menusearch
amirkhizplast.ir

افزودنی های پلیمر- بخش دوم: پرکننده ها ,

۱۳۹۸/۴/۲۱ جمعه
(0)
(0)
افزودنی های پلیمر- بخش دوم: پرکننده ها
افزودنی های پلیمر- بخش دوم: پرکننده ها

پرکننده ها :

لفظ پرکننده ها معمولا به افزودنیهای جامد در یک پلیمر که خواص فیزیکی آن را اصلاح می کند اطلاق می شود.  پرکننده ها دو دسته هستند:

  1.  آنهایی که پلیمر را تقویت کرده و باعث بهبود خواص مکانیکی پلیمر می شود
  2. آنهایی که فقط حجمی از ماده را اشغال کرده تا از پلیمر کمتري در تهیه نمونه استفاده شود.

نوع سومی نیز وجود دارد که کمتر معمول است و آن پرکننده هایی هستند که در زمینه پخش شده تا هدایت الکتریکی نمونه پلیمري را بهبوددهند.

اضافه کردن تقویت کننده به پلیمر باعث تولید ماده مرکب (composite) می شود .مواد مرکب به دو دسته تقسیم می شوند:

  1. مواد مرکب با تقویت کننده هایی با کارایی بالا
  2. مواد مرکب با تقویت کننده هایی با کارایی پایین

در مواد مرکب با کارایی بالا، تقویت کننده به گونه اي در پلیمر جا می گیرد که خواص مکانیکی بهینه شود، مانند اضافه کردن الیاف شیشه بهرزین اپوکسی.در مواد مرکب با کارایی بالا تقویت کننده بین 50 تا 80 درصد حجمی ماده را تشکیل می دهداین مواد به صورت لایه اي یاتیوبی تهیه می شوند.در موادمرکب با کارایی پایین، تقویت کننده به اندازه اي کوچک است که به راحتی بتواند در زمینه پخش شودروشتولید این مواد مانند پلیمر خالص استالیاف شیشه خرد شده و یا ویسکر شده، الیاف چوب و غیره مثالهایی از این نوع تقویت کننده هستند.براي چسبندگی بیشتر بین پلیمر و تقویت کننده از عوامل جفت ساز(coupling agents) از قبیل سیلان ها و تیتان ها استفاده می کنند.

پرکننده ها(extender) به منظور کاهش هزینه قطعه به شکل پرکننده ذره اي اضافه به پلیمر می شوندمعمولترین آنها کربناتمعمولترین آنهاکربنات کلسیم، پودرسیلیکا، خاک رس و پودر چوب هستند.

تعدادی از انواع پرکننده ها که معمولا در صنعت پلیمر شناخته شده می باشند در نمودار زیر نشان داده شده اند :

پرکننده های ذره ای:

پرکننده های ذره ای به دو نوع پرکننده های خنثی و پرکننده های تقویتی تقسیم می شوند پرکننده هایی که به سبب کاهش هزینه به آمیزه های پلیمری افزوده می شوند را اصطلاحا پرکننده خنثی می گویند.

در استفاده از این پرکننده ها هرچه اندازه ذره ریزتر باشد ، خواصی مانند استحکام کششی ، مدول و سختی بالاتر خواهد بود . ذرات درشت تر سبب می شوند آمیزه نسبت به حالتی که فاقد پرکن است از استحکام کمتری برخوردار باشد ولی اگر اندازه ذره به حد کافی ریز باشد ، خواص گفته شده افزایش خواهند یافت (دست کم با استفاده از مقدار بهینه ی پرکن) و این پدیده به عنوان عامل تقویت کننده شناخته می شود.

طبیعت شیمیایی سطح می تواند تاثیر اساسی داشته باشد.پرکن های معدنی اغلب حاوی گروههای قطبی برای مثال گروههای هیدروکسیل برروی سطح بوده که به جای اتصال با پلیمر با آب جاذبه پیدا می کنند. به منظور اصلاح خاصیت خیس کنندگی پلیمرها در مقابل پرکن ها و طبعا دسترسی به محصولات بهتر ، پرکن های معدنی اغلب آماده سازی می شوند. برای مثال کربنات کلسیم با استئاریک اسید آماده سازی می شود به طوری که گروه اسیدی خودش را به ذرات پرکن چسبانده در حالی که زنجیر آلیفاتیک با پلیمر سازگار است. در حالت کلی تقویت به سه عامل بستگی دارد:

  1. ضریب مقداری (سطح کل پرکننده در واحد حجم که در تماس با پلیمر است.)
  2. ضریب شدت (فعالیت ویژه سطح مشترک پرکننده – پلیمر که سبب پیوند شیمیایی یا فیزیکی می شود.)
  3. ضریب هندسی مثل ساختار (تجمع) و تخلخل ذرات

 

  • پرکننده های لاستیکی :

از پرکننده های لاستیکی اغلب به منظور بهبود چقرمگی در ترموپلاستیک های آمورف استفاده می شود. که به دو نوع واکنش پذیر و واکنش ناپذیر تقسیم بندی می شوند. از نمونه های شناخته شده می توان SBR  و پلی بوتادین در استایرن و آکریلونیتریل بوتادین درPVC  و لاستیکهای اتیلن پروپیلن در پلی پروپیلن اشاره نمود.

  • رزین ها (پرکننده های پلاستیکی):

در صنعت لاستیک معمولا از رزین های مصنوعی (پلاستیک ها) به عنوان پرکننده استفاده می شود. مثلا رزین بوتادین استایرن حاوی دست کم 50 درصد استایرن است که به منظور تولید آمیزه هایی برای تولید کفی کفش با لاستیک آلیاژ می شوند.

رزین های فنولیکه در دمای فرایند از ویسکوزیته کمی برخوردار هستند، باعث افزایش جریان و فرایند پذیری آمیزه های لاستیکی می شوند و همزمان در حین واکنش ولکانیزاسیون لاستیک شبکه ای شده، محصول نسبتا سختی را به دست می دهند.

  • پرکننده های لیفی :

استفاده از پرکننده های لیفی نظیر خاک اره ،الیاف کوتاه آلی مصنوعی نظیر الیاف نایلون می تواند استحکام ضربه ای و نیز چقرمگی آمیزه های قالبگیری شده را بهبود بخشد. الیاف معدنی نظیر پنبه نسوز و الیاف شیشه نیز در ترموپلاستیک ها و ترموست ها در جایی که به ترتیب مقاومت گرمایی و استحکام مدنظر باشد،مورد استفاده قرار می گیرد.

پرکننده های لیفی اغلب به شکل لایه ای قرار داده می شوند. الیاف لیفی در مقایسه با پلاستیک هایی که در آن قرار داده می شوند،از مدول بالاتری برخوردارند. به طوری که وقتی سازه تولید شده با الیاف کشیده ، قسمت اعظم تنش وارده توسط لیف گرفته می شود. این امر موجب افزایش استحکام و مدول در مقایسه با پلاستیک اصلاح نشده میگردد.

از جمله معایب استفاده از پرکننده های لیفی این است که شفافیت را تحت تاثیر قرار می دهد و ممکن است ویسکوزیته پلیمر را در فرایند افزایش دهد. هرچه الیاف دارای طول بیشتری باشد باعث افزایش ویسکوزیته و به دنبال آن تقویت بیشتری در استحکام کامپوزیت نهایی دارد. استحکام ایجاد شده در کامپوزیت پلیمری الیاف دار به عوامل زیر بستگی دارد :

1- غلظت الیاف در شبکه

2- جهت آرایش الیاف

3-نسبت طول به قطر الیاف مورد استفاده

4-سازگاری الیاف با پلیمر

5-میزان استحکام و مدول الیاف نسبت به پلیمر اصلی

6-استحکام پلیمر پایه

از مهمترین الیاف پرکننده مورد استفاده در پلاستیک ها می توان به الیاف شیشه ، الیاف پلی استر، الیاف پلی وینیل الکل ، الیاف پلی اکریلونیتریل اشاره نمود. از دیگر پرکننده های لیفی الیاف کربن می باشد که کاربرد آن در ساخت کامپوزیت هایی با استحکام بالا و وزن کم در صنایع گوناگون می باشد.

 

منبع: شبکه آموزش ملی صنعت پلیمر

نظرات کاربران
*نام و نام خانوادگی
* پست الکترونیک
* متن پیام

بستن
*نام و نام خانوادگی
* پست الکترونیک
* متن پیام

0 نظر