¿Cómo afectan las distintas concentraciones de masterbatch de PC a las propiedades de los composites?

Una de las ventajas de la tecnología de llenado de masterbatch es que permite preparar masterbatch de alta concentración y es fácil de regular y controlar en el proceso de preparación. Los composites de difusión óptica se prepararon mediante diferentes concentraciones de masterbatch, y se estudiaron sus efectos sobre las propiedades ópticas de los composites. En este capítulo, el KMP590 de tamaño de partícula 2.2um se utiliza como relleno de PC, y el masterbatch de diferentes concentraciones (20wt%, 30wt%, 50wt%) se prepara y se compara con el masterbatch de 10wt% (Capítulo 2). Los materiales difusores de luz con el mismo contenido de agente difusor de luz se obtienen por composición con PC, respectivamente, y se estudian las propiedades ópticas y las repetidas desviaciones experimentales de los materiales.

4.1 Materias primas experimentales.
Los reactivos químicos necesarios para el experimento se indican en la Tabla 4.1.

Tabla 4.1 Materiales y reactivos

Cuadro 4.2 Instrumentos y equipos

4.3 método de preparación de las muestras.

4.3.1 preparación de masterbatch de fotodifusión con diferentes concentraciones.
Los componentes de las materias primas se pesaron con precisión según el porcentaje clave de la fórmula de la Tabla 4.3. Tras mezclarse uniformemente, las materias primas se añadieron a una extrusora de doble husillo y se enfriaron y granularon tras la extrusión para preparar el masterbatch de difusión de luz (MKMP590). La temperatura de la extrusora se ajustó como sigue Zona 1 230 °C, Zona 2 250 °C, Zona 3 250 °C, Zona 4 250 °C, Zona 5 260 °C.
La temperatura de la sexta zona es de 260C, la temperatura de la séptima zona es de 260C, la temperatura de la matriz es de 260C y la velocidad de rotación es de 80-500r/min.

Tabla 4.3 Fórmula experimental MKMP590

Preparación de las muestras compuestas de difusión de luz 4.3.2KMP590 según la tabla.

Los componentes de la materia prima se ponderan de acuerdo con el porcentaje en peso de la fórmula de la Tabla 4.4. El policarbonato se mezcla completamente con el masterbatch de fotodifusión y, a continuación, se añade a la extrusora de doble husillo para preparar las partículas compuestas de fotodifusión (PC-MYKMP590-X, X es el contenido de fotodifusión, Y es el contenido de fotodifusión en el masterbatch). La temperatura de la extrusora se ajusta de la siguiente manera: zona 1 temperatura 230C, zona 2 temperatura 250 °C, zona 3 temperatura 250 °C, zona 4 temperatura 250 °C, zona 5 temperatura 260C. La temperatura de la sexta zona es de 260C, la temperatura de la séptima zona es de 260C, la temperatura de la matriz es de 260C, y la velocidad de rotación es de 80-500r/min. Las partículas se secan y luego se inyectan en un estriado de prueba en la máquina de moldeo por inyección. La temperatura de la máquina de moldeo por inyección se ajusta de la siguiente manera: la temperatura de la primera zona es de 335 °C, la temperatura de la segunda zona es de 350 °C, la temperatura de la tercera zona es de 350 °C, y la temperatura de la cuarta zona es de 355 °C.

4.4 pruebas y caracterización.

4.4.1 diferentes concentraciones de masterbatch de difusión de la luz.
1) determinación de los residuos de combustión.
Pesar con precisión una cierta cantidad de masterbatch de difusión de la luz, luego ponerlo en una caja de resistencia, quemarlo a 600 °C durante 4 horas y luego sacar el peso, para determinar el residuo de combustión.

Contenido real = cantidad después de la combustión / cantidad antes de la combustión * 100%

4.4.2 Material compuesto de difusión de la luz KMP590.
1. Prueba óptica.
Usando el probador de transmitancia de luz/haze (EEL57D), de acuerdo con la prueba GB/T0-2008, el tamaño de la muestra es de 50mm*50mm*2mm, la fórmula es 2-1. 2-2

2. Ensayo de propiedades mecánicas.
El rendimiento de pull-up de la muestra se prueba de acuerdo con la norma ISO527-2, el tamaño de la muestra es de 170*10*4mm, la velocidad de pull-up es de 50mm percentil min; utilizando el probador de impacto (ZWICK Equipment Co., Ltd.), el rendimiento de impacto se lleva a cabo de acuerdo con la norma ISO180, el tamaño de la muestra es de 80*10*4mm, la temperatura de prueba es de 23 °C, y la humedad relativa es 50%.

3. Caracterización de la microestructura.
Es difícil planificar la dispersión del difusor óptico diferencial en matriz de PC mediante microscopio electrónico de barrido (SEM). En primer lugar, la spline se congela en nitrógeno líquido durante unos 5 minutos, luego se rompe manualmente, se corta la sección transversal y se pega al portaobjetos de vidrio, y se pulveriza el oro para su observación.

4.5 resultados y discusión.
4.5.1 Resultados del ensayo del masterbatch de fotodifusión con diferentes concentraciones.
Los datos experimentales residuales de combustión del masterbatch de fotodifusión preparado se muestran en la Tabla 4.5. Por lo tanto, se puede ver en los datos de la tabla que la pérdida de difusor de luz en la alta concentración de masterbatch de fotodifusión es mayor, y los contenidos de difusor de luz en el masterbatch de fotodifusión M20KMP M30KMP, y M50KMP son 19.72wt%, 29.68wt%, y 48.46wt%, respectivamente, por lo que el difusor de luz en el material de fotodifusión PC tiene un contenido más preciso.

4.5.2KMP590 Propiedades ópticas de los compuestos de difusión de la luz.

Las tres concentraciones anteriores de masterbatch se añadieron a PC para obtener composites de difusión de luz, repetir el experimento tres veces y hacer que el contenido de difusor de luz en la muestra final fuera de 1,2wt. La figura 4.1 muestra los datos de las pruebas ópticas de los materiales compuestos de difusión de luz.

 4.1 muestra el cambio de la transmitancia de luz de los compuestos de difusión de luz rellenos de PC con diferentes concentraciones de masterbatch de difusión de luz. La figura 4.2 muestra el cambio de niebla de los composites de fotodifusión rellenos de PC con diferentes concentraciones de masterbatch de difusión de luz. Como puede verse en la figura, después de añadir el difusor de luz, la transmitancia de luz de los composites puede alcanzar más de 50%, y la niebla puede alcanzar más de 85%. Según los datos experimentales repetidos, la desviación de los datos experimentales repetidos de los materiales compuestos preparados por el método de masterbatch es pequeña, y el proceso es relativamente estable, y la desviación estándar está entre 0,311% y 2,132%.

Con el aumento de la concentración de masterbatch, aumenta la transmitancia de luz de los materiales compuestos con el mismo contenido de difusión de luz y disminuye la neblina, lo que concuerda con los datos experimentales residuales de la quema de masterbatch. La cantidad de difusor de luz perdido en el proceso de preparación de masterbatch de difusión de luz aumenta con el aumento de la concentración de masterbatch, y cuanto mayor es la concentración de masterbatch, más polvo se pierde en el proceso de preparación, por lo que la cantidad de agente de observación de la fruta se pierde por 50% masterbatch es el más. Los materiales compuestos preparados presentan una elevada transmitancia luminosa y una baja turbidez, lo que es similar a lo descrito en la bibliografía.

4.5.3 Análisis de las propiedades mecánicas de los composites de difusión óptica KMP590.

1) Análisis de las propiedades de tracción.
La figura 4.3 muestra el cambio de la resistencia a la tracción de los composites de fotodifusión KMP590 preparados con diferentes concentraciones de masterbatch. Como puede verse en la figura, con la adición del difusor de luz, la resistencia a la tracción del material compuesto no presenta cambios evidentes, y no hay diferencias significativas entre el material compuesto y el PC puro, lo que es similar a lo que se indica en la bibliografía.

2) análisis del impacto del rendimiento.
La figura 4. 4 muestra el cambio de la resistencia al impacto de los materiales compuestos después de rellenar el PC con diferentes concentraciones de masterbatch de fotodifusión. Como puede verse en la figura, después de añadir el masterbatch de fotodifusión, el difusor de luz tiene poco efecto en la resistencia al impacto del material, y la propiedad de impacto del composite con fotodifusión es similar a la del PC puro, similar a la de la literatura.

4.5.4. KMP590 Análisis de imágenes SEM de compuestos de difusión de luz.
La Figura 4.5 muestra las imágenes SEM de los composites de fotodifusión KMP590 preparados por diferentes concentraciones de masterbatches a _ (bot) 20wt%; bazav 30wt% y CRAV 50wt%. Se puede observar en la figura que los composites con alta concentración de masterbatch se pueden preparar por el método de llenado de masterbatch; independientemente de los composites preparados por masterbatch de baja concentración o masterbatch de alta concentración PC/MkMP590-1.2, las partículas de difusión de la luz se dispersan uniformemente en los composites, de modo que los materiales tienen buenas propiedades ópticas, lo que es similar a lo que aparece en la bibliografía.

4.5.5KMP590 Análisis de las propiedades térmicas de los compuestos de difusión óptica

La termodinámica de la muestra se estudió mediante el calorímetro diferencial de barrido TA DSC 822. La cantidad de muestra 8~10mg se calentó a 600K a la velocidad de calentamiento de 10K/min, la historia de calor se eliminó por temperatura constante 5min, y luego se enfrió a la habitación a la velocidad de 10K/min, y se registró el cambio de entalpía durante el proceso de enfriamiento.

La Fig. 4.6 muestra la curva de cristalización no isotérmica de los composites de fotodifusión. Puede observarse en el diagrama que la Tg (temperatura de transición vítrea) de los plásticos disminuye con la adición del agente de difusión de luz, lo que es similar a lo que se indica en la bibliografía. Debido a que las partículas del agente de difusión de luz contribuyen al movimiento de los segmentos de la cadena molecular de las partículas de PC, la Tg disminuye.

4.6 Resumen de este capítulo.
En este capítulo, se prepararon los composites de fotodifusión con diferentes concentraciones de masterbatch mediante el método de adición de masterbatch de doble tornillo, y se estudiaron sus propiedades comparando las propiedades de los composites preparados con diferentes concentraciones de masterbatch. Se estudió el efecto de la concentración de masterbatch en las propiedades de los composites. Se obtuvieron las siguientes conclusiones:

1. Tres concentraciones de masterbatches de fotodifusión (a) preparados a partir de materias primas PC y KMP590. Los composites de difusión de la luz se prepararon respectivamente. Debido a la adición del difusor de luz, la transmitancia de luz de los composites disminuyó y la neblina aumentó. En comparación con los repetidos datos experimentales de desviación de los materiales de difusión de luz KMP590 preparados por masterbatch 10wt% (Capítulo II), el proceso de los materiales compuestos de difusión de luz preparados por el masterbatch de esa concentración fue estable, y la desviación estándar se situó entre 0,311% y 2,132%.

2. Mediante el experimento de quema de residuos del masterbatch, se comprobó que la cantidad de fruta perdida durante la preparación del masterbatch de fotodifusión con una concentración de 50wt% era mayor que la de 20wt%, 30wt% y 10wt% (capítulo 2).

3. Mediante el análisis de imagen SEM de los composites de fotodifusión preparados con diferentes concentraciones de masterbatch, (20wt%, 30wt%, 50wt%).
En la preparación de composites con la concentración de masterbatch y masterbatch 10wt% (Capítulo 2), la dispersión de las partículas del agente difusor de la luz es relativamente uniforme.

Mediante el análisis de las propiedades mecánicas de los composites de fotodifusión preparados con diferentes concentraciones de masterbatch, se concluye que la resistencia a la tracción y la resistencia al impacto de los composites cambian poco con la adición de KMP590.

5. Mediante el análisis de las propiedades mecánicas de los composites de fotodifusión preparados con diferentes concentraciones de masterbatch, se constata que la Tg (temperatura de transición vítrea) de los plásticos disminuye con la adición de difusor de luz. Debido a que las partículas del agente difusor de luz contribuyen al movimiento del segmento de cadena molecular de las partículas de PC, lo que resulta en la disminución de la Tg, se puede observar que el PC relleno con diferentes concentraciones de masterbatch tiene una difusión y dispersión de luz uniforme, el rendimiento del compuesto es bueno, el proceso es estable, y el error de experimentos repetidos es pequeño. El método de masterbatch se adopta para evitar el polvo y hacer que el proceso de producción sea más respetuoso con el medio ambiente.