد PVC را در جنبه‌های خاصی محدود می‌کند. از طریق تنظیم رزین PVC و مواد افزودنی، مقاومت در برابر سرما پلاستیک PVC را می توان به طور موثر بهبود بخشید تا نیازهای دمای پایین را برآورده کند.

گروه Xiongxing برای نوشتن این مقاله به بیش از 26 سال تجربه تولید پی وی سی و یک تیم حرفه ای تحقیق و توسعه متکی است و بر روی برخی روش ها برای بهبود مقاومت در برابر سرما PVC از نقطه نظر فرمول تمرکز دارد تا همه یاد بگیرند و به آنها مراجعه کنند.

دروازه ساختمان اداری دفتر مرکزی گروه Xiongxing

رزین پی وی سی نوعی پلیمر غیر کریستالی و قطبی است. دمای انتقال شیشه ای آن با توجه به وزن مولکولی 75 ~ 105 درجه است. هر چه جرم مولکولی نسبی بزرگتر باشد، ویسکوزیته و درجه جاذبه واندروالسی یا درهم تنیدگی بین زنجیره های ماکرومولکولی PVC بیشتر می شود. به همین ترتیب، بخش زنجیره PVC افزایش می یابد و مقاومت در برابر دمای پایین مواد بهتر است.

در فرمول های پی وی سی معمولی، اگر فقط نیاز به مقابله با آب و هوای سرد زمستانی شمالی دارید، می توانید یک رزین PVC با ویسکوزیته کمی بالاتر، یعنی وزن مولکولی متوسط ​​کمی بزرگتر انتخاب کنید. این می تواند یک رزین PVC با ویسکوزیته بالاتر در همان درجه یا یک رزین درجه پایین تر باشد.

علاوه بر این، در برخی از محصولات با شرایط خاص، مانند کیسه های خونی که می توانند -30ºC را تحمل کنند، می توان از رزین پلی وینیل کلرید درجه پلیمریزاسیون بالا (متوسط ​​درجه پلیمریزاسیون بیشتر از 2000) استفاده کرد. این به این دلیل است که PVC با درجه پلیمریزاسیون بالا بهتر از PVC معمولی است. بلورینگی زیاد و ساختار متقاطع رزین لغزش بین ماکرومولکول ها را دشوار می کند، خاصیت ارتجاعی را افزایش می دهد و وزن مولکولی را افزایش می دهد و نیروی بین مولکولی واندروالس و نیروی پیوند شیمیایی درون مولکولی را برای به دست آوردن مقاومت عالی در برابر سرما افزایش می دهد.

به عنوان یک جزء مهم فرمولاسیون محصولات نرم PVC، نرم کننده ها تأثیر زیادی بر عملکرد محصولات نرم دارند. اگر نیاز به استفاده از محصولات در دماهای پایین باشد، باید نوع نرم کننده را انتخاب کرد. در حال حاضر به عنوان نرم کننده های مقاوم در برابر سرما استفاده می شود که عمدتاً شامل استرهای اسید دی بازیک اسید چرب، استرهای فتالات الکل خطی، استرهای اسید چرب دی هیدریک الکل و مونواسترهای اسید چرب اپوکسی می باشد. بر اساس گزارش‌ها، آمیدهای اسید چرب جایگزین‌شده با N،N، استرهای اسید دی کربوکسیلیک نفتنیک و استرهای اسید چرب کلرومتوکسی نیز نرم‌کننده‌های مقاوم در برابر سرما با عملکرد عالی در دمای پایین هستند.

بهبود مقاومت در برابر سرما محصولات نرم PVC به طور کلی با افزایش مقدار نرم کننده مقاوم در برابر سرما حاصل می شود. DOA (دیوکتیل آدیپات)، DIDA (دی ایزودسیل آدیپات)، DOZ (دیوکتیل آزلات)، DOS (دیوکتیل سبکات) نماینده انواع نرم کننده های مقاوم در برابر سرما هستند، زیرا در واقع سازگاری نرم کننده های معمولی مقاوم در برابر سرما با PVC چندان خوب نیست. ، فقط می توان از آن به عنوان یک نرم کننده کمکی برای بهبود مقاومت در برابر سرما استفاده کرد و دوز آن معمولاً 5-20 درصد نرم کننده اصلی است.

علاوه بر این، 2،2،4-تری متیل-1،3-پنتاندیول دی ایزوبوتیرات (TXIB)، بوتیل استئارات، اسید LHAT دی اتیلن گلیکول دی{5}}اتیل استر، و غیره همچنین به عنوان یک نرم کننده مقاوم در برابر سرما عمل می کند.

محققان تیم تحقیقاتی علمی گروه Xiongxing خاطرنشان کردند که بهتر است از نرم کننده مقاوم در برابر سرما و تریامید هگزا متیل فسفریک به منظور بهبود چقرمگی مقاوم در برابر سرما و ازدیاد طول فیلم در دمای پایین استفاده شود. اگرچه تریامید هگزا متیل فسفریک به خودی خود یک نرم کننده مقاوم در برابر سرما نیست، اما می تواند به طور موثر نقطه انجماد نرم کننده های مختلف را کاهش دهد و به هدف افزایش اثر مقاوم در برابر سرما دست یابد.

یک راه موثر برای بهبود مقاومت ضعیف پی وی سی در برابر ضربه در دمای پایین، افزودن پلیمرهایی با دمای انتقال شیشه ای پایین و خاصیت ارتجاعی بالا در دمای اتاق است که در مجموع به عنوان اصلاح کننده نامیده می شود. پلیمر اضافه شده باید پارامترهای حلالیت مشابه با PVC داشته باشد، حلالیت متقابل خاصی داشته باشد، و می تواند ترکیبی از دو ساختار را تشکیل دهد، در نتیجه مقاومت ضربه ای محصول در دمای پایین را بهبود می بخشد.

CPE می تواند عملکرد دمای پایین و قدرت ضربه محصولات را بهبود بخشد. با افزایش مقدار CPE، عملکرد ضربه ای محصولات PV C به تدریج بهبود می یابد. هنگامی که دوز تا حد معینی افزایش می یابد، عملکرد ضربه ای در دمای پایین محصولات PV C پایدار خواهد بود و به نسبت عملکرد مناسب هزینه در حدود 8 یا 9 قسمت می رسد. با افزایش مقدار لاستیک نیتریل پودری (NBR)، مقاومت ضربه ای پی وی سی سخت در دمای پایین به تدریج افزایش می یابد.

EVA دارای خواص جریان خوب، دمای انتقال شیشه ای پایین، اثر سفت کننده خوب در دمای پایین، اما هزینه بالا است.

ACR دارای مقاومت ضربه ای در دمای پایین و مقاومت در برابر آب و هوا است و می تواند ظاهر محصول را بهبود بخشد. به طور کلی با افزودن 5 قسمت می توان به یک اثر خوب دست یافت. MBS با ضربه بالا دمای انتقال شیشه ای پایینی دارد که تأثیر خوبی در بهبود شکنندگی در دمای پایین مواد PVC دارد، اما مقاومت خوبی در برابر آب و هوا دارد.

ABS می تواند مقاومت ضربه ای در دمای پایین مواد PVC را افزایش دهد و در عین حال ظاهر محصولات را بهبود بخشد.

علاوه بر این، SBS و سایر موادی که حاوی فاز لاستیکی هستند و دمای انتقال شیشه ای پایین تری دارند نیز می توانند مقاومت ضربه ای و مقاومت در برابر سرما را افزایش دهند.

نه تنها این، محققان گروه Xiongxing مقاومت سرمای PVC نرم اصلاح شده را مورد مطالعه قرار دادند و نشان دادند که مقاومت به سرمای PVC نرم اصلاح‌شده مخلوط شده به وضوح تحت تأثیر تنوع و دوز اصلاح‌کننده‌های پلیمری است. از طریق روش‌های مختلف آزمایش، مشخص شد که Elvaloy 711 (کوپلیمر مونوکسید کربن اتیلن-وینیل استات)، NBR{2}} (لاستیک نیتریل حجیم)، Chemigum P83 (لاستیک نیتریل پودری از قبل متقابل) و سایر اصلاح‌کننده‌های پلیمری می‌توانند به میزان قابل توجهی مقاومت در برابر سرما PVC نرم را بهبود می بخشد و برخی اصلاح کننده های پلیمری مانند CPE و EVA با محتوای VA کم به مقاومت PVC نرم در سرما آسیب می رسانند. اصلاح کننده لاستیک نیتریل می تواند مقاومت متوسط ​​(بنزین) PVC نرم را بهبود بخشد و در نتیجه عملکرد دمای پایین PVC نرم آغشته به بنزین را بهبود بخشد.

عوامل مقاوم در برابر سرما در بازار، مانند K-175C، N-550C و سایر محصولات، در واقع یک اصلاح کننده استایرن هستند که برای بهبود انعطاف پذیری در دمای پایین و مقاومت ضربه ای PVC ساخته شده اند. به دلیل دمای انتقال شیشه ای پایین و سازگاری خوب با PVC، دارای اثرات پلاستیکی و سخت کنندگی خاصی است. بنابراین، پس از افزودن به PVC، می تواند عملکرد دمای پایین PVC را بهبود بخشد و بهبود بخشد.

الاستومر ترموپلاستیک (TPE) نوعی ماده مصنوعی است که قابلیت ارتجاعی لاستیک را در دمای اتاق نشان می دهد و می تواند در دمای بالا پلاستیکی شود و شکل بگیرد. بنابراین این نوع پلیمر دارای ویژگی های لاستیک و ترموپلاستیک بوده و می توان از آن به عنوان ماده کامپوزیتی استفاده کرد. عامل سفت کننده همچنین می تواند به عنوان ماده ماتریس مواد کامپوزیتی استفاده شود. چنین موادی عمدتاً شامل پلی اورتان، استایرن، پلی اولفین، پلی استر، syndiotactic 1،2-پلی بوتادین و محصولات پلی آمیدی است. . در حال حاضر، استایرن ها و پلی اولفین ها بیشتر به عنوان عوامل سخت کننده برای مواد کامپوزیتی استفاده می شوند.

مقاومت محصولات PVC-TPE در برابر سرما حداقل از PVC نرم کمتر نیست. هنگامی که از نرم کننده های مقاوم در برابر سرما و فرمول های مقاوم در برابر سرما استفاده می شود، PVC-TPE همچنان کشش خوبی را در -45 حفظ می کند. از نظر محصولات مقاوم در برابر سرما و مقاوم در برابر آب دریا، مانند مهر و موم کشتی، سیل کانتینر و شیلنگ دریایی، PVC-TPE نیز محبوب است. TPE هایی مانند H4040، H3303 و سایر برندها سازگاری خوبی با PVC دارند. پس از افزودن، می تواند به طور قابل توجهی انعطاف پذیری PVC را در دمای پایین بهبود بخشد، مقاومت آن را در برابر خم شدن به میزان قابل توجهی افزایش دهد و نقطه شکنندگی را کاهش دهد.

یک شرکت ژاپنی فناوری پلاستیک نیز یک الاستومر ترموپلاستیک پلی اورتان-پلی وینیل کلرید ساخته است. این ماده از اختلاط TPU و PVC و جزء سوم پس از اختلاط ساخته می شود. این ویژگی های عالی TPU و PVC را کاملاً بازی می کند و دارای مزایای زیر است:

(1) TPU به عنوان یک نرم کننده برای PVC استفاده می شود، که مهاجرت نرم کننده و مشکلات فرار را که در گذشته در PVC نرم وجود داشت، از بین می برد.

(2) دمای شکنندگی مواد PVC نیز از -30 درجه به -68 درجه کاهش یافته است و به درجه خاصی مقاوم در برابر سرما رسیده است.

تاثیر پرکننده ها بر مقاومت در برابر سرما PVC نرم به جذب نرم کننده ها مربوط می شود. روند کلی این است که جذب نرم کننده ها کم است. پرکننده ها تاثیر کمی بر مقاومت در برابر سرما دارند، در حالی که جذب نرم کننده هایی مانند کربن سیاه و خاک رس سخت زیاد است.

افزودن پرکننده ها به پی وی سی سفت و سخت اغلب بر عملکرد ضربه تأثیر می گذارد، به خصوص شکنندگی در دمای پایین با افزایش میزان پرکننده ها افزایش می یابد. این به این دلیل است که وقتی پرکننده به عنوان یک ذره معدنی به PVC اضافه می شود، بین زنجیره های مولکولی پر می شود. وقتی مقدار کم است، شکاف های برخی از زنجیره های مولکولی را پر می کند تا نقش تقویت کننده ای ایفا کند. یا بین زنجیره های مولکولی را پر می کند تا فاصله بین مولکول ها را افزایش دهد و چقرمگی سیستم را افزایش دهد. اما هنگامی که دوز آن افزایش می یابد، با افزایش فاصله بین مولکولی، نیروی بین مولکولی از بین می رود. هنگامی که دما اضافه می شود، تحرک زنجیره مولکولی کاهش می یابد و توانایی ماده برای مقاومت در برابر ضربه خارجی به شدت کاهش می یابد. بنابراین، تأثیر بدی بر عملکرد ضربه در دمای پایین PVC سخت دارد.

افزودن پرکننده ها به پی وی سی سفت و سخت اغلب بر عملکرد ضربه تأثیر می گذارد، به خصوص شکنندگی در دمای پایین با افزایش میزان پرکننده ها افزایش می یابد. این به این دلیل است که وقتی پرکننده به عنوان یک ذره معدنی به PVC اضافه می شود، بین زنجیره های مولکولی پر می شود. وقتی مقدار کم است، شکاف های برخی از زنجیره های مولکولی را پر می کند تا نقش تقویت کننده ای ایفا کند. یا بین زنجیره های مولکولی را پر می کند تا فاصله بین مولکول ها را افزایش دهد و چقرمگی سیستم را افزایش دهد. اما هنگامی که دوز آن افزایش می یابد، با افزایش فاصله بین مولکولی، نیروی بین مولکولی از بین می رود. هنگامی که دما اضافه می شود، تحرک زنجیره مولکولی کاهش می یابد و توانایی ماده برای مقاومت در برابر ضربه خارجی به شدت کاهش می یابد. بنابراین، تأثیر بدی بر عملکرد ضربه در دمای پایین PVC سخت دارد.

پس از پردازش پرکننده، خواص کششی مواد بهبود می یابد، اما بهبود مقاومت ضربه ای در دمای پایین آشکار نیست. دلیل آن این است که ذرات پرکننده فضای فعال زنجیره مولکولی PVC را اشغال می کنند. اگرچه نیروی اتصال بین پرکننده فعال و زنجیره مولکولی پی وی سی افزایش می یابد، اما این افزایش تنها باعث افزایش استحکام مولکول در هنگام کشش می شود و شکنندگی ماده تنها به دلیل افزایش ذرات پرکننده افزایش می یابد.

نانو کربنات کلسیم و کربنات کلسیم بسیار ریز به PVC اضافه می شود. با توجه به اثر اندازه کوچک، اثر اصلاح کننده مشابهی دارد. در یک محدوده دوز مشخص، می تواند عملکرد دمای پایین مواد PVC را بهبود بخشد، اما از آنجایی که دمای انتقال شیشه ای پایین وجود ندارد، اثر آن به اندازه اصلاح کننده آشکار نیست و پس از اضافه شدن مقدار معینی، شکنندگی در دمای پایین از مواد افزایش خواهد یافت.

در فرمولاسیون‌های عمومی، می‌توان مقدار روان‌کننده داخلی را افزایش داد و در عین حال میزان کمک‌های فرآوری را کاهش داد، اما این روش در فرمول‌های مقاوم در برابر سرما توصیه نمی‌شود. زیرا کارکرد وسایل کمکی پردازش نه تنها بهبود فرآیند پذیری PVC است، بلکه عملکرد محصولات در دمای پایین را نیز بهبود می بخشد که نمی توانند با روان کننده ها جایگزین شوند.

متداول ترین نرم کننده مقاوم در برابر شعله PVC نرم، تری کرسیل فسفات است، اما عملکرد دمای پایین تری کرسیل فسفات بسیار ضعیف است، بنابراین استفاده از آلکیل فسفات در زمانی که نیاز به مقاومت در برابر سرما است، مناسب تر است.

تثبیت کننده های رایج بر مقاومت محصولات PVC در سرما تأثیر منفی می گذارند. انواع مختلف تثبیت کننده ها به دلیل شکل ها و خواص فیزیکی متفاوت، اثرات متفاوتی بر مقاومت محصولات در برابر سرما دارند. از آنجا که ضروری است و مقدار آن محدود است، این جنبه به ندرت در طراحی فرمولاسیون عمومی مورد توجه قرار می گیرد.

به طور خلاصه، با انتخاب/تغییر مواد افزودنی با مقاومت بهتر در برابر سرما، معرفی برخی از پلیمرهای مقاوم در برابر سرما و یک سری روش‌های تنظیم فرمول، می‌توان مقاومت سرمای مواد PVC را برای برآوردن نیازهای استفاده در دمای پایین بهبود بخشید. در عین حال باید به جنبه های زیادی از جمله دمای پردازش، دمای خنک کننده، سرعت کشش، طراحی سازه و ... نیز توجه داشت که تاثیر خاصی بر مقاومت محصولات PVC در برابر سرما خواهد داشت.

بخشی از اتاق تحقیقات علمی تجربی گروه Xiongxing

به طور خلاصه، پرسنل تحقیقات علمی گروه Xiongxing پیشنهاد می کنند که هنگام طراحی فرمول PVC، تمام عوامل مانند شرایط کاربرد، ساختار محصول، تجهیزات پردازش، شرایط فرآیند و غیره باید همراه با فرمول در نظر گرفته شود و تنظیمات مربوطه از طریق آن انجام شود. آزمایش. فرمول PVC با مقاومت عالی در برابر سرما را بدست آورید.