Karagdagang plano sa pag-optimize para sa binagong polyethylene PE na pinatibay ng calcium carbonate

Ang Polyethylene (PE) ay isa sa mga plastik na nakakuha ng pinakamalaking atensyon sa industriyal na produksyon. Mayroon itong mga bentahe ng mahusay na resistensya sa mababang temperatura, resistensya sa karamihan ng acid at alkali corrosion, mahusay na kemikal na katatagan, mabilis na paghubog at malakas na operasyon. Malawakang ginagamit ito sa packaging, mga materyales sa gusali, mga sasakyan, biology at iba pang larangan. Gayunpaman, ang karagdagang aplikasyon nito ay limitado ng mga kakulangan nito tulad ng mahinang resistensya sa init at medyo mababang mekanikal na katangian.

Ang ultrafine CaCO3 ay may maliit na laki ng particle at mahusay na dispersion. Mayroon itong mga bentahe ng pagbabawas ng mga pores at voids sa mga plastik at paggawa ng mas pare-parehong pag-urong ng mga plastik. Ito ay pinupuno ng polyethylene, polystyrene, polyvinyl chloride, at polypropylene. Bukod sa iba pang mga plastik, maaari nitong mapabuti ang katigasan, dimensional stability at rigidity ng mga produktong plastik.

Gayunpaman, ipinakita ng maraming pag-aaral na ang paggamit lamang ng calcium carbonate o iba pang mga filler upang punan ang mga binagong polimer o baguhin ang iba pang mga materyales ay kadalasang hindi nakakamit ang pinakamahusay na mga resulta, at ang pagpapabuti ng pagganap ay medyo simple. Ang compound modification ng iba't ibang mga non-metallic mineral powder ay kadalasang may mas mahusay na mga epekto at maaaring mapabuti ang pangkalahatang pagganap ng mga materyales. Ngayon ay parami nang parami ang mga aplikasyon sa pananaliksik.

Ipinakita ng pananaliksik nina Yang Changyou at ng iba pa na ang nano-CaCO3 ay maaaring mapabuti ang compatibility at thermal stability ng mga polyethylene composite materials, at ang bagasse fiber (BF) ay maaaring mapabuti ang crystallinity at toughness ng mga composite materials. Parehong maaaring epektibong mapabuti ang mga mechanical properties at mechanics ng mga composite materials.

01 Klasipikasyon ng polyethylene PE

Ang PE ay nahahati ayon sa istrukturang kemikal, relatibong molekular na timbang, at paraan ng polimerisasyon. Maaari itong pangunahing hatiin sa tatlong kategorya: low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE) at linear low density polyethylene (LLDPE).

▷Mababang-densidad na polyethylene

Ang LDPE ay may malawak na relatibong distribusyon ng timbang na molekular, mababang kristalinidad, at sensitibo sa pagnipis ng gupit. Maaari itong magdulot ng strain hardening habang nasa proseso ng paghubog, kaya ang LDPE ay may mahusay na mga katangiang optikal at kakayahang iproseso. Dahil ang modulus ng Young ng rehiyon ng kristal ay mas mataas kaysa sa rehiyon ng amorphous, ang rigidity at tensile strength ng LDPE ay mas mababa, ngunit ang toughness at elongation at break ay mas mataas.
Ang LDPE ay pangunahing ginagamit sa mga plastic packaging bag, mga agricultural film, mga produktong iniksyon, atbp.

▷Mataas na densidad na polyethylene

HDPE linya ng pipe extrusion Ang HDPE ay may mataas na tibay, tigas, at mekanikal na katangian, ngunit madali itong tumanda at mabago ang hugis, at mababa ang katigasan ng ibabaw nito. Ang HDPE ay maaaring gamitin sa mga tubo, injection molding, blow molding, lambat pangingisda, lubid, packaging film at iba pang mga produkto. Ang HDPE ay may mahusay na insulasyon at maaaring gamitin bilang materyal na pambalot para sa mga alambre at kable, pati na rin sa ilang mga pambalot ng mga kagamitan sa bahay.

▷Linear na low density polyethylene

Ang LLDPE ay isang bagong uri ng polyethylene na bagong nadebelop at mabilis na nadebelop nitong mga nakaraang taon. Ito ay isang copolymer ng ethylene at olefin. Kung ikukumpara sa low-density polyethylene, ang linear low-density polyethylene ay may katulad na anyo, mahusay na kinang sa ibabaw, mas mahusay na resistensya sa mababang temperatura, ngunit mahina ang transparency. Ang LLDPE ay kasalukuyang tumatagos sa halos lahat ng tradisyonal na pamilihan ng polyethylene, kabilang ang film, molding, pipe at wire at cable.

02 Pagbabago ng polyethylene PE

Ang single polyethylene ay may mga mekanikal na katangian tulad ng hindi sapat na resistensya sa pagtanda ng init, pagiging malutong sa mga kapaligirang mababa ang temperatura, mababang katigasan, at mahinang resistensya sa impact. Samakatuwid, ang paggamot sa pagbabago ay dapat na naka-target.

Sa kasalukuyan, ang pagbabago ng PE ay pangunahing kinabibilangan ng dalawang paraan ng pagbabago: ang pagbabagong kemikal at ang pagbabagong pisikal. Sa pagbabagong pisikal, ang pagbabagong pinahusay ng pagpuno ay isang timpla o pinaghalong materyal na inihanda sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga modifier sa polyethylene at paghahalo upang mapabuti ang ilang katangian ng polyethylene o bigyan ang polyethylene ng mga bagong katangian.

Ang mga inorganic filler na karaniwang ginagamit sa kasalukuyan ay kinabibilangan ng calcium carbonate, quartz powder, hibla ng harina ng kahoy, hibla ng dayami/tubo, silica, whiskers, glass fiber, kaolin, glass beads, talc, graphite, carbon nanotubes, atbp. Sa pamamagitan ng pagdaragdag ng ganitong uri ng reinforcing filler sa polyethylene, maaaring mabawasan ang mga gastos at mapabuti ang tigas, lakas, dimensional stability, heat resistance, magnetism, conductivity at iba pang mga katangian ng produkto.

Sa paggalugad sa prinsipyo nito, ang mga inorganic na particle ay may mataas na resistensya at lakas sa init, at ang mga inorganic na particle ay may malaking impluwensya sa proseso ng kristalisasyon ng polyethylene. Bilang mga inorganic nucleating agent, maaari silang direktang makaapekto sa lakas, tibay, at resistensya sa init ng polyethylene resin at iba pang mahahalagang tagapagpahiwatig.

03 Binago ang calcium carbonate

Ang calcium carbonate, bilang isang maraming gamit na inorganic filler, ay may dalawang disbentaha kapag ginamit kasama ng mga materyales na polimer:

Sa isang banda, ang ibabaw ay hydrophilic at oleophobic, na may malakas na polarity, taliwas sa hydrophobic at oleophilic low polarity ng organic body, mahirap itong pagsamahin sa polymer matrix;

Sa kabilang banda, ang calcium carbonate ay may mahinang puwersa ng pagbigkis sa mga polimer at maaari lamang gumanap ng papel sa pagtunaw. Ang labis na calcium carbonate ay magdudulot ng malaking pagbaba sa pagganap ng mga materyales na polimer, na magpapahirap sa paggawa at pagproseso ng mga produkto.

Sa praktikal na aplikasyon, dapat mayroong mahusay na interfacial bonding sa pagitan ng calcium carbonate at polyethylene, at ang laki ng particle ng calcium carbonate ay dapat maliit at ang dispersibility ay dapat mabuti. Samakatuwid, dapat baguhin ang calcium carbonate.

Ang calcium carbonate ay binabago gamit ang titanate coupling agent. Ang alkyl moiety sa coupling agent ay madaling i-hydrolyze at pagsamahin sa -OH sa ibabaw ng calcium carbonate habang isinasagawa ang proseso ng pagbabago, na maaaring maging hydrophobic ang katangian ng ibabaw ng calcium carbonate; ang tatlong istruktura ay maaaring magkaugnay o kemikal na pagsamahin sa polymer, sa gayon ay pinapabuti ang interfacial compatibility sa pagitan ng calcium carbonate at ng polymer at ang rheology at dispersion stability ng calcium carbonate sa sistema, sa gayon ay pinapabuti ang mga mekanikal na katangian at mekanikal na katangian.

Prinsipyo ng pagbabago ng ahente ng pagkabit ng titanate

04 Binagong polyethylene na puno ng inorganikong pulbos

Gumamit sina Zuo Yinze et al. ng titanate coupling agent (KH101) at silane coupling agent (KH570) upang baguhin ang CaCO3 at SiO2 bilang mga filler, at gumawa ng binary at ternary PE composite materials gamit ang HDPE bilang matrix. Ipinapakita ng pananaliksik na: ang dispersion ng mga binagong nanoparticles sa matrix ay bumubuti, ang agglomeration phenomenon ay nababawasan, at ang tensile strength at impact strength ng binary composites ay unang tumataas at pagkatapos ay bumababa kasabay ng pagtaas ng nilalaman ng CaCO3 at SiO2. Kapag ang doping amount ng SiO2 ay 7wt%, ang comprehensive performance ng PE/SiO2 composite material ang pinakamahusay; Kapag ang dami ng doping ng CaCO3 ay 15wt%, ang komprehensibong pagganap ng PE/CaCO3 composite material ang pinakamahusay. Sa mga PE/CaCO3/SiO2 composite materials, kapag ang dami ng doping ng calcium carbonate at SiO2 ay 25wt% at 7wt%, ang tensile strength at notched impact strength ay tumataas ng 17.6% at 34.5% ayon sa pagkakabanggit, na tinitiyak ang synergistic effect at nakakamit ng mas mahusay na mga resulta. Pangkalahatang pagganap.

Si Zhou Lin at ang iba pa ay bumuo ng mga high-performance composite materials na may nano-calcium carbonate na hinaluan ng SBS/HDPE. Ipinakita ng pananaliksik na: ang lakas ng impact, tensile strength, at elongation at break ng nano-calcium carbonate at SBS/high-density polyethylene blends ay tumaas kasabay ng pagtaas ng nano-calcium carbonate. Ang mga pagbabago sa mass fraction ay pawang nagpapakita ng parabolic change na may pagbubukas pababa. Dahil ang mga impact properties, tensile strength, at elongation at break ng mga blends ay karaniwang nagbabago nang sabay-sabay, maaaring mahinuha na ang nano-calcium carbonate ay maaaring magpatibay at magpapalakas ng mga blends. Ang pangkalahatang performance ng blend ay pinakamainam kapag ang mass fraction ng nano-calcium carbonate ay umabot sa 15% ng kabuuang masa ng blend.

Pinagsama-sama nina Zhang Xiaoqian et al. ang iba't ibang proporsyon ng CaCO3 whiskers na may wood flour at HDPE upang ihanda ang mga composite material na CaCO3/HDPE/wood flour. Ipinapakita ng kanilang pananaliksik na kapag ang doping amount ng CaCO3 ay 7%, ang tensile strength ay umaabot sa peak value na 28.3MPa. Kung ikukumpara sa HDPE/wood powder composite material (19.7MPa), ito ay tumataas ng 43.7%, habang ang bending at impact strength ay tumataas ng 19.2% at 20.1%.