Тази статия обсъжда главно топлинната устойчивост на полипропиленови листове. По -конкретно, той ще анализира основните температурни параметри на материала, стабилността в високотемпературна среда, характеристиките на здравина при условия на ниска температура и подобряване на работата чрез модификация. В същото време той ще бъде сравнен с обикновени пластмасови материали като PVC и PET. Чрез наблюдение на структурните разлики на молекулярно ниво и ефектите на приложението на методите за подобряване е предвидена референтна основа за избор на подходящи материали в действителното производство.
Каква е специфичната топлинна устойчивост на PP листове? Коя е най -високата температура, която може да се толерира?
1. Основни температурни параметри
· Температура на топлинната деформация (HDT): Според стандарта за изпитване ASTM D648 стойността, измерена при натоварване 0. 46MPA е между 80-120 степен
· Производителност на точката на топене: Критичната температура на точката, при която материалът се променя от твърдо вещество, е около 160-170 степен
· При действителна употреба трябва да се отбележи, че в случай на краткосрочна топлинна устойчивост, като термоформоване или микровълнова прибори за хранене, максималната температура не трябва да надвишава 120 градуса. Ако се използва за дълго време, като автомобилни вътрешни части или корпуси на домакинския уред, се препоръчва да се контролира температурата под 80 градуса
2. Основни фактори, влияещи върху температурния диапазон
· Например, за материали като хомополимер PP, поради високата си кристалност, температурата на топлинната деформация може да достигне 110-120 степен, но има проблем, че е лесно да станете чупливи в ниска температурна среда. Ситуацията на съполимер PP е различна. Поради добавянето на мономерни компоненти като етилен или бутен, въпреки че температурата на топлинната деформация ще спадне до диапазона от 80-100 степен, здравината на материала е подобрена.
· Индексът на кристалността се нуждае от специално обяснение. Най -общо казано, колкото по -висока е кристалността, толкова по -добра е топлинната устойчивост на материала, но напротив, е лесно да се чупи напукване в ниска температурна среда. Например, крехката температура на хомополимер PP може да бъде толкова ниска, колкото минус 30 градуса, на което трябва да се обърне специално внимание на практическите приложения.
Ще се деформира ли PP листът или ще освободи вредни вещества в среда с висока температура?
1. Причини за морфологични промени при висока температура
· Феномен за омекотяване на материала: Когато температурата надвишава температурата на топлинната деформация (HDT), материалът ще омекне и ще промени размера. Например, в термоформоращата форма, скоростта на свиване може да се увеличи в сравнение с нормалната температура.
· Увреждане на молекулярната структура: Ако тя е във висока температурна среда над 170 градуса за дълго време, основната структура на веригата ще се счупи и механичните показатели за производителност като якост на опън ще бъдат значително влошени.
2. Възможност за освобождаване на вредно вещество
· Изисквания към материала за хранителен клас: PP материалите, използвани за опаковане на храни, трябва да преминат стандарта за безопасност на храните на FDA (специфичният стандартен номер е 21 CFR 177.1520), а пластификаторите или бисфенол А не може да се добави по време на производството, така че вредните компоненти не са лесни за утаяване дори в висока температура.
· Рискове от индустриален материал: Някои продукти от индустриален клас ще добавят добавки като стабилизатори на хеви метали за повишаване на производителността. Особено важно е да се отбележи, че тези добавки могат да изпарят органични съединения като бензен във високотемпературна работна среда.
3. Анализ на методите за отговор
· Подобрена формула: Например, добавяне на пречерани фенолни антиоксиданти към суровините, добавки като Irganox 1010 могат да забавят стареенето на материала.
· Тестване и проверка: Необходимо е да се използва методът за изпитване на термично разлагане, използван в лабораторията (като термогравиметричен анализ), за да се разгледа данните за стабилност на материала при висока температура, така че да може да се определи безопасният температурен диапазон по време на действителната употреба.
Каква е ниската температурно съпротивление на PP листа? Ще стане ли крехко при ниски температури?
Що се отнася до третия въпрос, работата на PP материали в нискотемпературна среда, по -специално дали материалът ще има чупливи проблеми с напукване при студени условия. Можем да го анализираме от гледна точка на свойствата на материала. Например, когато температурата падне до определена критична точка, този пластмасов продукт наистина ще доведе до промени в физическото свойство.
Нека първо да поговорим за ситуацията, в която материалът става крехък при ниски температури. Хомополимерните PP материали обикновено започват да чуплият при минус 20 градуса до минус 30 градуса, докато кополимеризираният модифициран тип може да намали крехката температура до около 40 градуса. Това се дължи главно на това, че по време на производствения процес се добавят мономерни компоненти като етилен или бутен, който променя температурата, при която вътрешната структура на материала се променя. Най -просто казано, ниската температура влошава активността на молекулната верига и пластичността на материала намалява съответно и е лесно да се счупи при среща с въздействието на външната сила.
По отношение на подобряването на ниската температурна здравина, в момента има две основни идеи за подобрение. Първият е да се използва процес на кополимеризация, като случайно съполимеризация на пропилен и етилен, така че получената структура на материала да е по -свободна, която обикновено се нарича RPC материал в индустрията. Второто е да се добавят засилващи се съставки, като EPDM или полиолефин еластомер в еластомерни материали. Тези добавки ще образуват микроструктура, подобна на разпределението на островите в матрицата. В допълнение, наномащабният калциев карбонат на прах или монтморилонитни частици могат да бъдат добавени за подобряване на устойчивостта на въздействие на материала чрез физическо действие.
По отношение на действителните сценарии на приложение, например кутиите за опаковане на храни, които трябва да се съхраняват във фризери за дълго време, трябва да бъдат гарантирани, че са достатъчно устойчиви на падане в среда от минус 18 градуса, за да се избегне щети по време на транспортиране. Има и части като брони за автомобили, произведени в Северна Европа, които трябва да бъдат проверени чрез специални тестове за въздействие с ниска температура, за да се провери надеждността, което е конвенционалният процес на проверка на качеството в индустрията.
Как да подобрим температурното съпротивление на PP листовете чрез модификация или добавки?
1. Химическа модификация
По отношение на химическата модификация, тя може да бъде постигната главно чрез регулиране на съотношението на съставките във формулата на материала. Например, по -специално модификацията на кополимеризацията е да се регулира съотношението на смесване на пропилен и етилен или бутен мономери, така че материалът да може да поддържа собствената си гъвкавост, като същевременно гарантира своята висока температурна устойчивост. Друг метод е кръстосаното свързване на модификацията, която е да се образува триизмерна мрежова структура на материала чрез инициатори на пероксид, като DCP. Този метод може значително да подобри структурната стабилност на материала при условия на висока температура.
2. Физическа модификация
Има два основни типа физическа модификация. Модификацията на пълнене е по -често срещана, като например добавяне на подсилващи материали като стъклени влакна или въглеродни влакна към материала. Експерименталните данни показват, че това може да повиши температурата на топлинната деформация (HDT) на материала с около 20 до 30 градуса по Целзий. Друг метод е да се приготвят композитен материал от PP и наноклай. Характеристиката на този материал е, че неговата вътрешна слоеста структура може ефективно да попречи на движението на молекулярни вериги при нагряване, като по този начин постигне ефекта от повишаване на температурната устойчивост.
3. Добавяне на добавки
По отношение на добавянето на добавки, използването на антиоксиданти е по -критично. Например, общ модел е Irganox 1076, антиоксидант, чиято основна функция е да се предотврати реакциите на окислителното разлагане на материала в среди с висока температура. По отношение на нуклеиращите агенти, вещества като талк на прах могат да насърчават образуването на по -редовна кристална структура вътре в материала. Увеличаването на кристалността директно води до повишаване на индекса на температурата на топлинната деформация (HDT).
Какви са предимствата и недостатъците на топлинната устойчивост на PP лист в сравнение с други пластмасови листове като PVC и PET?
1. В сравнение с PVC материали
· Предимствата могат да бъдат разбрани, както следва:
Например, PP материалите се представят по -добре в високотемпературни среди, като например стабилни в рамките на 80 до 120 градуса по Целзий, докато PVC може да започне да се деформира над 60 градуса. В допълнение, по време на производствения процес не се отделят вещества, съдържащи хлор, и по-малко вредни газове се произвеждат по време на горенето.
· Основните недостатъци са:
Прозрачността наистина е малко по -лоша, точно както ефектът на мазирано стъкло, който често виждаме (мъгла надвишава 10%), докато PVC може да постигне яснота, близка до тази на стъклото. Също така, когато срещат масло или химически разтворители, PP материалите имат по -слаб толеранс.
2. Нека разгледаме ситуацията на домашните материали
· По -известните предимства са:
Производствената цена е около 3 0% по -ниска, например, около 0,6 юана по -евтино на килограм. Обработката и формоването не изискват твърде висока температура, а термопластичното формоване може да се постигне на около 120 градуса, което спестява много енергия в сравнение с 200 градуса, изисквани от PET.
· Но недостатъците, които трябва да се отбележат, са:
При екстремни условия с висока температура той все още не е толкова надежден, колкото PET (например, PET може да издържи на висока температура от 200 градуса), а механичната му якост също е малко по -ниска, например, якостта на опън е с около 20MPa по -ниска от PET.
3. Правила за подбор в практически приложения
За сцени като ежедневни кутии за опаковане на храни и части за декорация на автомобили, които изискват температура не повече от 120 градуса, е по-рентабилно да се използват PP материали. PVC е по -подходящ за случаи, които изискват защита от корозия, като канализационни тръби или кабелни обвивки. Що се отнася до бутилките за напитки, които трябва да издържат на високотемпературна стерилизация или кутии за обяд за гореща супа, те ще изберат материали за домашни любимци с по-силна температурна устойчивост.
