Comment les différentes concentrations du mélange maître PC affectent-elles les propriétés des composites ?

L'un des avantages de la technologie de remplissage par mélange-maître est qu'elle permet de préparer des mélanges-maîtres à haute concentration et qu'elle est facile à réguler et à contrôler dans le processus de préparation. Les composites à diffusion optique ont été préparés avec différentes concentrations de mélange-maître et leurs effets sur les propriétés optiques des composites ont été étudiés. Dans ce chapitre, le KMP590 d'une taille de particule de 2,2um est utilisé comme charge de PC, et le mélange maître de différentes concentrations (20wt%, 30wt%, 50wt%) est préparé et comparé au mélange maître de 10wt% (chapitre 2). Les matériaux diffuseurs de lumière avec la même teneur en agent de diffusion de la lumière sont obtenus par mélange avec du PC, respectivement, et les propriétés optiques et les écarts expérimentaux répétés des matériaux sont étudiés.

4.1 Matières premières expérimentales.
Les réactifs chimiques nécessaires à l'expérience sont indiqués dans le tableau 4.1.

Tableau 4.1 Matériaux et réactifs

Tableau 4.2 Instruments et équipements

4.3 méthode de préparation des échantillons.

4.3.1 préparation du mélange maître de photodiffusion avec différentes concentrations.
Les composants des matières premières ont été pesés avec précision selon le pourcentage clé de la formule du tableau 4.3. Après avoir été mélangées uniformément, les matières premières ont été ajoutées dans une extrudeuse à double vis, refroidies et granulées après extrusion pour préparer le mélange maître de diffusion de la lumière (MKMP590). La température de l'extrudeuse est réglée comme suit : zone 1 230 °C, zone 2 250 °C, zone 3 250 °C, zone 4 250 °C, zone 5 260 °C.
La température de la sixième zone est de 260°C, la température de la septième zone est de 260°C, la température de la filière est de 260°C et la vitesse de rotation est de 80-500r/min.

Tableau 4.3 MKMP590 Formule expérimentale

Préparation des échantillons composites de diffusion de la lumière 4.3.2KMP590 selon le tableau.

Les composants des matières premières sont pondérés en fonction du pourcentage de poids de la formule du tableau 4.4. Le polycarbonate est entièrement mélangé avec le mélange maître de photodiffusion, puis ajouté à l'extrudeuse à double vis pour préparer les particules composites de diffusion de la lumière (PC-MYKMP590-X, X est la teneur en diffusion de la lumière, Y est la teneur en diffusion de la lumière dans le mélange maître). La température de l'extrudeuse est réglée comme suit : température de la zone 1 : 230 °C, température de la zone 2 : 250 °C, température de la zone 3 : 250 °C, température de la zone 4 : 250 °C, température de la zone 5 : 260 °C. La température de la sixième zone est de 260°C, la température de la septième zone est de 260°C, la température de la filière est de 260°C et la vitesse de rotation est de 80-500r/min. Les particules sont séchées puis injectées dans une cannelure d'essai sur la machine de moulage par injection. La température de la machine de moulage par injection est réglée comme suit : la température de la première zone est de 335 °C, la température de la deuxième zone est de 350 °C, la température de la troisième zone est de 350 °C et la température de la quatrième zone est de 355 °C.

4.4 essais et caractérisation.

4.4.1 différentes concentrations du mélange maître de diffusion de la lumière.
1) détermination des résidus de combustion.
Peser avec précision une certaine quantité de mélange-maître de diffusion de la lumière, la placer dans une boîte de résistance, la brûler à 600 °C pendant 4 heures, puis en retirer le poids, afin de déterminer le résidu de la combustion.

Contenu réel = quantité après combustion / quantité avant combustion * 100%

4.4.2Matériau composite de diffusion de la lumière KMP590.
1. Test optique.
En utilisant le testeur de transmission de la lumière/brillance (EEL57D), conformément au test GB/T0-2008, la taille de l'échantillon est de 50mm*50mm*2mm, la formule est la suivante : 2-1. 2-2

2. Essai de propriétés mécaniques.
La performance d'arrachement de l'échantillon est testée conformément à la norme ISO527-2, la taille de l'échantillon est de 170*10*4mm, la vitesse d'arrachement est de 50mm percentile min ; en utilisant le testeur d'impact (ZWICK Equipment Co., Ltd.), la performance d'impact est effectuée conformément à la norme ISO180, la taille de l'échantillon est de 80*10*4mm, la température d'essai est de 23 °C, et l'humidité relative est de 50%.

3. Caractérisation de la microstructure.
Il est difficile de planifier la dispersion du diffuseur de différence optique dans la matrice PC au moyen du microscope électronique à balayage (MEB). Tout d'abord, la cannelure est congelée dans l'azote liquide pendant environ 5 minutes, puis elle est cassée manuellement, la section transversale est coupée et collée sur la lame de verre, et l'or est pulvérisé pour l'observation.

4.5 résultats et discussion.
4.5.1 Résultats du test du mélange maître de photodiffusion avec différentes concentrations.
Les données expérimentales résiduelles brûlantes du mélange maître de photodiffusion préparé sont présentées dans le tableau 4.5. On peut donc voir d'après les données du tableau que la perte de diffuseur de lumière dans le mélange maître à haute concentration de diffusion de lumière est plus importante, et que les teneurs en diffuseur de lumière dans le mélange maître de photodiffusion M20KMP, M30KMP et M50KMP sont respectivement de 19.72wt%, 29.68wt%, et 48.46wt%, respectivement, de sorte que le diffuseur de lumière dans le matériau de photodiffusion PC a un contenu plus précis.

4.5.2KMP590 Propriétés optiques des composites à diffusion de lumière.

Les trois concentrations de mélange-maître ci-dessus ont été ajoutées au PC pour obtenir des composites à diffusion de lumière, en répétant l'expérience trois fois, et en faisant en sorte que la teneur en diffuseur de lumière dans l'échantillon final soit de 1,2 poids. La figure 4.1 présente les données de test optique des composites à diffusion de lumière.

 4.1 montre l'évolution du facteur de transmission de la lumière des composites à diffusion de lumière remplis de PC avec différents concentrations de mélange maître de diffusion de la lumière. La figure 4.2 montre l'évolution de la brume des composites à photodiffusion remplis de PC avec différentes concentrations de mélange maître de diffusion de la lumière. Comme le montre la figure, après l'ajout d'un diffuseur de lumière, la transmission de la lumière des composites peut atteindre plus de 50%, et le brouillard peut atteindre plus de 85%. Selon les données expérimentales répétées, l'écart des données expérimentales répétées des composites préparés par la méthode du mélange maître est faible, le processus est relativement stable et l'écart type se situe entre 0,311% et 2,132%.

Avec l'augmentation de la concentration du mélange-maître, la transmission de la lumière des composites avec le même contenu de diffusion de la lumière augmente et la brume diminue, ce qui est cohérent avec les données expérimentales résiduelles de la combustion du mélange-maître. La quantité de diffuseur de lumière perdue dans le processus de préparation du mélange-maître de diffusion de lumière augmente avec l'augmentation de la concentration du mélange-maître, et plus la concentration du mélange-maître est élevée, plus la quantité de poudre perdue dans le processus de préparation est importante, de sorte que la quantité d'agent d'observation des fruits perdue par le mélange-maître 50% est la plus importante. Les composites préparés ont une transmission lumineuse élevée et un faible voile, ce qui est similaire à ce que l'on trouve dans la littérature.

4.5.3 Analyse des propriétés mécaniques des composites de diffusion optique KMP590.

1) Analyse des propriétés de traction.
La figure 4.3 montre l'évolution de la résistance à la traction des composites de photodiffusion KMP590 préparés avec différentes concentrations de mélange maître. Comme le montre la figure, avec l'ajout d'un diffuseur de lumière, la résistance à la traction du composite n'a pas de changement évident, et il n'y a pas de différence significative entre le composite et le PC pur, ce qui est similaire à ce que l'on trouve dans la littérature.

2) l'analyse de la performance de l'impact.
La figure 4. 4 montre l'évolution de la résistance aux chocs des composites après avoir rempli le PC avec différentes concentrations de mélange maître de diffusion de la lumière. Comme le montre la figure, après l'ajout du mélange maître de photodiffusion, le diffuseur de lumière a peu d'effet sur la résistance à l'impact du matériau, et la propriété d'impact du composite avec photodiffusion est similaire à celle du PC pur, comme dans la littérature.

4.5.4. KMP590 Analyse d'images SEM de composites à diffusion de lumière.
La figure 4.5 montre les images SEM des composites de photodiffusion KMP590 préparés avec différentes concentrations de mélanges-maîtres a _ (bot) 20wt% ; bazav 30wt% et CRAV 50wt%. La figure montre que les composites à forte concentration de mélange-maître peuvent être préparés par la méthode de remplissage du mélange-maître ; quels que soient les composites préparés par un mélange-maître à faible concentration ou un mélange-maître à forte concentration PC/MkMP590-1.2, les particules de diffusion de la lumière sont uniformément dispersées dans les composites, de sorte que les matériaux présentent de bonnes propriétés optiques, ce qui est similaire à ce que l'on trouve dans la littérature.

4.5.5KMP590 Analyse des propriétés thermiques des composites à diffusion optique

La thermodynamique de l'échantillon a été étudiée par le calorimètre différentiel à balayage TA DSC 822. La quantité d'échantillon 8~10mg a été chauffée à 600K à la vitesse de chauffage de 10K/min, l'historique de la chaleur a été éliminé par une température constante de 5min, puis a été refroidi jusqu'à la pièce à la vitesse de 10K/min, et le changement d'enthalpie pendant le processus de refroidissement a été enregistré.

La figure 4.6 montre la courbe de cristallisation non isotherme des composites à photodiffusion. Le diagramme montre que la Tg (température de transition vitreuse) des plastiques diminue avec l'ajout d'un agent de diffusion de la lumière, ce qui est similaire à ce que l'on trouve dans la littérature. Comme les particules d'agent de diffusion de la lumière contribuent au mouvement des segments de la chaîne moléculaire des particules de PC, la Tg diminue.

4.6 Résumé du présent chapitre.
Dans ce chapitre, les composites de photodiffusion avec différentes concentrations de mélanges maîtres ont été préparés par la méthode d'ajout de mélanges maîtres à double vis, et leurs propriétés ont été étudiées en comparant les propriétés des composites préparés avec différentes concentrations de mélanges maîtres. l'effet de la concentration des mélanges maîtres sur les propriétés des composites a été étudié. Les conclusions suivantes ont été tirées :

1. Trois concentrations de mélanges maîtres de photodiffusion (a) préparés à partir de matières premières PC et KMP590. Les composites de diffusion de la lumière ont été préparés respectivement. En raison de l'ajout d'un diffuseur de lumière, la transmission de la lumière des composites a diminué et le voile a augmenté. Comparé aux données expérimentales répétées de déviation des matériaux de diffusion de la lumière KMP590 préparés avec un mélange maître de 10wt% (chapitre II), le processus des composites de diffusion de la lumière préparés avec le mélange maître de cette concentration était stable, et l'écart type se situait entre 0,311% et 2,132%.

2. L'expérience sur les résidus de combustion du mélange-maître a révélé que la quantité de fruits perdus lors de la préparation du mélange-maître de photodiffusion avec une concentration de 50wt% était supérieure à celle de 20wt%, 30wt% et 10wt% (chapitre 2).

3. Analyse de l'image SEM des composites de photodiffusion préparés avec différentes concentrations de mélange maître (20wt%, 30wt%, 50wt%).
Dans la préparation des composites avec la concentration du mélange maître et le mélange maître 10wt% (chapitre 2), la dispersion des particules de l'agent de diffusion de la lumière est relativement uniforme.

L'analyse des propriétés mécaniques des composites de photodiffusion préparés avec différentes concentrations de mélange maître a permis de conclure que la résistance à la traction et la résistance aux chocs des composites changent peu avec l'ajout de KMP590.

5. L'analyse des propriétés mécaniques des composites à photodiffusion préparés avec différentes concentrations de mélange maître a révélé que la Tg (température de transition vitreuse) des plastiques diminue avec l'ajout d'un diffuseur de lumière. Étant donné que les particules de l'agent de diffusion de la lumière contribuent au mouvement du segment de la chaîne moléculaire des particules de PC, ce qui entraîne une diminution de la Tg, on peut constater que le PC rempli de différentes concentrations de mélange-maître présente une diffusion et une dispersion uniformes de la lumière, que les performances du composite sont bonnes, que le processus est stable et que l'erreur des expériences répétées est faible. La méthode du mélange maître est adoptée pour éviter la poussière de poudre et rendre le processus de production plus respectueux de l'environnement.