Come influiscono le diverse concentrazioni di masterbatch PC sulle proprietà dei compositi?

Uno dei vantaggi della tecnologia di riempimento masterbatch è che può preparare masterbatch ad alta concentrazione ed è facile da regolare e controllare nel processo di preparazione. I compositi a diffusione ottica sono stati preparati con diverse concentrazioni di masterbatch e sono stati studiati i loro effetti sulle proprietà ottiche dei compositi. In questo capitolo, il KMP590 di dimensione particellare 2,2um è utilizzato come riempitivo del PC, e il masterbatch di diverse concentrazioni (20wt%, 30wt%, 50wt%) è stato preparato e confrontato con il masterbatch di 10wt% (Capitolo 2). I materiali per la diffusione della luce con lo stesso contenuto di agente di diffusione della luce sono ottenuti rispettivamente mediante compounding con PC e vengono studiate le proprietà ottiche e le ripetute deviazioni sperimentali dei materiali.

4.1 Materie prime sperimentali.
I reagenti chimici necessari per l'esperimento sono riportati nella Tabella 4.1.

Tabella4.1 Materiali e reagenti

Tabella 4.2 Strumenti e attrezzature

4.3 metodo di preparazione del campione.

4.3.1 preparazione del masterbatch di fotodiffusione a diverse concentrazioni.
I componenti delle materie prime sono stati accuratamente pesati secondo la percentuale chiave della formula riportata nella Tabella 4.3. Dopo una miscelazione uniforme, le materie prime sono state aggiunte in un estrusore bivite, raffreddate e granulate dopo l'estrusione per preparare il masterbatch per la diffusione della luce (MKMP590). La temperatura dell'estrusore è stata impostata come segue: zona 1 230 °C, zona 2 250 °C, zona 3 250 °C, zona 4 250 °C, zona 5 260 °C.
La temperatura della sesta zona è di 260°C, la temperatura della settima zona è di 260°C, la temperatura dello stampo è di 260°C e la velocità di rotazione è di 80-500 giri/min.

Tabella 4.3 MKMP590 Formula sperimentale

Preparazione dei campioni compositi per la diffusione della luce 4.3.2KMP590 secondo la tabella.

I componenti della materia prima sono pesati in base alla percentuale di peso della formula riportata nella Tabella 4.4. Il policarbonato viene completamente miscelato con il masterbatch di fotodiffusione e quindi aggiunto all'estrusore bivite per preparare le particelle composite di diffusione della luce (PC-MYKMP590-X, X è il contenuto di diffusione della luce, Y è il contenuto di diffusione della luce nel masterbatch). La temperatura dell'estrusore è impostata come segue: 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 della sesta zona è di 260 C, la temperatura della settima zona è di 260 C, la temperatura della filiera è di 260 C e la velocità di rotazione è di 80-500 giri/min. Le particelle vengono essiccate e poi iniettate in una scanalatura di prova sulla macchina per lo stampaggio a iniezione. La temperatura della macchina per lo stampaggio a iniezione è impostata come segue: la temperatura della prima zona è di 335 °C, la temperatura della seconda zona è di 350 °C, la temperatura della terza zona è di 350 °C e la temperatura della quarta zona è di 355 °C.

4.4 test e caratterizzazione.

4.4.1 diverse concentrazioni di masterbatch per la diffusione della luce.
1) determinazione dei residui di combustione.
Pesare accuratamente una certa quantità di masterbatch per la diffusione della luce, quindi metterla in una scatola di resistenza, bruciarla a 600 °C per 4 ore e poi estrarre il peso, in modo da determinare il residuo della combustione.

Contenuto effettivo = quantità dopo la combustione / quantità prima della combustione * 100%

4.4.2Materiale composito per la diffusione della luce KMP590.
1. Test ottico.
Utilizzando il tester per la trasmittanza della luce/il riflesso (EEL57D), secondo il test GB/T0-2008, la dimensione del campione è di 50mm*50mm*2mm, la formula è 2-1. 2-2

2. Test delle proprietà meccaniche.
Le prestazioni di trazione del campione sono testate secondo lo standard ISO527-2, la dimensione del campione è di 170*10*4mm, la velocità di trazione è di 50mm percentile min; utilizzando il tester d'impatto (ZWICK Equipment Co., Ltd.), le prestazioni d'impatto sono eseguite secondo lo standard ISO180, la dimensione del campione è di 80*10*4mm, la temperatura di prova è di 23 °C e l'umidità relativa è di 50%.

3. Caratterizzazione della microstruttura.
È difficile pianificare la dispersione del diffusore ottico di differenza nella matrice di PC al microscopio elettronico a scansione (SEM). In primo luogo, la spline viene congelata in azoto liquido per circa 5 minuti, quindi viene spezzata manualmente, la sezione trasversale viene tagliata e incollata al vetrino e l'oro viene spruzzato per l'osservazione.

4.5 risultati e discussione.
4.5.1 Risultati del test del masterbatch di fotodiffusione con diverse concentrazioni.
I dati sperimentali sui residui di combustione dei masterbatch di fotodiffusione preparati sono riportati nella Tabella 4.5. Dai dati della tabella si evince che la perdita di diffusore di luce nel masterbatch di fotodiffusione ad alta concentrazione è maggiore e i contenuti di diffusore di luce nei masterbatch di fotodiffusione M20KMP, M30KMP e M50KMP sono rispettivamente 19,72wt%, 29,68wt% e 48,46wt%.72wt%, 29,68wt% e 48,46wt%, rispettivamente, in modo che il diffusore di luce nel materiale di fotodiffusione PC abbia un contenuto più preciso.

4.5.2KMP590 Proprietà ottiche dei compositi a diffusione luminosa.

Le tre concentrazioni di masterbatch di cui sopra sono state aggiunte al PC per ottenere compositi per la diffusione della luce, ripetendo l'esperimento per tre volte e facendo sì che il contenuto di diffusore di luce nel campione finale fosse pari a 1,2wt. La Figura 4.1 mostra i dati dei test ottici dei compositi per la diffusione della luce.

 4.1 mostra la variazione della trasmittanza luminosa dei compositi per la diffusione della luce riempiti di PC con differenti concentrazioni di masterbatch per la diffusione della luce. La Figura 4.2 mostra il cambiamento di foschia dei compositi per fotodiffusione riempiti di PC con diverse concentrazioni di masterbatch per la diffusione della luce. Come si può vedere dalla figura, dopo l'aggiunta del diffusore di luce, la trasmittanza luminosa dei compositi può raggiungere più di 50% e la nebbia può raggiungere più di 85%. In base ai dati sperimentali ripetuti, la deviazione dei dati sperimentali ripetuti dei compositi preparati con il metodo masterbatch è piccola, il processo è relativamente stabile e la deviazione standard è compresa tra 0,311% e 2,132%.

Con l'aumento della concentrazione di masterbatch, la trasmittanza luminosa dei compositi con lo stesso contenuto di diffusione luminosa aumenta e la foschia diminuisce, il che è coerente con i dati sperimentali residui della combustione del masterbatch. La quantità di diffusore di luce persa nel processo di preparazione del masterbatch di diffusione della luce aumenta con l'aumentare della concentrazione di masterbatch e, più alta è la concentrazione di masterbatch, più polvere viene persa nel processo di preparazione, quindi la quantità di agente di osservazione della frutta persa dal masterbatch 50% è la maggiore. I compositi preparati presentano un'elevata trasmittanza luminosa e una bassa foschia, simile a quella riportata in letteratura.

4.5.3 Analisi delle proprietà meccaniche dei compositi a diffusione ottica KMP590.

1) Analisi delle proprietà di trazione.
La Figura 4.3 mostra la variazione della resistenza alla trazione dei compositi per fotodiffusione KMP590 preparati con diverse concentrazioni di masterbatch. Come si può vedere dalla figura, con l'aggiunta del diffusore di luce, la resistenza alla trazione del composito non subisce variazioni evidenti e non vi è alcuna differenza significativa tra il composito e il PC puro, il che è simile a quanto riportato in letteratura.

2) analisi delle prestazioni d'impatto.
La Figura 4. 4 mostra la variazione della resistenza all'urto dei compositi dopo aver riempito il PC con diverse concentrazioni di masterbatch di diffusione della luce. Come si può notare dalla figura, dopo l'aggiunta del masterbatch di fotodiffusione, il diffusore di luce ha un effetto minimo sulla resistenza all'urto del materiale e la proprietà d'urto del composito con fotodiffusione è simile a quella del PC puro, analogamente a quanto riportato in letteratura.

4.5.4. KMP590 Analisi dell'immagine SEM dei compositi a diffusione luminosa.
La Figura 4.5 mostra le immagini SEM dei compositi per fotodiffusione KMP590 preparati con diverse concentrazioni di masterbatches a _ (bot) 20wt%; bazav 30wt% e CRAV 50wt%. Dalla figura si evince che i compositi con un'alta concentrazione di masterbatch possono essere preparati con il metodo di riempimento del masterbatch; indipendentemente dai compositi preparati con masterbatch a bassa concentrazione o con masterbatch ad alta concentrazione PC/MkMP590-1.2, le particelle di diffusione della luce sono uniformemente disperse nei compositi in modo che i materiali abbiano buone proprietà ottiche, il che è simile a quanto riportato in letteratura.

4.5.5KMP590 Analisi delle proprietà termiche dei compositi a diffusione ottica

La termodinamica del campione è stata studiata mediante calorimetro a scansione differenziale TA DSC 822. La quantità di campione 8~10 mg è stata riscaldata a 600K alla velocità di riscaldamento di 10K/min, la storia termica è stata eliminata a temperatura costante per 5 minuti, quindi raffreddata a temperatura ambiente alla velocità di 10K/min e la variazione di entalpia durante il processo di raffreddamento è stata registrata.

La Fig. 4.6 mostra la curva di cristallizzazione non isoterma dei compositi per fotodiffusione. Dal diagramma si può notare che la Tg (temperatura di transizione vetrosa) delle plastiche diminuisce con l'aggiunta dell'agente di diffusione della luce, il che è simile a quanto riportato in letteratura. Poiché le particelle di agente di diffusione della luce contribuiscono al movimento dei segmenti di catena molecolare delle particelle di PC, la Tg diminuisce.

4.6 Sintesi del capitolo.
In questo capitolo, i compositi per fotodiffusione con diverse concentrazioni di masterbatch sono stati preparati con il metodo dell'aggiunta di masterbatch a doppia vite e le loro proprietà sono state studiate confrontando le proprietà dei compositi preparati con diverse concentrazioni di masterbatches. Le conclusioni sono le seguenti:

1. Tre concentrazioni di masterbatches per fotodiffusione (a) preparati da materie prime PC e KMP590. I compositi per la diffusione della luce sono stati preparati rispettivamente. A causa dell'aggiunta del diffusore di luce, la trasmittanza luminosa dei compositi è diminuita e la foschia è aumentata. Rispetto ai dati di deviazione sperimentale ripetuti dei materiali per la diffusione della luce KMP590 preparati con masterbatch 10wt% (Capitolo II), il processo dei compositi per la diffusione della luce preparati con masterbatch di tale concentrazione è risultato stabile e la deviazione standard è stata compresa tra 0,311% e 2,132%.

2. Attraverso l'esperimento di bruciatura dei residui di masterbatch, è emerso che la quantità di frutta persa durante la preparazione di masterbatch per fotodiffusione con una concentrazione di 50wt% era superiore a quella di 20wt%, 30wt% e 10wt% (Capitolo 2).

3. Attraverso l'analisi delle immagini SEM dei compositi per fotodiffusione preparati con diverse concentrazioni di masterbatch (20wt%, 30wt%, 50wt%).
Nella preparazione dei compositi con la concentrazione di masterbatch e masterbatch 10wt% (Capitolo 2), la dispersione delle particelle di agente di diffusione della luce è relativamente uniforme.

Attraverso l'analisi delle proprietà meccaniche dei compositi per fotodiffusione preparati con diverse concentrazioni di masterbatch, si è concluso che la resistenza alla trazione e la resistenza all'impatto dei compositi cambiano poco con l'aggiunta di KMP590.

5. Attraverso l'analisi delle proprietà meccaniche dei compositi a fotodiffusione preparati con diverse concentrazioni di masterbatch, è emerso che la Tg (temperatura di transizione vetrosa) della plastica diminuisce con l'aggiunta del diffusore di luce. Poiché le particelle dell'agente di diffusione della luce contribuiscono al movimento del segmento della catena molecolare delle particelle di PC, con conseguente diminuzione della Tg, si può notare che il PC riempito con diverse concentrazioni di masterbatch ha una diffusione e una dispersione della luce uniformi, le prestazioni del composito sono buone, il processo è stabile e l'errore di esperimenti ripetuti è piccolo. Il metodo masterbatch è stato adottato per evitare la polvere e rendere il processo produttivo più ecologico.