Jak technologia procesu wpływa na właściwości kompozytów poliwęglanowych?

Technologia kompozytowa jest ważną technologią opracowaną w dziedzinie modyfikacji polimerów w ostatnich latach. Dodanie rozpraszacza światła do matrycy polimerowej poprzez różne procesy przetwarzania będzie miało wpływ na właściwości materiałów. Ponadto w rzeczywistej produkcji oczywiste jest, że koszty zostaną znacznie zwiększone przy użyciu metody bezpośredniego dodawania do przygotowania kompozytów. Dlatego badanie wpływu różnych procesów przetwarzania na właściwości kompozytów może osiągnąć cel poprawy właściwości materiałów i zmniejszenia kosztów. W niniejszym artykule jako wypełniacz PC zastosowano KMP590 o wielkości cząstek 2,2um, a wpływ różnych procesów przetwarzania na właściwości optyczne i mikromorfologię kompozytów badano poprzez zmianę różnych procesów przetwarzania i porównanie z metodą przedmieszki dwuślimakowej.

3.1 Materiały i sprzęt doświadczalny

3.2 Przyrządy i wyposażenie

Piec elektrotermiczny, wytłaczarka dwuślimakowa, granulator tworzyw sztucznych, wtryskarka tworzyw sztucznych, tester przepuszczalności światła/mgły, wytłaczarka jednoślimakowa, młynek, elektrooptyczna waga analityczna

2 przygotowanie próbki

Metoda bezpośredniego dodawania: bezpośrednio umieścić mieszaninę PC i fotodyfuzora w wytłaczarce dwuślimakowej w celu przygotowania cząstek (PC-kmp590-d-x, PC-kmp590-ti-d-x, X to zawartość dodanego fotodyfuzora, zawartość Tio2 jest niezmieniona, wynosi 0.05% przez cały czas, proces wytłaczania, temperatura jednej strefy wynosi 210 ° C, temperatura dwóch stref wynosi 230 ° C, temperatura trzech stref wynosi 240 ° C, temperatura czterech stref wynosi 240 ° C, temperatura pięciu stref wynosi 240 ° C.

240 °C, temperatura 6 strefy 240 °C, temperatura 7 strefy 250 °C, prędkość obrotowa 100-500 obr/min. Po wysuszeniu cząstek proces wtrysku jest testowany na wtryskarce. Temperatura wtryskarki jest ustawiona na 315 ° C w strefie 1, 320 ° C w strefie 2, 320 ° C w strefie 3 i 325 ° C w strefie 4. Po zakończeniu formowania wtryskowego wielowypust jest testowany pod kątem wydajności.

Metoda przedmieszki jednoślimakowej: dokładne ważenie każdego składu surowcowego zgodnie z procentem wagowym, po całkowitym wymieszaniu poliwęglanu i lekkiego dyfuzora (1:10), dodanie mieszalnika, mieszanie przez 8 minut, chłodzenie, kruszenie za pomocą kruszarki w celu przygotowania lekkiego dyfuzyjnego przedmieszki MKMP590, mieszalnik wewnętrzny jest ustawiony na 230 ° C w strefie pierwszej, 240 ° C w strefie drugiej i 250 ° C w strefie trzeciej. Dokładnie odważono każdy skład surowcowy zgodnie z procentem wagowym wzoru przedstawionego w tabeli 3.3, cząstki kompozytowe PC-MKMP590-X przygotowano przez zmieszanie poliwęglanu i lekkiej dyfuzyjnej przedmieszki w wytłaczarce jednoślimakowej. Temperaturę wytłaczarki ustawiono na 230 ° C w 41 obszarach, temperatura drugiej strefy wynosi 250 ° C, temperatura trzeciej strefy wynosi 250 ° C, temperatura czwartej strefy wynosi 250 ° C, temperatura piątej strefy wynosi 260 ° C, temperatura szóstej strefy wynosi 260 ° C, temperatura siódmej strefy wynosi 260 ° C, temperatura głowicy matrycy wynosi 260 ° C, prędkość obrotowa wynosi 80-500 obr / min. Po wysuszeniu cząstki są wtryskiwane do wtryskarki w celu utworzenia paska próbki testowej. Temperatura wtryskarki jest ustawiona na 335 ° C w strefie 1, 350 ° C w strefie 2, 350 ° C w strefie 3 i 355 ° C w strefie 4. Po zakończeniu formowania wtryskowego wielowypust jest testowany pod kątem wydajności.

Tabela 3.3 Wzór eksperymentalny kompozytu PC/KMP590

3.3 testowanie i charakterystyka.
1. Test optyczny.
Przy użyciu testera przepuszczalności światła (EEL57D, Shanghai Precision Instrument Co., Ltd.), test zgodnie z GB/T0-2008, rozmiar próbki 50mm X 50mm X2mm, wzór patrz 2-1 ~ 2-2.

2. Charakterystyka mikrostruktury.
Zachowanie dyspersji środka rozpraszającego światło w matrycy PC obserwowano za pomocą skaningowego mikroskopu elektronowego. Splajny były chłodzone w ciekłym azocie przez około 5 minut, a następnie ręcznie hartowane, przekrój został odcięty i przyklejony do szklanych szkiełek, a następnie obserwowany po napyleniu złotem.

3. Test pozostałości po spaleniu

Dokładne zważenie określonej ilości przedmieszki rozpraszającej światło, a następnie umieszczenie w piecu oporowym typu skrzynkowego, spalanie w temperaturze 600 °C przez 4 godziny po zważeniu, określając w ten sposób pozostałość po spaleniu.

Rzeczywista zawartość% = ilość po spaleniu/ilość przed spaleniem * 100%

4. Analiza odchyleń.
Odchylenie danych ogólnych można podzielić na odchylenie średnie i odchylenie standardowe. Średnie odchylenie jest również znane jako odchylenie średniej arytmetycznej, a jego wyrażenie jest następujące:

We wzorze, D jest średnim odchyleniem, x jest wartością dowolnego zmierzonego wyniku, x jest średnią wartością N zmierzonych wyników. Łatwo jest użyć średniego odchylenia do wyrażenia precyzji, ale duże odchylenie nie może uzyskać właściwej odpowiedzi.

Odchylenie standardowe jest bardziej czułe niż średnie odchylenie, aby odzwierciedlić istnienie dużego odchylenia, więc może lepiej odzwierciedlać precyzję pomiaru:

We wzorze, S jest odchyleniem standardowym, x jest wartością dowolnego wyniku pomiaru, a x jest średnią wartością z N pomiarów.

3.4 Wyniki i dyskusja

3.4.1 Tabela 3.4 Dane eksperymentalne kalcynowanej pozostałości masterbatcha

Tabela 3.4 Dane eksperymentalne pozostałości po zapłonie przedmieszki rozpraszającej światło przygotowanej przez mieszalnik wewnętrzny. Jak widać na wykresie, rzeczywista proporcja dyfuzora światła w przedmieszce z dyfuzorem światła jest zbliżona do proporcji teoretycznej (zakres błędu jest mniejszy niż 0,6%). Zawartość fotodyfuzora w przedmieszce MKMP590 wynosi 9,51 wt%, co sprawia, że zawartość fotodyfuzora w fotodyfuzorze PC jest dokładniejsza.

Analiza właściwości optycznych kompozytów z dyfuzją optyczną 3.4.2

Rys. 3.1, rys. 3.2, rys. 3.3 i rys. 3.4 przedstawiają transmitancję i analizę mgły kompozytu KMP590, KMP590/Tio2 przygotowanego metodą bezpośredniego dodawania.

Rys. 3.3 pokazuje, że Przepuszczalność kompozytu zmniejsza się wraz ze wzrostem zawartości KMP590. Gdy zawartość KMP590 wynosi 2,0%, transmitancja wynosi 55,4%. Średnie odchylenie powtarzanych eksperymentów wynosi od 2,467% do 3,789%, odchylenie standardowe waha się od 3,504% do 4,526%. Jak widać na rys. 3.4, wraz ze wzrostem zawartości KMP590, mgła kompozytu wzrasta. Gdy zawartość KMP590 osiąga 2,0%, mgła wynosi 90,8%, a średnie odchylenie powtarzanych eksperymentów wynosi od 2,072% do 3,453%, odchylenie standardowe waha się od 3,204% do 4,532. Powtarzające się dane eksperymentalne wykazały, że proces bezpośredniego dodawania był niestabilny, odchylenie liczby powtórzeń było duże, średnie odchylenie i odchylenie standardowe były znacznie większe niż w przypadku procesu dwuślimakowego Masterbatch, który wynosił około 2,00% więcej.

Rysunki 3.5 i 3.6 pokazują analiza przepuszczalności i zamglenia kompozytu rozpraszającego światło przygotowanego metodą jednoślimakowej przedmieszki

Jak pokazano na rysunku 3.5Wraz ze wzrostem zawartości KMP590 przepuszczalność światła kompozytu spada. Gdy zawartość KMP590 osiągnie 2,0%, przepuszczalność światła wynosi 54,9%. Średnie odchylenie powtarzanych eksperymentów wynosi 0,817%-2,789%, a odchylenie standardowe wynosi 0,992%-3,542%. Jak widać na rysunku 3.6, wraz ze wzrostem zawartości KMP590, zamglenie kompozytu wzrasta. Gdy zawartość KMP590 osiąga 2,0%, zamglenie wynosi 91,8%. Średnie odchylenie powtarzanych eksperymentów wynosi 0,887% 1,241%, a odchylenie standardowe wynosi 1,064% 1,741%. Powtarzające się dane eksperymentalne pokazują, że stabilność procesu metody jednoślimakowej przedmieszki jest dobra, a średnie odchylenie i odchylenie standardowe powtarzanych danych są nieco gorsze niż w przypadku metody przetwarzania przedmieszki dwuślimakowej, która jest o około 1,00% większa niż w przypadku metody przetwarzania przedmieszki dwuślimakowej.

3.4.3 Analiza obrazu SEM optycznych kompozytów dyfuzyjnych.
To, czy dyfuzor optyczny jest równomiernie rozproszony w matrycy PC, jest jednym z ważnych czynników wpływających na właściwości optyczne kompozytów PC. Przeanalizowano obrazy SEM kompozytów dyfuzyjnych przygotowanych w różnych procesach przetwarzania.

SEM przekroju poprzecznego kompozytów przygotowanych w różnych procesach przetwarzania pokazano na rysunku 3.6. Na rysunku widać, że środek dyfuzyjny światła jest równomiernie rozproszony w matrycy PC, a kształt środka dyfuzyjnego światła pozostaje nienaruszony, gdy przedmieszka przygotowana w mechanizmie gęstego mieszania jest połączona z PC, podczas gdy obraz SEM kompozytu przygotowanego metodą bezpośredniego dodawania pokazuje, że środek dyfuzyjny światła nie jest dobrze rozproszony w matrycy PC, a środek dyfuzyjny światła ma zjawisko aglomeracji, co jest podobne do tego w literaturze.

3.5 Podsumowanie niniejszego rozdziału.
W tym rozdziale omówiono wpływ różnych procesów przetwarzania na właściwości kompozytów. Właściwości optyczne i stabilność procesu trzech rodzajów kompozytów badano metodą bezpośredniego dodawania, metodą przedmieszki jednoślimakowej i metodą przedmieszki dwuślimakowej.

1. Dla kompozytów rozpraszających światło przygotowanych metodą bezpośredniego dodawaniaWraz ze wzrostem dawki dyfuzji światła przepuszczalność światła kompozytów spadła do 56,5%, a zamglenie wzrosło do 90,2%. Z powtarzających się danych eksperymentalnych wynika, że proces bezpośredniego dodawania jest bardzo niestabilny, a odchylenie danych jest duże. Odchylenie standardowe wynosi od 2,509% do 4,532%. Dzięki analizie SEM kompozytów stwierdzono, że środek rozpraszający światło nie jest dobrze rozproszony w matrycy PC i występuje zjawisko aglomeracji.

2. Przepuszczalność światła kompozytów spadła do 54,9%, a mgła wzrosła do 91,8% wraz ze wzrostem dawki rozpraszającej światłoStabilność procesu kompozytów metodą jednoślimakową Masterbatch była dobra, odchylenie standardowe wynosi od 0,922% do 3,542%. Dzięki analizie SEM kompozytu stwierdzono, że dyspersja dyfuzora światła w matrycy PC była dobra, kształt dyfuzora światła był dobry i nie było aglomeracji.

W porównaniu z materiałem kompozytowym przygotowanym metodą przedmieszki dwuślimakowej, odchylenie standardowe powtarzanego eksperymentu metody przedmieszki dwuślimakowej wynosi od 0,265% do 2,469%, metody przedmieszki jednoślimakowej wynosi od 0,992% do 3,542%, a metody bezpośredniej wynosi od 2,509% do 4,532%. Ostatecznie stwierdzono, że spośród trzech procesów przetwarzania, odchylenie metody dwuślimakowej jest najmniejsze, a proces jest najbardziej stabilny.