بهبود خواص کامپاندها و مستربچ کربنات کلسیم با افزودن پلی‌الفین گرافت‌شده با مالئیک انیدرید
افزودن پلی‌الفین گرافت‌شده با مالئیک انیدرید به کامپاندها و مستربچ کربنات کلسیم می‌تواند بهبود خواص آنها را ایجاد کند. پلی‌الفین گرافت‌شده با مالئیک انیدرید یک پلیمر تقویت‌کننده است که معمولاً به عنوان یک عامل تقویت‌کننده و تغذیه‌کننده برای مواد مختلف استفاده می‌شود.
با افزودن این پلیمر به کامپاندها و مستربچ کربنات کلسیم، می‌توان خواص مکانیکی، مقاومت به حرارت، مقاومت به شوک، و خواص فیزیکی دیگر این مواد را بهبود بخشید. پلی‌الفین گرافت‌شده با مالئیک انیدرید می‌تواند به عنوان یک عامل پلیمریزه‌کننده عمل کند و همچنین به عنوان یک ماده تقویت‌کننده مواد مختلف عمل می‌کند.
با توجه به ویژگی‌های منحصربه‌فرد پلی‌الفین گرافت‌شده با مالئیک انیدرید، افزودن آن به کامپاندها و مستربچ کربنات کلسیم می‌تواند بهبودی عمده در عملکرد و ویژگی‌های این مواد ایجاد کند. این افزودنی می‌تواند به تقویت و ساختاردهی بهتر مواد کمک کند و در نتیجه بهبود در مقاومت و استحکام آنها ایجاد کند.
اثرات افزودن پلی‌الفین گرافت‌شده با مالئیک انیدرید به کامپاندها و مستربچ کربنات
به طور خاص، افزودن پلی‌الفین گرافت‌شده با مالئیک انیدرید به کامپاندها و مستربچ کربنات کلسیم می‌تواند اثرات متعددی داشته باشد:
- افزایش استحکام مکانیکی: پلی‌الفین گرافت‌شده با مالئیک انیدرید به عنوان یک عامل تقویت‌کننده می‌تواند بهبود قابل توجهی در استحکام مکانیکی مواد ایجاد کند. این افزایش استحکام می‌تواند منجر به مقاومت بیشتر در برابر تنش‌ها و فشارهای مختلف شود.
- افزایش مقاومت به حرارت: با افزودن این پلیمر به مواد، می‌توان مقاومت به حرارت آنها را افزایش داد. این امر می‌تواند بسیار مهم باشد در صورتی که مواد در شرایط دمایی بالا قرار دارند یا با تغییرات دمایی شدید روبرو هستند.
- افزایش مقاومت به شوک: با افزودن پلی‌الفین گرافت‌شده با مالئیک انیدرید، می‌توان مقاومت به شوک و ضربه را در مواد افزایش داد. این خصوصیت می‌تواند به ویژه در کاربردهایی که مواد با شوک‌های مکرر یا فشارهای زیاد در ارتباط هستند، بسیار مفید باشد.
- افزایش مقاومت در برابر خوردگی و سایش: این پلیمر می‌تواند به عنوان یک لایه محافظتی عمل کند و مواد را در برابر خوردگی و سایش حفاظت کند، که این مورد می‌تواند عمر مفید مواد را افزایش دهد.
- افزایش پایداری ابعادی: با افزودن این پلیمر، می‌توان پایداری ابعادی مواد را بهبود بخشید، که این مورد بسیار مهم است در صورتی که دقت ابعادی محصول نقش اساسی دارد.
بنابراین می توان گفت افزودن پلی‌الفین گرافت‌شده با مالئیک انیدرید می‌تواند بهبود‌های چشمگیری در خواص مکانیکی، حرارتی، و فیزیکی مواد ایجاد کند و از این رو، می‌تواند به کیفیت و عملکرد مواد کمک شایانی کند.
ساختار شیمیایی پلی‌پروپیلن، کربنات کلسیم و گرافت
به طور کلی گرافت دارای دو سر قطبی و غیر قطبی است که تاثیر بسیاری در نحوه عملکرد آن خواهند داشت. با کمی تامل در نحوه ساز و کار گرافت متوجه خواهید شد که به طور همزمان پیوندی بین سر قطبی و غیر قطبی بر قرار خواهد شد. اگر به تصویر زیر (شماتیک عملکرد گرافت) دقت کنید متوجه خواهید شد که از سر قطبی کربنات کلسیم و از سمت سر غیر قطبی ماتریس پلی الفینی با هم دیگر پیوند بر قرار کرده اند. در نهایت از پیوند همزمان سر قطبی وغیر قطبی یک اینترفیس قوی ایجاد خواهد شد. در واقع از گرافت به عنوان یک عامل سازگار کننده بین پلی پروپین و کربنات سدیم استفاده می شود که مزایای را به همراه خواهد داشت. از مزایای اضافه کردن گرافت به کامپوزیت های پلی پروپلین نیز می توان به بهبود برهمکنش های پلی پروپلین و ذرات کربنات کلسیم اشاره کرد. در ادامه بیشتر درباره بهبود خواص مکانیکی کامپوزیت های پلی پروپلین و کربنات سدیم صحبت خواهیم کرد با ما همراه باشید.
شماتیک عملکرد گرافت به‌عنوان عامل سازگارکننده بین پلی‌پروپین و کربنات کلسیم
خواص مکانیکی
یکی از ضعف های کامپوزیت های پلی پروپلین استحکام پایین در برابر ضربه در دما های پایین نیز می باشد. با افزودن گرافت به کامپوزیت ها می توان گفت تا حدودی این مشکل بر طرف شده و استحکام پلی پروپلین افزایش پیدا کرده است. برای درک بهتر میزان افزایش استحکام گراف بررسی هایی انجام شده است که نشان می دهد کامپوزیت های pp/30wt% CaCO3 با افزودن wt%3 گرافت از استحکام بالایی در برابر کشش و ضربه برخوردار شده است.
افزایش خواص مکانیکی کامپوزیت‌های PP/CaCO3
افزایش خواص رئولوژیکی در گرافت ها
در نمودار زیر شاهد 4 ویسکوزیته کامپلکس کامپوزیت های pp/CaCO3 قبل و بعد از افزودن pp-g-MA خواهید بود. همانطور که در نمودار مشاهده می کنید با افزایش فرکانس میزان ویسکوزیته کامپلکس کاهش پیدا خواهد کرد. افزایش چشمگیر ویسکوزیته کامپلکس همراه با ویژگی سودوپلاستیک پلی پروپیلن معدنی برای کامپوزیت ها خواهد بود. در نهایت به دلیل بالا رفتن ویسکوزیته کامپلکس برهمکنش قوی بین فیلر و ماتریس پلیمری بوجود خواهد آمد که باعث افزایش مقاومت در برابر نیروی برشی خواهد شد. تنها در صورتی ویسکوزیته کامپوزیت کاهش خواهد یافت که عامل سازگار کننده اتصال قوی بین فیلر دو ماتریس برقرار نکند.
تغییرات ویسکوزیته کمپلکس با افزودن گرافت به کامپوزیت‌های PP/CaCO3
افزودن گراف وتغییرات فاکتور اتلاف کامپوزیت ها
فاکتور اتلاف (tan δ) به‌عنوان یک شاخص از میزان الاستیسیته سیستم لحاظ می‌شود. به‌طور کلی، مقدار فاکتور اتلاف بزرگ‌تر از یک، بیانگر غالب بودن جزء ویسکوز و مقادیر کوچک‌تر از یک، بیانگر غالب بودن جزء الاستیک سیستم دارد. همانطور که شکل 5 نشان می‌دهد، با افزودن گرافت به کامپوزیت PP/CaCO3، فاکتور اتلاف کاهش قابل ملاحظه‌ای نشان داده و به یک نزدیک می‌شود که نتیجه افزایش الاستیسیتی سیستم به‌‌خاطر برهمکنش بهتر بین پلیمر و فیلر است.
تغییرات فاکتور اتلاف کامپوزیت‌های PP/CaCO3 با افزودن گرافت
اثر گرافت بر خواص کامپوزیت‌های حاوی پلی‌الفین‌های بازیافتی
استفاده مجدد از پلاستیک‌های بازیافتی، با توجه به حجم رو به رشد استفاده از پلاستیک‌ها و در نتیجه افزایش پسماند حاصل از آنها امری ضروری است. افزودن گرافت می‌تواند خواص کامپوزیت‌های پلی‌الفین بازیافتی/کربنات کلسیم را نیز بهبود بدهد. برای مثال افزودن گرافت به کامپوزیت r-HDPE حاوی wt%10 کربنات کلسیم، باعث بهبود خواص کششی و ضربه آنها مطابق شکل 6 شده است. همچنین درصد بهینه گرافت برای کامپوزیت فوق wt%4 گزارش شده است.
افزایش خواص مکانیکی کامپوزیت‌های r-HDPE/CaCO3 با افزودن مقادیر مختلف گرافت
اثر افزایش مقادیر گرافت بر خواص کامپوزیت‌های PP/CaCO3
اثر افزایش مقدار گرافت تا مقادیر 25% بر خواص مکانیکی کامپوزیت‌های PP/CaCO3 نشان می‌دهد که مقادیر گرافت بالاتر از 55 تأثیری بر خواص نشان نمی‌دهند همانطور که در شکل 7 مشاهده می کنید با مقادیر نسبتاً کمی از گرافت می‌توان کامپوزیت‌های با خواص مطلوب و هزینه تمام‌شده مقرون‌به‌صرفه تولید نمود.
اثر افزایش مقادیر گرافت بر خواص کامپوزیت‌های PP/CaCO3
مقایسه راندمان PP-g-MA با پوشش‌دار کردن اسیدی کربنات کلسیم
با توجه به اینکه یکی دیگر از روش‌های بهبود سازگاری بین پلی‌پروپیلن و کربنات کلسیم، اصلاح اسیدی کربنات کلسیم و لذا کاهش قطبیت آن است، راندمان این روش با افزودن گرافت در کامپوزیت‌های HDPE/CaCO3 مورد مقایسه قرار گرفته است. ابتدا هر دوی گرافت و اسید استئاریک در درصدهای مختلف، اضافه و درصد بهینه هر کدام مشخص گردید (به‌ترتیب 4 و wt%1)؛ سپس خواص کامپوزیت‌های HDPE/CaCO3 حاوی wt%1 اسید استئاریک و wt%4 گرافت مورد بررسی قرار گرفت. در تصویر زیر مشاهده می کنید که مقایسه های لازم انجام شده و افزودن گرافت به‌مراتب تأثیر بیش‌تری در بهبود خواص کامپوزیت‌های مربوطه نشان دادند.
مقایسه راندمان افزودن گرافت با اصلاح اسیدی کربنات کلسیم
در این جلسه موضوعات مختلفی مورد بحث و تبادل نظر قرار گرفت و موارد زیر به تصویب هیات مدیره انجمن رسید.
