Como é que a tecnologia de processo afecta as propriedades dos compósitos de policarbonato?

A tecnologia de compósitos é uma importante tecnologia desenvolvida no domínio da modificação de polímeros nos últimos anos. A adição de um difusor de luz à matriz polimérica através de diferentes processos de processamento terá um impacto nas propriedades dos materiais. Além disso, na produção real, é óbvio que o custo aumentará consideravelmente se for utilizado o método de adição direta para preparar os compósitos. Por conseguinte, o estudo dos efeitos de diferentes processos de processamento nas propriedades dos compósitos pode atingir o objetivo de melhorar as propriedades dos materiais e reduzir o custo. Neste trabalho, o KMP590 de 2,2um de tamanho de partícula foi utilizado como carga de PC, e os efeitos de diferentes processos de processamento nas propriedades ópticas e na micro-morfologia dos compósitos foram estudados alterando diferentes processos de processamento e comparando com o método de masterbatch de parafuso duplo.

3.1 materiais e equipamentos experimentais

3.2 Instrumentos e equipamentos

Forno eletrotérmico, extrusora de parafuso duplo, granulador de plástico, máquina de moldagem por injeção de plástico, teste de transmissão de luz/nevoeiro, extrusora de parafuso único, triturador, balança analítica electro-ótica

2 preparação da amostra

Método de adição direta: colocar diretamente a mistura de PC e foto-difusor na extrusora de parafuso duplo para preparar as partículas (PC-kmp590-d-x, PC-kmp590-ti-d-x, X é o conteúdo do foto-difusor adicionado, o conteúdo de Tio2 é inalterado, é 0.05% todo o tempo, processo de extrusão, a temperatura de uma zona é de 210 ° C, a temperatura de duas zonas é de 230 ° C, a temperatura de três zonas é de 240 ° C, a temperatura de quatro zonas é de 240 ° C, a temperatura de cinco zonas é de 240 ° C

240 °C, temperatura da 6ª zona 240 °C, temperatura da 7ª zona 250 °C, velocidade de rotação 100-500 r/min. Depois de as partículas estarem secas, o processo de injeção é testado na máquina de moldagem por injeção. A temperatura da máquina de moldagem por injeção é fixada em 315 ° C na zona 1, 320 ° C na zona 2, 320 ° C na zona 3 e 325 ° C na zona 4. Após a conclusão da moldagem por injeção, a estria é testada quanto ao seu desempenho.

Método de masterbatch de parafuso único: pesar com precisão cada composição de matéria-prima de acordo com a percentagem de peso, depois de misturar completamente o policarbonato e o difusor de luz (1:10), adicionar o misturador, misturar durante 8 minutos, arrefecer, triturar com o triturador para preparar o masterbatch difusível de luz MKMP590, o misturador interno é regulado para 230 °C na zona um, 240 °C na zona dois e 250 °C na zona três. Pesando com precisão cada composição de matéria-prima de acordo com a percentagem de peso da fórmula indicada no quadro 3.3, as partículas compósitas PC-MKMP590-X foram preparadas misturando policarbonato e masterbatch difusível leve numa extrusora de parafuso único. A temperatura da extrusora foi fixada em 230 °C em 41 regiões, a temperatura da segunda zona é de 250 ° C, a temperatura da terceira zona é de 250 ° C, a temperatura da quarta zona é de 250 ° C, a temperatura da quinta zona é de 260 ° C, a temperatura da sexta zona é de 260 ° C, a temperatura da sétima zona é de 260 ° C, a temperatura da cabeça da matriz é de 260 ° C, a velocidade de rotação é de 80-500 r/min. Depois de as partículas estarem secas, são injectadas na máquina de moldagem por injeção para formar a tira de amostra de ensaio. A temperatura da máquina de moldagem por injeção é definida como 335 ° C na zona 1, 350 ° C na zona 2, 350 ° C na zona 3 e 355 ° C na zona 4. Após a conclusão da moldagem por injeção, a estria é testada quanto ao seu desempenho.

Tabela 3.3 Fórmula experimental do compósito PC/KMP590

3.3 ensaios e caraterização.
1. Ensaio ótico.
Utilizando um aparelho de teste de transmissão de luz/embaciamento (EEL57D, Shanghai Precision instrument Co., Ltd.), teste de acordo com GB/T0-2008, tamanho da amostra 50mm X 50mm X2mm, fórmula ver 2-1 ~ 2-2.

2. Caracterização da microestrutura.
O comportamento de dispersão do agente de difusão da luz na matriz de PC foi observado por microscópio eletrónico de varrimento. As estrias foram arrefecidas em azoto líquido durante cerca de 5 minutos e, em seguida, temperadas manualmente, a secção transversal foi cortada e colada às lâminas de vidro, sendo depois observada após a pulverização de ouro.

3. Ensaio de resíduos de queimaduras

Pesar com exatidão uma certa quantidade de masterbatch de difusão da luz e, em seguida, colocar no forno de resistência do tipo caixa, queimando a 600 °C durante 4 horas após a pesagem, determinando assim o resíduo de combustão.

Conteúdo real% = quantidade após a incineração/quantidade antes da incineração * 100%

4. Análise dos desvios.
O desvio dos dados gerais pode ser dividido em desvio médio e desvio padrão. O desvio médio é também conhecido como desvio médio aritmético, e a sua expressão é a seguinte:

Na fórmula, D é o desvio médio, x é o valor de quaisquer resultados medidos, x é o valor médio de N resultados medidos. É simples utilizar o desvio médio para exprimir a precisão, mas um desvio grande não permite obter uma resposta correta.

O desvio-padrão é mais sensível do que o desvio médio para refletir a existência de um grande desvio, pelo que pode refletir melhor a precisão da medição:

Na fórmula, S é o desvio padrão, x é o valor de qualquer resultado de medição e x é o valor médio de N medições.

3.4 resultados e discussão

3.4.1 Quadro 3.4 Dados experimentais do resíduo calcinado do masterbatch

Tabela 3.4 dados experimentais do resíduo de ignição do masterbatch de difusão da luz preparado pelo misturador interno. Como se pode ver no diagrama, a proporção real do difusor de luz no masterbatch de difusão de luz está próxima da proporção teórica (o intervalo de erro é inferior a 0,6%). O teor de foto-difusor no masterbatch MKMP590 é de 9,51 wt%, o que torna o teor de foto-difusor no foto-difusor PC mais exato.

Análise das propriedades ópticas de 3.4.2 compósitos de difusão ótica

Fig. 3.1, fig. 3.2, fig. 3.3 e fig. 3.4 são a análise da transmitância e da névoa do compósito de difusão de luz KMP590, KMP590/Tio2 preparado pelo método de adição direta.

A Fig. 3.3 mostra que a transmitância do compósito diminui com o aumento do teor de KMP590. Quando o conteúdo de KMP590 é de 2,0%, a transmitância é de 55,4%. O desvio médio das experiências repetidas situa-se entre 2,467% e 3,789%, o desvio padrão varia entre 3,504% e 4,526%. Como pode ser visto na Fig. 3.4, com o aumento do conteúdo de KMP590, a névoa do compósito aumenta. Quando o teor de KMP590 atinge 2,0%, a névoa é de 90,8% e o desvio médio das experiências repetidas situa-se entre 2,072% e 3,453%, o desvio padrão varia entre 3,204% e 4,532. Os dados experimentais repetidos mostraram que o processo de adição direta era instável, o desvio do número de repetições era grande, o desvio médio e o desvio padrão eram muito superiores aos do processo Masterbatch de duplo parafuso, que era cerca de 2,00% mais.

As figuras 3.5 e 3.6 mostram a análise da transmitância e da opacidade do compósito de difusão da luz preparado pelo método de masterbatch de parafuso único

Como mostra a figura 3.5Com o aumento do teor de KMP590, a transmitância da luz do compósito diminui. Quando o teor de KMP590 atinge 2,0%, a transmitância da luz é de 54,9%. O desvio médio das experiências repetidas é de 0,817%-2,789%, e o desvio padrão é de 0,992%-3,542%. Como se pode ver na figura 3.6, com o aumento do teor de KMP590, a opacidade do compósito aumenta. Quando o teor de KMP590 atinge 2,0%, a opacidade é de 91,8%. O desvio médio das experiências repetidas é de 0,887% 1,241%, e o desvio padrão é de 1,064% 1,741%. Os dados experimentais repetidos mostram que a estabilidade do processo do método de masterbatch de parafuso único é boa, e o desvio médio e o desvio padrão dos dados repetidos são ligeiramente piores do que os do método de processamento de masterbatch de parafuso duplo, que é cerca de 1,00% mais do que o do método de processamento de masterbatch de parafuso duplo.

3.4.3 Análise de imagens SEM de compósitos de difusão ótica.
O facto de o difusor ótico estar uniformemente disperso na matriz de PC é um dos factores importantes que afectam as propriedades ópticas dos compósitos de PC. Foram analisadas as imagens SEM de compósitos de difusão de luz preparados por diferentes processos de processamento.

O SEM da secção transversal dos compósitos preparados por diferentes processos de processamento é apresentado na figura 3.6. Pode ver-se na figura que o agente de difusão da luz está uniformemente disperso na matriz de PC e que a forma do agente de difusão da luz se mantém intacta quando o masterbatch preparado pelo mecanismo de mistura densa é composto com PC, enquanto a imagem SEM do compósito preparado pelo método de adição direta mostra que o agente de difusão da luz não está bem disperso na matriz de PC e que o agente de difusão da luz tem um fenómeno de aglomeração, que é semelhante ao da literatura.

3.5 Resumo do presente capítulo.
Neste capítulo, foram discutidos os efeitos de diferentes processos de processamento nas propriedades dos compósitos. As propriedades ópticas e a estabilidade do processo dos três tipos de compósitos foram estudadas através do método de adição direta, do método de masterbatch de parafuso único e do método de masterbatch de parafuso duplo.

1. Para os compósitos de difusão de luz preparados pelo método de adição diretaCom o aumento da dose de difusão da luz, a transmitância da luz dos compósitos diminuiu para 56,5%, e a névoa aumentou para 90,2%. A partir dos dados experimentais repetidos, o processo de adição direta é muito instável e o desvio dos dados é grande. O desvio padrão situa-se entre 2,509% e 4,532%. Através da análise SEM dos compósitos, verifica-se que o agente de difusão de luz não está bem disperso na matriz de PC, e há um fenómeno de aglomeração.

2. A transmitância da luz dos compósitos diminuiu para 54,9% e o nevoeiro aumentou para 91,8% com o aumento da dose de difusividade da luze a estabilidade do processo dos compósitos pelo método Masterbatch de parafuso único foi boa, o desvio padrão situa-se entre 0,922% e 3,542%. Através da análise SEM do compósito, verificou-se que a dispersão do difusor de luz na matriz de PC era boa, a forma do difusor de luz era boa e não havia aglomeração.

Em comparação com o material compósito preparado pelo método de masterbatch de parafuso duplo, o desvio padrão da experiência repetida do método de enchimento de lote mestre de parafuso duplo situa-se entre 0,265% e 2,469%, e o do método de enchimento de lote mestre de parafuso único situa-se entre 0,992% e 3,542%, e o do método direto situa-se entre 2,509% e 4,532%. Por fim, conclui-se que, entre os três processos de processamento, o desvio do método de masterbatch de parafuso duplo é o mais pequeno e o processo é o mais estável.