وضعیت ورود
درحال حاضر شما وارد سایت نشده اید.
آمار بازدیدکنندگان
  • کاربران حاضر: 0
  • بازدید امروز: 614
  • بازدید ماه: 33,013
  • بازدید سال: 260,712
  • کل بازدیدکنند‌گان: 127,186
قیمت روز

آکریلونیتریل-بوتادین-استایرن (ABS)

انتخاب اصلاح‌کننده‌های ضربه برای پلیمرها

نیاز به استفاده از اصلاح کننده‌های ضربه

اصلاح کننده‌های ضربه برای بهبود دوام و چقرمگی انواع پلاستیک‌ها استفاده می‌شوند. با توجه به کاربرد استفاده نهایی و مقاومت ذاتی پلیمرها، فرمول‌ها نیاز به سطح متفاوتی از مقاومت ضربه را داشته که موارد مصرف عمومی تا ابر چقرمه را پوشش دهند.

اصلاح کننده‌های ضربه با کاربرد در مصارف عمومی

اصلاح مقاومت ضربه برای کاربردهای عمومی سطح کمی از مقاومت ضربه را پوشش می‌دهد، به عنوان مثال برای جلوگیری از آماده‌سازی قطعات قالب‌گیری‌ شده PA اعمال می‌شود. این به معنای مقاومت مطلوب ضربه در دمای اتاق است؛ اما هیچ الزامی را برای مقاومت ضربه در دمای پایین (زیر صفر) را در نظر نمی‌گیرد. برای بیش‌تر کاربردها مقدار کمی (کم‌تر از ۱۰%) از اطلاح کننده ضربه مورد نیاز است و اصلاح کننده ضربه لزوماً نباید دارای گروه‌های واکنشی باشد تا قابل قبول برای کاربرد مورد استفاده باشد.

اصلاح  مقاومت ضربه در دمای پایین

مقاومت ضربه در دمای پایین برای کاربردهایی که به سطح خاصی از انعطاف پذیری و مقاومت در برابر شکست در دماهای پایین نیاز دارند، لازم است. به عنوان مثال این مورد در بسیاری از لوازم از جمله لوازم خانگی کاربرد دارد. برای این منظور به مقدار اصلاح کننده‎ بین ۵% تا ۱۵% که غالباً واکنش پذیراند، نیاز است.

a

ابر چقرمه

چقرمگی بالا برای کاربردهایی که نباید قطعه تحت دمای ۳۰- تا ۴۰- و همچنین سرعت برخورد بالا دچار شکست شود. این نیاز تنها با مقدار بالای اصلاح کننده ضربه واکنشی (۲۰% تا ۲۵%) با دمای انتقال شیشه‌ای کم برآورده می‌شود. علاوه بر عمل‌کرد ضربه، این اصلاح کننده‌ها می‌توانند منجر به بهبود سایر مشخصات مواد نظیر شوند:

  • خواص نوری و کششی
  • مقاومت در برابر هوا
  • فرآیند پذیری
  • اشتعال پذیری
  • اعوجاج (تغییر شکل) گرمایی

اصلاح کننده‌های ضربه چگونه کار می‌کنند؟

خاصیت الاستومری یا لاستیکی اصلاح کننده‌های ضربه، انرژی ضربه را جذب یا تلف می‌کنند. اصلاح کننده‌های ضربه می‌توانند در حین پلیمریزاسیون داخل راکتور یا در مرحله‎‌ آمیزه سازی به عنوان افزودنی ترکیب شوند. دو ساز و کار عمل‌کرد آن‌ها عبارت اند از:

انتشار ترکچه

این اصل این است که اصلاح کننده‌ ضربه را در ماتریس شکننده پراکنده کنید؛ یک فاز میرایی که می‌تواند انرژی را جذب کرده و انتشار ترکچه را متوقف کند.

b

 

نوار برشی/ حفره‌زایی

ساز و کار دوم تشکیل نوارهای برشی اطراف ذره الاستومری است که انرژی تغییر شکل را جذب می‌کند. این مکانیزم همیشه با حفره‌زایی ذرات میراکننده (ظهور فضاهای خالی) است که انرژی را نیز جذب می‌کند. اگرچه که ایجاد نوارهای برشی بیش‌تر انرژی را جذب می‌کند.

c

 

برای کارآمد بودن فاز پراکنده باید دارای ویژگی‌های زیر باشد:

قابلیت میرایی: فاز الاستومری توصیه می‌شود. به طور کلی از مواد با دمای انتقال شیشه‌ای پایین و دارای بلورینگی کم استفاده می‌شود. دمای انتقال شیشه‌ای پایین برای چقرمگی در دمای پایین کاملاً لازم است. کوپلیمرهای پلی‌الفینی نامزد بسیار خوبی هستند.

چسبندگی خوب با فاز پیوسته: این پارامتر برای چقرمگی کارآمد واقعاً کلیدی است. عدم چسبندگی مناسب می‌تواند ترکچه‌های متعددی را ایجاد کند که تا زمان شکست گسترش یابند. چسبندگی مطلوب می‌تواند برهم‌کنش ویژه‌ای در سطح و واکنش پذیری را فراهم کند. سازگاری با تشکیل فصل مشترک کوپلیمرهای آمفیفیلیک باعث کاهش کشش سطحی و افزایش چسبندگی می‌شود. سازگاری پلیمر بر اندازه، نظم و پایداری پراکندگی تأثیر داشته که بر عمل‌کرد قطعه نهایی اثر مثبت می‌گذارد.

 

طبقه بندی فناوری‌های اصلاح کننده ضربه

۱٫اصلاح با پلی الفین‌های عامل دار شده

به منظور تأمین نیازهای صنعت، پلیمرهایی مانند پلی‌آمید، پلی‌استر، پلی وینیل کلراید یا پلاستیک‌های زیستی نیاز به مقاومت در برابر ضربه را دارند. در میان فناوری‌های موجود در بازار، اصلاح کننده‌های ضربه پلیمری که به عنوان پلیمرهای عامل دار شده‌ شناخته می‌شوند، طیف کاملی از عمل‌کرد چقرمگی را ارائه می‌دهند. از مصارف عمومی تا ابر چقرمگی در سیستم‌های مختلف پلیمری.

اصلاح ضربه با پلیمرهای مختلف

پلی آمید (PA)

طیف گسترده‌ای از اصلاح کننده‌های ضربه مبتنی بر کوپلیمرهای اتیلن (عامل دار شده یا نشده) یا یونومرها برای برآوردن نیازهای منحصر به فرد در PA6 و PA66  یا پلی‌آمید تقویت شده با شیشه در دسترس هستند. عمل‌کرد مقاومت در برابر ضربه پیشرو در صنعت:

  • مقاومت در برابر ضربه فوق العاده بالا (ابر چقرمه)
  • چقرمگی در دمای پایین
  • چقرمگی متوسط با کاهش هزینه

مزایای بیش‌تر:

  • جریان بهبود یافته برای بهره‌وری بالاتر
  • خصوصیات زیبایی ( سطح کلاس A رنگ‌پذیری عالی)
  • سطح پیوندزنی بالاتر برای بهبود کارایی در جهت کاهش هزینه
  • موافقت FDA برای تماس مستقیم با غذا

پلی استر (PET ,PBT)

در کاربرد مهندسی پلیمر یا ورق‌های ریخته گری، اصلاح کننده‌های ضربه پلیمری طیف گسترده‌ای از عمل‌کرد را ارائه می‌دهد که به شما امکان می‌دهد راه حل‌های متناسب با نیازهایتان را برآورده کند.

پلیمرهای مهندسی: برای کاربردهایی که بیش‌ترین تقاضا را دارند، برخی از اصلاح کننده‌های ضربه پلیمری مقاومت به ضربه‌ی فوق العاده را در پلیمرهای خالص و ترکیبات حاوی الیاف شیشه فراهم می‌کنند. با این حال در هنگام آمیزه‌کاری پلیمر مهندسی، PBT چالش اصلی افزایش مقاومت ضربه با حفظ خواص اصلی است. در میان طیف گسترده‌ای از پیشنهادات، اصلاح مقاومت ضربه ابزار ارزشمند و جدیدی را به آمیزه سازان جهت تطبیق خواص PBT برای کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی می‌دهد. همچنین می‌تواند برای سایر کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار گیرد.

کاربرد ورق‌های تخت: افزایش بهروه‌وری در حین دستیابی به خصوصیات استحکام در برابر ضربه در ورق‌های تخت ریخته‌گری شده یک چالش بسیار پیچیده است.

d

 

پلی وینیل کلراید (PVC)

بسته به نوع استفاده نهایی، انواع مختلف PVC برای دست‌یابی به اهداف عمل‌کردی مورد نظر به مواد اصلاح کننده‌ ضربه متفاوت نیاز دارند.

e

 

پلی پروپیلن (PP)

پلی پروپیان یک پیلمر نیمه بلورین است که  تعادل بسیار جذاب بین قیمت و کارایی و همچنین فرایند پذیری آسان را ارائه می‌دهد. با این حال PP برای برآوردن برخی از نیازهای صنعت، نیاز به بهبود مقاومت در ضربه در دمای محیط یا دماهای پایین دارد. اصلاح کننده‌های مقاومت به ضربه PP را در دمای اتاق یا دماهای پایین بهبود می‌بخشند. مجموعه گسترده‌ای از محصولات برای ارائه‌ یک راه حل منحصر به فرد و سفارشی در هر شرایط در دسترس است.

از مزیای بیشتر می‌توان به موارد زیر اشراره کرد:

  • افزایش پراکنش رنگدانه‌ها، الیاف شیشه و سایر مواد معدنی
  • بهبود سازگاری برای آلیاژسازی PP

آکریلونیتریل-بوتادین-استایرن (ABS)

ABS در سطح بین پلاستیک‌های مهندسی و موادی نظیر PS عمل می‌کنند. آن‌ها به طور گسترده در کاربردهایی نظیر کامپیوتر و بدنه‌ی چاپ‌گر، لوازم خانگی، تجهیزات باغبانی، قطعات خودرو و اسباب بازی استفاده می‌شوند. در حین استفاده از ترکیبات ABS چه استاندارد و چه بازیافتی با چقرمگی ضعیف رو به رو هستیم. اصلاح مقاومت ضرببه یک چالش بسیار پیچیده است که بسته به دمای مورد استفاده برای مصارف عمومی یک راه حل خاص وجود دارد.

از مزیای بیش‌تر می‌توان به موارد زیر اشراره کرد:

سازگاری بالا

قابلیت پراکنش بالا (امکان اصلاح حین فرآیند را فراهم می‌کند)

آمیزه‌های پلی‌کربنات (PC/ABS , PC/PBT)

الزامات مربوط به پلی کربنات با داشتن مقاومت ضربه عالی در دماهای پایین و در عین حال فرآیندپذیری مناسب، امکان تولید موثر قطعات و پروفیل‌های بسیار خاص مانند قطعات خودرویی تزریقی را فراهم می‌کند. بسته به پلیمر مورد استفاده برای اختلاط با PC و سطح چقرمگی لازم یک افزودنی خاص لازم است. در مقایسه با فناوری جایگزین مزایای بیش‌تری را می‌توان یافت:

قابلیت فرآیندپذیری بهتر به لطف کاهش ویسکوزیته مذاب

پایداری بهتر در برابر گرما و UV

ازدیاد طول بیش‌تر

انجام فرآیند بهتر به دلیل فرم گرانول به جای پودر

۲٫ اصلاح با استفاده از مواد هسته-پوسته

شماتیکی از یک اصلاح کننده‌ ضربه هسته-پوسته در زیر ارائه شده است.

f

 

این مواد معمولاً دارای هسته‌ الاستومری با دمای انتقال شیشه‌ای پایین مانند بیوتیل‌آکریلات یا بوتادین با پوسته پلی‌متیل‌متاکریلات (PMMA) هستند. از نمونه‌های اصلاح کننده‌ ضربه هسته-پوسته می‌توان به Paraloid از Dow chemical و Clearstrength از Arkema اشاره کرد. یکی از مزیت‌های اصلی ارائه شده در روی‌کرد اصلاح کننده ضربه هسته-پوسته، اندازه از پیش تعیین شده‌ ذرات است. با این حال اصلاح کننده‌ ضربه باید به طور مناسب در ماتریس پراکنده و بهم پیوند داده شود تا بر روی چقرمگی پلاستیک مهندسی مؤثر باشد. این اتصال می‌تواند به صورت برهم‌کنش فیزیکی پوسته با ماتریس یا واکنش شیمیایی حاصل شود. واضح‌ترین مسیر برای دست‌یابی به آن، ترکیب بخش‌های واکنش‌پذیر به داخل زنجیره‌های پوسته در حین ساخت توسط پلیمریزاسیون امولسیونی است. بنابراین آن قسمت واکنشی متعاقباً در حین فرآورش مذاب با ماتریس واکنش می‌دهد.

مقایسه اصلاح کننده‌های ضربه MBS در برابر آکریلیک

g

 

اصلاح کننده‌های هسته پوسته برای ایجاد اثر استثنایی در دماهای پایین در طیف وسیعی از پلاستیک‌های مهندسی مانند پلی کربنات، آلیاژهای پلی‌‌کربنات (PC/ABS، PC/PBT) و پلی استرها طراحی شده‌اند. اصلاح کننده‌های هسته-پوسته مقاومت به ضربه در دماهای پایین، رنگ‌پذیری و پایداری حرارتی را نسبت به آکریلیک‌های دیگر به پلی‌کربنات می‌دهد.

اصلاح کننده ضربه MBS در پلی کربنات

پلی‌کربنات با ویژگی‌های نظیر شفافیت، مقاومت عالی در برابر ضربه و توانایی مقاومت در دماهای بالا در طول عمر شناخته شده است. با این حال مقاومت شیمیایی کم پلی‌کربنات (در برابر بنزین) که موضوع مورد استفاده در خودرو است، مطرح می‌شود. محدودیت دیگر قالب‌گیری تزریقی گریدهای با ویسکوزیته بالاست به ویژه زمانی که مقاومت در برابر ضربه بالا مورد نیاز باشد. علاوه بر این به هنگام استفاده از رنگ‌دانه، پرکننده و سایر مواد افزودنی نظیر بازدارنده شعله سایر ویژگی‌های ذاتی نظیر مقاومت ضربه تحت تأثیر قرار می‌گیرد. پلی‌کربنات بازیافتی یک راه حل مقرون به صرفه برای آمیزه‌سازان است. اما مراحل بازیافت عمل‌کرد مکانیکی آن را کاهش می‌دهد و استفاده از اصلاح کننده ضربه را برای رسیدن به سطح عمل‌کرد مطلوب ضروری می‌کند.

as

 

اصلاح کننده‌های ضربه MBS در آمیزه‌های پلی کربنات (PC/ABS، PC/PBT)

برای تأمین نیازهای جدید بازار از جمله عمل‌کرد فنی و در نظر گرفتن قیمت، آمیزه‌سازان ترکیبات پلیمری را طراحی کرده‌اند تا تعادلی را میان ویژگی‌های ذاتی پلی‌کربنات و عمل‌کرد قیمتی ماتریس‌های ABS و PBT ایجاد کند. این آمیزه‌های پلیمری در مقایسه با پلی‌کربنات‌های مرسوم عمل‌کرد بالایی دارند. این ترکیبات کمک می‌کنند:

غلبه بر رفتار ضعیف و شکننده

به منظور بهبود رفتار جریان در کاربردهای مات پلی‌کربنات با ضربه‌پذیری بالا یک فاز لاستیکی مانند ABS ممکن است به ماتریس PC اضافه شود.

PC/ABS سریع‌ترین رشد را در بین آلیاژهای PC دارد که در آن ABS امکان تعادل بین مقاومت ضربه، سطح نهایی و جریان‌پذیری بالا جهت فرآیندپذیری بهتر را فراهم می‌کند. به عنوان یک اشکال آمیزه‌های PC/ABS اغلب استانداردهای جدید بازدارندگی شعله را ندارند. متداول‌ترین کاربرد نهایی آمیزه PC/ABS قطعات خودرو، تجهیزات اداری، کامپیوترها و تلفن‌های همراه است.

غلبه بر مقاومت شیمیایی پایین

پلی کربنات مقاومت شیمیایی بسیار کمی دارد؛ تماس با روغن و بنزین که عمل‌کرد بسیار مهمی در کاربردهای خودرویی است. به منظور غلبه بر این ضعف پلی‌کربنات و پلی‌استرهایی مانند PBT باهم مخلوط شده تا آلیاژی با مقاومت شیمیایی بالا به دست آید. که نتیجه‌ آن متأسفانه به دلیل ویژگی‌های ضعیف PBT، عمل‌کرد ضربه‌ای ضعیف است. اما وقتی نوبت به بازیافت می‌رسد، افزودن رنگدانه، پرکننده و بازدارنده‌های شعله باعث از دست رفتن چقرمگی اولیه می‌شوند.

aw

 

 اصلاح کننده ضربه MPS در پلی‌استرها

پلی‌استرهایی نظیر PBT و PET پلیمرهای نیمه بلورین هستند که عمل‌کرد بسیار جذابی مانند پایداری حرارتی بالا و مقاومت شیمیایی از خود نشان می‌دهند. از طرفی پلی‌استرها عمل‌کرد ضعیف ضربه در دماهای پایین را نشان می‌دهند، بنابراین اصلاح‌کننده ضربه مورد نیاز است. از پلی‌استرها اغلب در کاربردهای خودرویی مانند محفظه محرک برای شیشه بالابر برقی خودرو و محفظه هدایت هدایت نور استفاده می‌شود. همچنین از آن‌ها در بسیاری از وسایل خانگی، کاربردهای الکتریکی و پزشکی استفاده می‌شود. با این حال برای برآوردن برخی از نیازهای صنعت، این پلیمرها به بهبود عمل‌کرد ضربه در دمای پایین نیاز دارند. برای این کاربردها استفاده از اصلاح کننده ضربه بسیار مهم است.

po

 

۳٫ اصلاح با استفاده از TPE

ترموپلاستیک‌ الاستومرها به طور کلی به عنوان پلیمری تعریف می‌شوند که همانند ترموپلاستیک‌ها فرآیند می‌شوند اما دارای ویژگی‌های یک الاستومر رایج است.

برخی از TPE های تجاری:

  • بلاک کوپلیمرهای استایرینیک
  • پلی یورتان‌های الاستومری
  • کوپلی‌استر‌های ترموپلاستیک
  • پلی آمیدهای ترموپلاستیک

برای اینکه به عنوان یک ترموپلاستیک الاستومر طبقه بندی شوند باید دارای ویژگی‌های زیر باشند:

  • توانایی کش آمدن متوسط و به محض برطرف شدن تنش، بازگشت به چیزی نزدیک به شکل اصلی
  • قابلیت فرآیند کردن به صورت مذاب در دمای بالا
  • عدم خزش قابل توجه

برخی از نمونه محصولات TPE که اخیراً تولید و به صورت گسترده مورد استفاده قرار گرفته اند:

  • Arnitel® from DSM
  • Engage™from Dow Chemical
  • Hytrel® from DuPont, and
  • KRATON™from Kraton Polymers

n

 

TPE اغلب زمانی استفاده می‌شوند که الاستومرهای رایج نتوانند دامنه خصوصیات فیزیکی مورد نیاز محصول را فراهم کنند. بنابراین آن‌ها در برنامه‌های خاص و براساس نیاز نهایی استفاده می‌شوند. این نمونه‌ دیگری از الزامات قابل دستیابی به توازن بین مدول مناسب و خصوصیات ضربه در بین اصلاح کننده‎‌‌های ضربه پلاستیک‌های مهندسی است. این یک ویژگی است که برای همه‌ی روی‌کردهای تشریح شده مرتبط و مهم است.

۴٫ اصلاح با آمیزه‌‌های توده ( بالک) الاستومری

این روی‌کرد استفاده با اصلاح کننده ضربه هسته-پوسته متفاوت است زیرا اندازه فاز لاستیکی پراکنده شده به شرایط فرآیند استفاده شده بستگی دارد. این کار اجازه کنترل اندازه ذرات را در محصول اصلاح شده می‌د‌هد.

معایب استفاده از آمیزه‌های بالک الاستومری

یکی از بزرگ‌ترین معایب کاهش سختی بیش‌تر در مقایسه با اصلاح کننده‌های هسته-پوسته است. این بدان معنی است که اگر سختی برای کاربرد مورد نظر حیاتی و مهم باشد می‌بایست میزان الاستومر به طور مناسب تنظیم شود.

مثال: اصلاح PBT با استفاده از آمیزه‌های الاستومری

در این مورد شرایط فرآیند PBT – الاستومر بر اندازه ذرات الاستومر و از این رو بر اصلاح ضربه که حالص می‌شود اثر می‌گذارد. علاوه بر این ویسکوزیته نسبی اجزا بر مورفولوژی ترکیب نهایی تأثیر می‌گذارد. از آنجا که ویسکوزیته مذاب اربتاط مستقیمی با وزن مولکولی پلیمرها دارند، به همین خاطر وزن مولکولی فاکتور مهمی در تعریف تغییرات ضربه مشاهده شده هستند.

همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.

info@fara-ps.com 📧