Comment la technologie du processus affecte-t-elle les propriétés des composites en polycarbonate ?

La technologie des composites est une technologie importante développée dans le domaine de la modification des polymères au cours des dernières années. L'ajout d'un diffuseur de lumière à la matrice polymère par le biais de différents processus de traitement aura un impact sur les propriétés des matériaux. En outre, dans la production réelle, il est évident que le coût augmentera considérablement si l'on utilise la méthode d'ajout direct pour préparer les composites. Par conséquent, l'étude des effets des différents processus de traitement sur les propriétés des composites peut permettre d'améliorer les propriétés des matériaux et de réduire les coûts. Dans cet article, le KMP590 d'une taille de particule de 2,2um a été utilisé comme charge de PC, et les effets des différents processus de traitement sur les propriétés optiques et la micro-morphologie des composites ont été étudiés en changeant différents processus de traitement et en les comparant avec la méthode de mélange maître à double vis.

3.1 matériel et équipement expérimental

3.2 Instruments et équipements

Four électrothermique, extrudeuse à double vis, granulateur de plastique, machine de moulage par injection de plastique, testeur de transmission de la lumière/buée, extrudeuse à simple vis, broyeur, balance analytique électro-optique.

2 préparation de l'échantillon

Méthode d'addition directe : introduire directement le mélange de PC et de photodiffuseur dans l'extrudeuse bi-vis pour préparer les particules (PC-kmp590-d-x, PC-kmp590-ti-d-x, X est la teneur en photodiffuseur ajouté, la teneur en Tio2 est inchangée, elle est de 0.05% tout le temps, processus d'extrusion, la température d'une zone est de 210 ° C, la température de deux zones est de 230 ° C, la température de trois zones est de 240 ° C, la température de quatre zones est de 240 ° C, la température de cinq zones est de 240 ° C.

240 °C, température de 6 zones 240 °C, température de 7 zones 250 °C, vitesse de rotation 100-500 r/min. Après séchage des particules, le processus d'injection est testé sur la machine de moulage par injection. La température de la machine de moulage par injection est fixée à 315 °C dans la zone 1, 320 °C dans la zone 2, 320 °C dans la zone 3 et 325 °C dans la zone 4. Une fois le moulage par injection terminé, les performances de la cannelure sont testées.

Méthode de mélange maître à vis unique : peser avec précision chaque composition de matière première en fonction du pourcentage de poids, après avoir complètement mélangé le polycarbonate et le diffuseur de lumière (1:10), ajouter le mélangeur, mélanger pendant 8 minutes, refroidir, broyer avec le concasseur pour préparer le mélange maître diffusible MKMP590, le mélangeur interne est réglé à 230 °C dans la zone un, 240 °C dans la zone deux et 250 °C dans la zone trois. Les particules composites PC-MKMP590-X ont été préparées en mélangeant le polycarbonate et le mélange maître diffusible dans une extrudeuse à une vis. La température de l'extrudeuse a été réglée à 230 °C dans 41 régions, la température de la deuxième zone est de 250 ° C, la température de la troisième zone est de 250 ° C, la température de la quatrième zone est de 250 ° C, la température de la cinquième zone est de 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 tête de filière est de 260 ° C, la vitesse de rotation est de 80-500 r/min. Après avoir été séchées, les particules sont injectées dans la machine de moulage par injection pour former la bande d'essai. La température de la machine de moulage par injection est fixée à 335°C dans la zone 1, 350°C dans la zone 2, 350°C dans la zone 3 et 355°C dans la zone 4. Une fois le moulage par injection terminé, les performances de la cannelure sont testées.

Tableau 3.3 Formule expérimentale du composite PC/KMP590

3.3 essais et caractérisation.
1. Test optique.
Utilisation d'un testeur de transmission de la lumière/effet de brillance (EEL57D, Shanghai Precision instrument Co., Ltd.), test conforme à la norme GB/T0-2008, taille de l'échantillon 50 mm x 50 mm x 2 mm, formule voir 2-1 ~ 2-2.

2. Caractérisation de la microstructure.
Le comportement de dispersion de l'agent de diffusion de la lumière dans la matrice PC a été observé au microscope électronique à balayage. Les cannelures ont été refroidies dans l'azote liquide pendant environ 5 minutes, puis trempées manuellement, la section transversale a été coupée et collée sur les lames de verre, puis observée après la pulvérisation d'or.

3. Test des résidus de combustion

Peser avec précision une certaine quantité de mélange maître pour la diffusion de la lumière, puis l'introduire dans un four à résistance de type boîte et le faire brûler à 600 °C pendant 4 heures après l'avoir pesé, ce qui permet de déterminer le résidu de combustion.

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

4. Analyse des écarts.
L'écart des données générales peut être divisé en écart moyen et écart type. L'écart moyen est également connu sous le nom d'écart moyen arithmétique, et son expression est la suivante :

Dans la formule, D est l'écart moyen, x est la valeur de tout résultat mesuré, x est la valeur moyenne de N résultats mesurés. Il est simple d'utiliser l'écart moyen pour exprimer la précision, mais un écart important ne permet pas d'obtenir une réponse adéquate.

L'écart-type est plus sensible que l'écart moyen pour refléter l'existence d'un écart important, et peut donc mieux refléter la précision de la mesure :

Dans la formule, S est l'écart-type, x est la valeur de tout résultat de mesure et x est la valeur moyenne de N mesures.

3.4 Résultats et discussion

3.4.1 Tableau 3.4 Données expérimentales du résidu calciné du mélange-maître

Tableau 3.4 Données expérimentales du résidu d'inflammation du mélange-maître de diffusion de la lumière préparé par le mélangeur interne. Comme le montre le diagramme, la proportion réelle du diffuseur de lumière dans le mélange-maître de diffusion de lumière est proche de la proportion théorique (l'intervalle d'erreur est inférieur à 0,6%). La teneur en photodiffuseur du mélange-maître MKMP590 est de 9,51 wt%, ce qui rend la teneur en photodiffuseur du PC photodiffuseur plus précise.

Analyse des propriétés optiques des composites à diffusion optique 3.4.2

Fig. 3.1, fig. 3.2, fig. 3.3 et Fig. 3.4 sont la transmittance et l'analyse de brouillard du KMP590, du composite de diffusion de la lumière KMP590/Tio2 préparé par la méthode d'addition directe.

La figure 3.3 montre que la transmittance du composite diminue avec l'augmentation de la teneur en KMP590. Lorsque la teneur en KMP590 est de 2,0%, la transmittance est de 55,4%. L'écart moyen des expériences répétées est compris entre 2,467% et 3,789%, l'écart type va de 3,504% à 4,526%. Comme le montre la figure 3.4, le voile du composite augmente avec la teneur en KMP590. Lorsque la teneur en KMP590 atteint 2,0%, le brouillard est de 90,8% et l'écart moyen des expériences répétées est compris entre 2,072% et 3,453%, l'écart type allant de 3,204% à 4,532. Les données expérimentales répétées ont montré que le procédé d'addition directe était instable, que l'écart du nombre de répétitions était important, que l'écart moyen et l'écart type étaient beaucoup plus importants que ceux du procédé de mélange-maître à double vis, qui étaient supérieurs d'environ 2,001 TTP3T.

Les figures 3.5 et 3.6 montrent la transmittance et l'analyse de la brume du composite diffusé par la lumière préparé par la méthode du mélange maître à vis unique

Comme le montre la figure 3.5Avec l'augmentation de la teneur en KMP590, la transmission lumineuse du composite diminue. Lorsque la teneur en KMP590 atteint 2,0%, la transmission lumineuse est de 54,9%. L'écart moyen des expériences répétées est de 0,817%-2,789%, et l'écart type est de 0,992%-3,542%. Comme le montre la figure 3.6, le voile du composite augmente avec la teneur en KMP590. Lorsque la teneur en KMP590 atteint 2,0%, le trouble est de 91,8%. L'écart moyen des expériences répétées est de 0,887% 1,241%, et l'écart type est de 1,064% 1,741%. Les données expérimentales répétées montrent que la stabilité du processus de la méthode de mélange maître à vis unique est bonne, et que l'écart moyen et l'écart type des données répétées sont légèrement inférieurs à ceux de la méthode de traitement par mélange maître à double vis, soit environ 1,00% de plus que la méthode de traitement par mélange maître à double vis.

3.4.3 Analyse des images SEM des composites à diffusion optique.
L'uniformité de la dispersion du diffuseur optique dans la matrice PC est l'un des facteurs importants qui influencent les propriétés optiques des composites PC. Les images SEM des composites à diffusion de lumière préparés par différents processus de traitement ont été analysées.

Le MEB de la section transversale des composites préparés par différents processus de traitement est illustré à la figure 3.6. La figure montre que l'agent de diffusion de la lumière est uniformément dispersé dans la matrice PC et que la forme de l'agent de diffusion de la lumière reste intacte lorsque le mélange maître préparé par le mécanisme de mélange dense est composé avec le PC, tandis que l'image MEB du composite préparé par la méthode d'ajout direct montre que l'agent de diffusion de la lumière n'est pas bien dispersé dans la matrice PC, et que l'agent de diffusion de la lumière présente un phénomène d'agglomération, ce qui est similaire à ce que l'on trouve dans la littérature.

3.5 Résumé du présent chapitre.
Les propriétés optiques et la stabilité du processus des trois types de composites ont été étudiées par la méthode d'addition directe, la méthode de mélange maître à une vis et la méthode de mélange maître à deux vis.

1. Pour les composites de diffusion de la lumière préparés par la méthode d'addition directeAvec l'augmentation de la dose de diffusion de la lumière, la transmission de la lumière des composites a diminué jusqu'à 56,5%, et la brume a augmenté jusqu'à 90,2%. D'après les données expérimentales répétées, le processus d'addition directe est très instable et la déviation des données est importante. L'écart type se situe entre 2,509% et 4,532%. L'analyse SEM des composites révèle que l'agent de diffusion de la lumière n'est pas bien dispersé dans la matrice PC et qu'il existe un phénomène d'agglomération.

2. La transmission de la lumière des composites a diminué jusqu'à 54,9% et le brouillard a augmenté jusqu'à 91,8% avec l'augmentation de la dose de diffusivité de la lumière.La stabilité du processus des composites par la méthode Masterbatch à vis unique était bonne, l'écart type se situant entre 0,922% et 3,542%. L'analyse SEM du composite a révélé que la dispersion du diffuseur de lumière dans la matrice PC était bonne, que la forme du diffuseur de lumière était bonne et qu'il n'y avait pas d'agglomération.

Par rapport au matériau composite préparé par la méthode de mélange maître à double vis, l'écart type de l'expérience répétée de la méthode de remplissage par lot maître à double vis est compris entre 0,265% et 2,469%, celui de la méthode de remplissage par lot maître à vis unique est compris entre 0,992% et 3,542%, et celui de la méthode directe est compris entre 2,509% et 4,532%. Enfin, il est conclu que parmi les trois procédés de transformation, l'écart de la méthode de mélange maître à double vis est le plus faible et que le procédé est le plus stable.