Jak zlepšit mechanické vlastnosti plněného plastu #Plastový granulát #Plastový extruder #Peletizace elastomerů

Přidání plniv může vést k pozitivním změnám mechanických vlastností matricové pryskyřice, ale může mít i nepříznivé účinky. Mezi mechanické vlastnosti plněných plastů patří zejména modul pružnosti, pevnost v tahu, prodloužení, rázová houževnatost, pevnost v ohybu atd.

Elastický modul

Modul pružnosti pryskyřice je obecně nízký. Dokonce i polyester a polyamid s vyšším modulem pružnosti mají pouze 2.5 % až 10 % modulu pružnosti kovu. Modul pružnosti plniv je mnohonásobně větší než modul pružnosti... polymery, takže přidání plniv zvýší modul pružnosti plněných plastů.

Obecně řečeno, plniva s velkými částicemi méně zvyšují modul pružnosti plnicího systému. Pokud jsou však vertikální a horizontální rozměry částic plniva relativně velké, jako například u vločkových a vláknitých plniv, modul pružnosti plnicího systému se výrazně zvýší.

Pevnost v tahu

V plněných plastech je plnivo dispergovaná fáze, která je rozdělena na spojitou fázi složenou z matricové pryskyřice. Plocha matricové pryskyřice na silové části musí být menší než u materiálu složeného z čisté pryskyřice. Působením vnější síly se matricová pryskyřice snadno oddělí od povrchu částic plniva. Dochází k odtržení, takže pevnost v tahu plněného plastu je nižší než u systému čisté pryskyřice.

Působením tahového napětí se matrice odtrhává od povrchu částic plniva a vytvářejí se drobné dutiny. Vzduch v dutinách má odlišný index lomu od okolního materiálu a barva materiálu se jeví bělejší než původní materiál, což je jev bělení v důsledku napětí. Čím větší je velikost částic plniva, tím menší je pravděpodobnost, že se částice deformují spolu s matriční pryskyřicí, a tím zřetelnější bude jev bělení v důsledku napětí.

Ne všechny plnicí systémy však mají nižší pevnost v tahu než matricová pryskyřice. Povrchově upravené ultrajemné plnivo zvětšuje kontaktní plochu mezi plnivem a pryskyřicí a zlepšuje adhezi mezi plnivem a matricovou pryskyřicí. Působením tahového napětí se částice plniva mohou pohybovat a deformovat společně s matricovou pryskyřicí, což zvětšuje efektivní průřez pro odolávání vnějšímu zatížení a výrazně zlepšuje pevnost v tahu plnicího systému, a to dokonce více než pevnost v tahu matrice. Adheze mezi polyethylenem a plnivy je špatná, ale když je matrice natažena, může se orientovat kolem částic plniva, takže většina plniv může zvýšit pevnost v tahu polyethylenu. Kromě toho mohou vločková nebo vláknitá plniva s vysokým povrchem také významně zlepšit pevnost v tahu plněného systému.

Prodloužení v přestávce

Protože většina plniv, zejména anorganická minerální plniva, jsou sama o sobě tuhá a nedeformují se působením vnějších sil, prodloužení při přetržení plněných plastů se snížilo. V testu se však ukázalo, že pokud je dávka plniva menší než 5 % a velikost částic plniva je malá, je prodloužení při přetržení plněného plastu někdy vyšší než prodloužení při přetržení samotné matricové pryskyřice. To může být způsobeno nízkou koncentrací. Je to proto, že jemné částice plniva se mohou pohybovat společně s matricí. Množství plniva je stejné, čím menší je velikost částic plniva, tím vyšší je prodloužení při přetržení.

Pevnost v ohybu

Pevnost v ohybu plněných plastů klesá se zvyšujícím se obsahem plniva. Deskové plniva nebo plniva modifikovaná spojovacími činidly mohou zlepšit pevnost v ohybu plněných plastů.

Trvalá deformace ovlivňuje rozměrovou stabilitu plastových výrobků. Přítomnost plniv snižuje trvalou deformaci plněného plastu.

Nárazová síla

Rázová houževnatost je důležitým ukazatelem výkonu plastových materiálůV matrici jsou částice plniva náchylné ke koncentraci napětí. Zároveň se tuhé plnivo při namáhání nedeformuje, tj. nemůže ukončit trhliny ani vytvářet stříbrné trhliny, které by absorbovaly energii nárazu. Proto se zvyšuje křehkost plněného plastu a snižuje se jeho odolnost proti nárazu. I to hraje důležitou roli modifikace plniva při dosahování mnoha výhod při současném zhoršování vlastností materiálu.

Obecně řečeno, když je množství náplně velké, ovlivňuje to kontinuitu matrice a vytváří mnoho bodů koncentrace napětí, což snižuje rázovou pevnost plněného plastu. Pevnost vazby mezi plnivem a matricí je vysoká, což může zlepšit rázovou houževnatost. Protože vláknité plnivo může rázové napětí rozložit na větší plochu kolmou k rázovému napětí, lze zlepšit rázovou houževnatost vlákny vyztužených plastů. Přidání pryže nebo termoplastického elastomeru do plastu pro zvýšení houževnatosti plastu jeho smícháním může zlepšit rázovou houževnatost. Teorie zpevnění tuhými částicemi vyvinutá v posledních letech se domnívá, že použití neelastomerních částic může zlepšit rázovou houževnatost materiálu bez obětování modulu pružnosti materiálu.

Pevnost v roztržení a pevnost v tlaku

Pevnost v roztržení je určena především pro fólie a desky. Je určena rozpínáním trhlin. Pro zlepšení spojovacích vlastností mezi plnivy a polymery je nutná povrchová úprava plniv.

Povrchová úprava plniv může také pomoci zlepšit pevnost materiálu v tlaku. Plnění flexibilními plnivy, jako je dřevěná moučka, způsobí snížení pevnosti materiálu v tlaku. U termoplastů může přidání plniv s malým poměrem stran zvýšit pevnost v tlaku.