Uvod u tehnologiju pjene od polipropilena
S povećanjem zahtjeva za zaštitu okoliša, recikliranje otpada i ekonomičnosti u proizvodima, fizičkim metodama pjene koristeći agente poput CO2, N2 i Izopentane stekli su značajnu pažnju. Trenutno je CO2 najčešće korišteni pjenite sredstvo.
Osnovna metoda za pripremu mikroporoznih polimernih materijala koristeći tekućinu superkritika uključuje stvaranje visoko zasićene polimerne mješavine / plina i izazivanje termodinamičke nestabilnosti tijekom postupka hlađenja. Kontrolnim parametrima poput pritiska i temperature, mikrocelularne konstrukcije formiraju se unutar polimerne matrice, a superkritična tekućina koja djeluje kao nukleacijski medij. Ključni koraci u ovom procesu su sljedeći:
Sistem zasićenosti polimera / plina
Na određenoj temperaturi koristi se odgovarajuća metoda za otapanje visokotlačnog, nereaktivnog plina (npr. CO2 ili N2) u polimer, formiranje homogenog sistema zasićenosti polimera / plina. Koncentracija plina obično se kreće od 5% do 20%. Difuzija plina unutar polimera je spora i može se ubrzati povećanjem temperature i pritiska.
Nukleacioni
Smanjenjem pritiska i / ili povećanje temperature, sistem polimera / plina ulazi u termodinamički nestabilnu državu, postajući preinačen. To aktivira homogeni i heterogeni nukleaciju, što dovodi do stvaranja brojnih mjehurića plina.
Rast mjehurića
Prekriveni plin difundira u mjehuriće, uzrokujući da rastu i smanjuju slobodnu energiju sistema. Rast mjehurića kontrolira se faktorima kao što su vrijeme, temperatura, zamjena, stres i viskoelastična svojstva sistema.
Stabilizacija mikroporoznih struktura
Metode poput gašenja koriste se za stabilizaciju strukture mjehurića.
Uniforma, visoko koncentracioni polimer / plinski sustav i precizna kontrola rasta nukleacije i mjehurića kritični su za proces. Mikrocelularne pjene proizvedene obično imaju veličine pora u rasponu od 5-30 μm. U usporedbi s tradicionalnim pjenastim listovima, ovi mikroporozni materijali pokazuju 30% -40% veće zatezne i kompresivne čvrstoće za istu gustoću, a mogu se proizvesti na postojećim proizvodnim linijama. Kombinacija superkritičke tehnologije tekućine i oblikovanja plastike izravnana je izravna proizvodnju mikrocelularnih polipropilenskih proizvoda za ubrizgavanje u stvarnost.
Visoka čvrstoća polipropilena tehnologija pjene
U konvencionalnoj perenju polipropilena, viskoznost se oštro smanjuje iznad točke kristalizacije, čineći kontrolu temperature tijekom ekstruzije teške. Međutim, polipropilen mora održati dovoljnu protok u ekstruderu, a istovremeno i odgovarajuća čvrstoća topline i elastičnosti za očuvanje redovne građevine mjehurića. Visoko rastopljenje polipropilena je stoga ključna u procesu pjene.
Na primjer, F814 smola F814, koju proizvodi strana kompanija, ima duge bočne lance uvedene tokom procesa post-polimerizacije, što mu je dajući 9 puta veću snagu konvencionalnih homopolimera sa sličnim karakteristikama protoka. Ponašanje mjehurića u linearnom PP-u i razgranatu PP-a za vrijeme pjevanja značajno se razlikuje. Linearni PP izlaže visok sadržaj otvorenog ćelije, a mjehurići se brzo spajaju, čak i pod brzom hlađenjem. Suprotno tome, razgranati PP ima tendenciju da formira strukture zatvorenih ćelija s minimalnim mješavajućim mjehurićima, što ga čini pogodnim za postizanje visoke čvrstoće topline.
Ukrštena tehnologija od polipropilena pjene
Neke su kompanije također usvojile procese unakrsnog povezivanja za proizvodnju polipropilenskih pjena, poput miješanja PP-a sa PE i unakrsnom povezivanju PE. Na primjer, kompanija je razvila mikro-raskrižnu polipropilennu pjenu pomoću dvostepenog postupka: prvo, ekstrudiranje čvrstog lima debljine 3 mm, a zatim ga prekriži peroksidom ili zračenjem, a konačno ga postavljaju u visokotlačnu posudu (do 69 MPa) sa N2 da bi izazvao pjenu. Ova metoda rezultira pjenom sa 1 0% Struktura zatvorene ćelije i gustoću 0,3 g / cm³. Ova se pjena koristi u aplikacijama poput automobilskih dijelova i sportske robe.
Ključ ovog procesa je unakrsno povezivanje pp smole prije pjene, što smanjuje viskoznost topljenja i minimizira rupu mjehurića tijekom pjenjenje. Ukrštene PP pjene pokazuju značajno bolju otpornost na toplinu (30-50 stepen veće) i termičkim performansima puzanja (100 puta bolje) u odnosu na ne-prekrivene pjene. Međutim, visoka kristalnost i poteškoća u unakrsnom povezivanju prisutnih izazova, zahtijevajući preciznu kontrolu reakcijskih uvjeta za minimiziranje degradacije.
Nukleacing agenti u pjenivanju
Izrada mikrocelularnih PP pjene sa konvencionalnim termosetnim ili amorfnim termoplastičnim tehnologijama teško je zbog topljivosti niskog plina u kristalnom regionu PP-a, što ograničava mjehurić nukleaciju i rast. Dodavanje malih količina natrijum benzoata kao nukleacijskog agenta može spustiti površinsku napetost polimera, promovirajući nukleaciju mjehurića. Međutim, Talc, koji čini snažnu vezu sa PP-om, nije efikasan kao nukleacijski agent i ne treba ga koristiti.