Como é que as diferentes concentrações de masterbatch de PC afectam as propriedades dos compósitos?

Uma das vantagens da tecnologia de enchimento de masterbatch é que pode preparar masterbatch de alta concentração e é fácil de regular e controlar no processo de preparação. Os compósitos de difusão ótica foram preparados com diferentes concentrações de masterbatch, e os seus efeitos nas propriedades ópticas dos compósitos foram estudados. Neste capítulo, o KMP590 de tamanho de partícula 2,2um é utilizado como carga de PC, e o masterbatch de diferentes concentrações (20wt%, 30wt%, 50wt%) é preparado e comparado com o masterbatch de 10wt% (Capítulo 2). Os materiais difusores de luz com o mesmo teor de agente de difusão de luz são obtidos por composição com PC, respetivamente, e as propriedades ópticas e os desvios experimentais repetidos dos materiais são estudados.

4.1 Matérias-primas experimentais.
Os reagentes químicos necessários para a experiência são apresentados na Tabela 4.1.

Tabela 4.1 Materiais e reagentes

Quadro 4.2 Instrumentos e equipamentos

4.3 método de preparação da amostra.

4.3.1 preparação do masterbatch de fotodifusão com diferentes concentrações
Os componentes das matérias-primas foram pesados com exatidão de acordo com a percentagem-chave da fórmula do quadro 4.3. Depois de misturadas uniformemente, as matérias-primas foram adicionadas a uma extrusora de rosca dupla, arrefecidas e granuladas após a extrusão para preparar o masterbatch de difusão da luz (MKMP590). A temperatura da extrusora é regulada do seguinte modo Zona 1 230 °C, Zona 2 250 °C, Zona 3 250 °C, Zona 4 250 °C, Zona 5 260 °C.
A temperatura da sexta zona é de 260C, a temperatura da sétima zona é de 260C, a temperatura do molde é de 260C e a velocidade de rotação é de 80-500r/min.

Quadro 4.3 MKMP590 Fórmula experimental

Preparação de amostras de compósito de difusão de luz 4.3.2KMP590 de acordo com a tabela.

Os componentes das matérias-primas são ponderados de acordo com a percentagem de peso da fórmula do quadro 4.4. O policarbonato é totalmente misturado com o masterbatch de fotodifusão e, em seguida, adicionado à extrusora de rosca dupla para preparar as partículas compostas de difusão de luz (PC-MYKMP590-X, X é o conteúdo de difusão de luz, Y é o conteúdo de difusão de luz no masterbatch). A temperatura da extrusora é definida da seguinte forma: zona 1 temperatura 230C, zona 2 temperatura 250 °C, zona 3 temperatura 250 °C, zona 4 temperatura 250 °C, zona 5 temperatura 260C. A temperatura da sexta zona é de 260C, a temperatura da sétima zona é de 260C, a temperatura da matriz é de 260C e a velocidade de rotação é de 80-500r/min. As partículas são secas e depois injectadas numa ranhura de teste na máquina de moldagem por injeção. A temperatura da máquina de moldagem por injeção é definida da seguinte forma: a temperatura da primeira zona é de 335 °C, a temperatura da segunda zona é de 350 °C, a temperatura da terceira zona é de 350 °C e a temperatura da quarta zona é de 355 °C.

4.4 ensaios e caraterização.

4.4.1 diferentes concentrações de masterbatch de difusão da luz.
1) determinação dos resíduos de combustão.
Pesar com exatidão uma certa quantidade de masterbatch de difusão da luz, depois colocá-lo numa caixa de resistência, queimá-lo a 600 °C durante 4 horas e depois retirar o peso, de modo a determinar o resíduo de combustão.

Teor real = quantidade após a queima / quantidade antes da queima * 100%

4.4.2Material compósito de difusão da luz KMP590.
1. Ensaio ótico.
Utilizando o aparelho de teste de transmissão de luz/embaciamento (EEL57D), de acordo com o teste GB/T0-2008, o tamanho da amostra é 50mm*50mm*2mm, a fórmula é 2-1. 2-2

2. Ensaio de propriedades mecânicas.
O desempenho de arrancamento da amostra é testado de acordo com a norma ISO527-2, o tamanho da amostra é 170*10*4mm, a velocidade de arrancamento é 50mm percentil min; utilizando o testador de impacto (ZWICK Equipment Co., Ltd.), o desempenho de impacto é realizado de acordo com a norma ISO180, o tamanho da amostra é 80*10*4mm, a temperatura de teste é 23 °C, e a humidade relativa é 50%.

3. Caracterização da microestrutura.
É difícil planear a dispersão do difusor de diferenças ópticas na matriz de PC através do microscópio eletrónico de varrimento (SEM). Em primeiro lugar, a estria é congelada em azoto líquido durante cerca de 5 minutos, depois é partida manualmente, a secção transversal é cortada e colada à lâmina de vidro e o ouro é pulverizado para observação.

4.5 resultados e discussão.
4.5.1 Resultados dos ensaios de masterbatch de fotodifusão com diferentes concentrações.
Os dados experimentais residuais de queima do masterbatch de fotodifusão preparado são mostrados na Tabela 4.5. Portanto, pode ser visto a partir dos dados da tabela que a perda de difusor de luz na alta concentração de masterbatch de difusão de luz é maior, e o conteúdo do difusor de luz no masterbatch de fotodifusão M20KMP, M30KMP e M50KMP é 19.72wt%, 29.68wt%, e 48.46wt%, respetivamente, de modo que o difusor de luz no material de fotodifusão PC tem um conteúdo mais preciso.

4.5.2KMP590 Propriedades ópticas de compósitos de difusão de luz.

As três concentrações de masterbatch acima referidas foram adicionadas ao PC para obter compósitos de difusão de luz, repetir a experiência três vezes e fazer com que o conteúdo do difusor de luz na amostra final seja de 1,2wt. A Figura 4.1 mostra os dados do teste ótico dos compósitos de difusão de luz.

 4.1 mostra a alteração da transmitância da luz dos compósitos de difusão da luz preenchidos com PC com diferentes concentrações de masterbatch de difusão da luz. A Figura 4.2 mostra a mudança de neblina dos compósitos de fotodifusão preenchidos com PC com diferentes concentrações de masterbatch de difusão de luz. Como se pode ver na figura, após a adição do difusor de luz, a transmitância da luz dos compósitos pode atingir mais de 50%, e o nevoeiro pode atingir mais de 85%. De acordo com os dados experimentais repetidos, o desvio dos dados experimentais repetidos dos compósitos preparados pelo método masterbatch é pequeno, e o processo é relativamente estável, e o desvio padrão situa-se entre 0,311% e 2,132%.

Com o aumento da concentração do masterbatch, a transmitância da luz dos compósitos com o mesmo teor de difusão da luz aumenta e a neblina diminui, o que é consistente com os dados experimentais residuais da queima do masterbatch. A quantidade de difusor de luz perdida no processo de preparação do masterbatch de difusão de luz aumenta com o aumento da concentração do masterbatch, e quanto maior for a concentração do masterbatch, mais pó se perde no processo de preparação, pelo que a quantidade de agente de observação de fruta perdida pelo masterbatch 50% é a maior. Os compósitos preparados têm alta transmitância de luz e baixa opacidade, o que é semelhante ao da literatura.

4.5.3 Análise das propriedades mecânicas dos compósitos de difusão ótica KMP590.

1) Análise das propriedades de tração.
A Figura 4.3 mostra a alteração da resistência à tração dos compósitos de fotodifusão KMP590 preparados com diferentes concentrações de masterbatch. Como se pode ver na figura, com a adição de um difusor de luz, a resistência à tração do compósito não sofre alterações óbvias e não existe uma diferença significativa entre o compósito e o PC puro, o que é semelhante ao que se encontra na literatura.

2) análise do desempenho do impacto.
A Figura 4. 4 mostra a alteração da resistência ao impacto dos compósitos após o enchimento do PC com diferentes concentrações de masterbatch de difusão de luz. Como se pode ver na figura, após a adição do masterbatch de fotodifusão, o difusor de luz tem pouco efeito na resistência ao impacto do material, e a propriedade de impacto do compósito com fotodifusão é semelhante à do PC puro, semelhante à da literatura.

4.5.4. Análise de imagens SEM KMP590 de compósitos de difusão de luz.
A Figura 4.5 mostra as imagens SEM dos compósitos de fotodifusão KMP590 preparados com diferentes concentrações dos masterbatches a _ (bot) 20wt%; bazav 30wt% e CRAV 50wt%. Pode ser visto na figura que os compósitos com alta concentração de masterbatch podem ser preparados pelo método de enchimento de masterbatch; independentemente dos compósitos preparados por masterbatch de baixa concentração ou masterbatch de alta concentração PC/MkMP590-1.2, as partículas de difusão de luz estão uniformemente dispersas nos compósitos, de modo que os materiais têm boas propriedades ópticas, o que é semelhante ao da literatura.

4.5.5KMP590 Análise das propriedades térmicas dos compósitos de difusão ótica

A termodinâmica da amostra foi estudada pelo calorímetro de varrimento diferencial TA DSC 822. A quantidade de amostra 8~10mg foi aquecida a 600K à velocidade de aquecimento de 10K/min, o histórico de calor foi eliminado por temperatura constante 5min, e depois arrefecida até à sala à velocidade de 10K/min, e a alteração de entalpia durante o processo de arrefecimento foi registada.

A Fig. 4.6 mostra a curva de cristalização não isotérmica dos compósitos de fotodifusão. Pode ver-se no diagrama que a Tg (temperatura de transição vítrea) dos plásticos diminui com a adição do agente de difusão da luz, o que é semelhante ao que se encontra na literatura. Como as partículas do agente de difusão de luz contribuem para o movimento dos segmentos da cadeia molecular das partículas de PC, a Tg diminui.

4.6 Resumo do presente capítulo.
Neste capítulo, os compósitos de fotodifusão com diferentes concentrações de masterbatch foram preparados pelo método de adição de masterbatch de parafuso duplo, e as suas propriedades foram estudadas através da comparação das propriedades dos compósitos preparados com diferentes concentrações de masterbatches. Foram obtidas as seguintes conclusões:

1. Três concentrações de masterbatches de fotodifusão (a) preparados a partir de matérias-primas de PC e KMP590. Os compósitos de difusão de luz foram preparados respetivamente. Devido à adição do difusor de luz, a transmitância da luz dos compósitos diminuiu e a névoa aumentou. Em comparação com os dados de desvios experimentais repetidos dos materiais de difusão da luz KMP590 preparados com o masterbatch 10wt% (Capítulo II), o processo dos compósitos de difusão da luz preparados com o masterbatch dessa concentração foi estável, e o desvio padrão situou-se entre 0,311% e 2,132%.

2. Através da experiência de queima de resíduos do masterbatch, verificou-se que a quantidade de fruta perdida durante a preparação do masterbatch de fotodifusão com uma concentração de 50wt% era superior à de 20wt%, 30wt% e 10wt% (Capítulo 2).

3. Através da análise da imagem SEM dos compósitos de fotodifusão preparados com diferentes concentrações de masterbatch, (20wt%, 30wt%, 50wt%).
Na preparação de compósitos com a concentração de masterbatch e masterbatch 10wt% (Capítulo 2), a dispersão das partículas do agente de difusão da luz é relativamente uniforme.

Através da análise das propriedades mecânicas dos compósitos de fotodifusão preparados com diferentes concentrações de masterbatch, conclui-se que a resistência à tração e a resistência ao impacto dos compósitos pouco se alteram com a adição de KMP590.

5. Através da análise das propriedades mecânicas dos compósitos de fotodifusão preparados com diferentes concentrações de masterbatch, verifica-se que a Tg (temperatura de transição vítrea) dos plásticos diminui com a adição do difusor de luz. Uma vez que as partículas do agente de difusão da luz contribuem para o movimento do segmento da cadeia molecular das partículas de PC, resultando na diminuição da Tg, pode verificar-se que o PC preenchido com diferentes concentrações de masterbatch tem uma difusão e dispersão uniforme da luz, o desempenho do compósito é bom, o processo é estável e o erro das experiências repetidas é pequeno. O método masterbatch é adotado para evitar o pó de pó e tornar o processo de produção mais amigo do ambiente.