Som en vigtig termoplastisk er polypropylen (PP) ark blevet vidt brugt i industrien og dagligdagen på grund af deres fremragende omfattende præstation. På det industrielle felt kan PP-ark bruges til at fremstille bildele, såsom indvendige dele, kofangerbufferlag osv. Dens gode processabilitet og omkostningseffektivitet gør det muligt for bilproducenter effektivt at kontrollere omkostningerne og samtidig sikre kvalitet; I emballageindustrien behandles PP -ark ofte i forskellige fødevareemballage -kasser, medicinemballageposer osv. For at give pålidelig beskyttelse af varer; I dagligdagen kan opbevaringsbokse og papirvarer lavet af PP -ark også ses overalt, hvilket i høj grad letter folks liv.
Effektstyrke er en af de vigtigste indikatorer til at måle ydelsen af PP -ark. Det bestemmer direkte materialets evne til at modstå skader, når den udsættes for ekstern påvirkning. I praktiske anvendelser er PP -ark ofte nødt til at modstå forskellige komplekse påvirkningsstyrker, såsom kollisioner, som dele kan blive udsat for under bilkørsel, og drop -påvirkninger, som emballagematerialer kan støde på under transport og håndtering. Hvis påvirkningsstyrken for PP -ark er utilstrækkelig, er problemer som brud og deformation tilbøjelige til at forekomme, hvilket resulterer i produktskade, nedbrydning af ydelser og endda sikkerhedsulykker. Derfor er dybdegående forskning på de vigtigste faktorer, der påvirker påvirkningsstyrken for PP-ark, af stor praktisk betydning for at optimere materialegenskaber og udvide sit anvendelsesområde.
Påvirkningen af molekylvægt og molekylvægtfordeling af PP -ark på påvirkningsstyrken
Forholdet mellem molekylvægt og påvirkningsstyrke
Efterhånden som molekylvægten af PP øges, vil dens påvirkningsmodstand forbedres markant. Dette skyldes, at stigningen i molekylvægt betyder stigningen i længden af molekylkæden. Når de udsættes for eksterne påvirkning, kan længere molekylære kæder absorbere og sprede energi gennem flere intermolekylære kræfter og sammenfiltringspunkter. Når slagkraften virker på PP -arket, strækkes molekylkæden og deformeres til en vis grad. Den længere molekylære kæde kan tilvejebringe mere deformationsrum og derved omdanne påvirkningsenergien til den indre energi i den molekylære kæde og undgå sprødt brud på materialet. For eksempel kan materialet i nogle PP -ark applikationer med krav til høj styrke ved at øge molekylvægten opretholde god integritet, når den udsættes for store påvirkningsstyrker og effektivt modstå slagskader.
Rollen af molekylvægtfordeling i påvirkningsstyrke
PP -ark med en bred molekylvægtfordeling har en potentiel indflydelse på materialets sejhed. På den ene side kan molekylære kæder af forskellige molekylvægte i en bred fordeling danne en komplementær struktur, hvor den høje molekylvægtsdel giver styrke og sejhed, og den lave molekylvægtdel, der hjælper med at forbedre materialets behandlingsfluiditet. Men hvis den brede fordeling fører til for mange dele med lav molekylvægt, kan det danne et svagt led i materialet og reducere den samlede påvirkningsmodstand. Tværtimod yder ensartetheden af molekylvægtfordeling et vigtigt bidrag til stabiliteten af påvirkningsmodstand. Den ensartede molekylvægtfordeling gør molekylstrukturen inde i PP -arket mere regelmæssig. Når den påvirkes, kan de molekylære kæder for hver del arbejde sammen for at sprede stresset jævnt og derved sikre, at materialet kan opretholde relativt stabilt slagresistens i forskellige positioner og under forskellige påvirkningsbetingelser.
Eksperimentelle data og sagsanalyse
Gennem en række eksperimentelle tests blev det konstateret, at under de samme testbetingelser er påvirkningsstyrken af PP -ark med højere molekylvægt signifikant højere end for ark med lavere molekylvægt. For eksempel absorberes et PP -ark i en pendulpåvirkningstest med en molekylvægt på 300, 000 ca. 30% mere energi end et ark med en molekylvægt på 150, 000. I et faktisk tilfælde optimerede en bestemt producent af bildele polymerisationsprocessen og kontrollerede præcist molekylvægtfordelingen af PP -materialer, hvilket øgede påvirkningsstyrken for de producerede PP -ark med 20%, forbedret sikkerheden for bildele i kollisionsulykker og reducerede vedligeholdelsesomkostningerne og sikkerhedsrisici forårsaget af dele skader.
Effekt af tilsætningsstoffer på påvirkningen af PP -ark
Mekanisme for hærdning agenter
Almindelige hærdningsmidler inkluderer elastomerer, gummipartikler osv. Elastomer-hærdningsmidler, såsom ethylen-butylacrylatcopolymer (EBA), er hovedsageligt baseret på teorien "sølvstrimle-forskydningsbånd". Når PP -ark påvirkes, kan elastomerpartikler, som stresskoncentrationspunkter, inducere et stort antal sølvstrimler og forskydningsbånd. Silver Streaks forbruger en masse energi under deres vækst, og dannelsen af forskydningsbånd hjælper med at forhindre den videre udvikling af sølvstrimler og forbedrer derved materialets sejhed. Gummipartikelhærdemidler, såsom ethylenpropylen Diene -monomer (EPDM), opnås hovedsageligt gennem grænsefladeinteraktionen mellem gummipartikler og PP -matrix. Gummipartikler deformerer under påvirkningsprocessen, absorberer energi og overfører stress til den omgivende PP -matrix, hvilket gør det muligt for materialet at modstå større påvirkningskræfter. Der er et vist kvantitativt forhold mellem mængden af hårdmiddel tilsat og påvirkningsstyrken for PP -ark. Generelt set inden for et bestemt interval, når mængden af hærdningsmiddel tilsat stigninger, vil påvirkningsstyrken gradvist stige, men når det tilsatte beløb overstiger en bestemt grænse, kan faseseparation og andre fænomener forekomme, hvilket vil føre til et fald i påvirkningsmodstand.
Påvirkningen af fyldstoffer
Uorganiske fyldstoffer, såsom calciumcarbonat og talkumpulver, bruges i vid udstrækning i PP -ark. Disse fyldstoffer har en dobbeltkantet sværdeffekt på påvirkningsmodstand, mens de forbedrer materialets stivhed og reducerer omkostningerne. På den ene side kan en passende mængde fyldstof forbedre samspillet mellem molekylære kæder og forbedre materialets samlede styrke; Men på den anden side vil for meget fyldstof danne stresskoncentrationspunkter i PP -matrixen og reducere materialets sejhed. Nanopartikler såsom nanosilica og nanoclay er nye fyldstoffer. På grund af deres store specifikke overfladeareal og unikke overfladeegenskaber er grænsefladesammenteringen med PP -matrixen mere kompliceret. God grænsefladeinteraktion kan forbedre spændingsoverførslen mellem nanopartikler og PP -matrixen og derved forbedre påvirkningsresistensen; Men hvis grænsefladebindingen ikke er god, kan nanopartikler blive initieringskilden for revner, hvilket resulterer i et fald i påvirkningsmodstand.
Synergistisk effekt af andre tilsætningsstoffer
Selvom tilsætningsstoffer såsom antioxidanter og stabilisatorer ikke direkte deltager i hærdningsprocessen, har de en indirekte effekt på påvirkningsmodstanden. Antioxidanter kan forhindre PP i at nedværdigende på grund af oxidation under behandling og anvendelse, opretholde integriteten af molekylkæden og således indirekte opretholde materialets påvirkningsmodstand. Stabilisatorer hjælper med at forbedre stabiliteten af PP -ark i barske miljøer, såsom høj temperatur og lys, og undgår ydelsesnedbrydning forårsaget af miljøfaktorer. I praktiske anvendelser, ved at optimere additive formlen og få forskellige additiver til at spille en synergistisk effekt, kan påvirkningen af PP -ark forbedres mere effektivt. For eksempel kan brugen af et passende beløb af hårdemiddel i kombination med nanopartikler, antioxidanter osv. Markant forbedre dens påvirkningsstyrke, samtidig med at materialets stivhed.
Eksperimentel forskning og industriel anvendelse
Eksperimentelle undersøgelser har vist, at påvirkningsmodstanden for PP -ark med tilsætning af en specifik formelhårdemiddel er blevet forbedret markant. I den indhakede påvirkningstest steg påvirkningsstyrken for PP -ark med tilsætning af 10% EPDM -hærdemiddel steg med næsten to gange sammenlignet med dem uden tilføjelsen. I industriel produktion justerede et emballagematerialefirma tilsætningsformlen og tilføjede et sammensat system af nano-siliciumdioxid og hårdmiddel til PP-ark. Emballagematerialet øgede ikke kun påvirkningsstyrken med 30%, men opretholdt også god gennemsigtighed og behandling af ydeevne. Det blev med succes anvendt på emballagefeltet med avancerede elektroniske produkter og vandt bred anerkendelse fra kunder.
Effekt af behandlingsteknologi på påvirkningsstyrken for PP -ark
Effekt af ekstruderingstemperatur
Ekstruderingstemperatur har en vigtig indflydelse på bevægelsen og krystallisationsadfærden af PP -molekylkæder. Under ekstruderingsprocessen kan den passende temperatur muliggøre PP -molekylkæderne til at opnå tilstrækkelig energi til bevægelse og orientering. Når ekstruderingstemperaturen er for lav, er bevægelsen af molekylkæderne begrænset, og det er vanskeligt at danne en almindelig krystalstruktur, hvilket resulterer i flere defekter inde i materialet og reduceret påvirkningsstyrke. Når ekstruderingstemperaturen er for høj, selvom de molekylære kæder bevæger sig mere frit, kan den forårsage termisk nedbrydning af PP, ødelægge den molekylære kædestruktur og også påvirke påvirkningsmodstanden. Derfor er det meget vigtigt at bestemme det passende ekstruderingstemperaturområde. Generelt set gennem eksperimentel efterforskning og erfaring med erfaring kan ekstruderingstemperaturområdet, der gør det muligt for PP -ark at opnå den bedste påvirkningsstyrke. Inden for dette temperaturområde kan PP -molekylkæderne danne en mere ideel krystalstruktur, samtidig med at man undgår termisk nedbrydning og derved giver materialet god påvirkningsmodstand.
Effekt af kølehastighed
Hurtig afkøling og langsom afkøling får PP -ark til at danne forskellige krystalstrukturer, hvilket igen påvirker deres påvirkningsmodstand. Under hurtig afkøling har PP -molekylkæderne ikke tid nok til at arrangere i orden, og der dannes let et stort antal små og ufuldkomne krystaller. Bindingskraften mellem disse krystaller er svag, og de er tilbøjelige til at bryde, når de påvirkes, hvilket resulterer i dårlig påvirkningsmodstand af materialet. Langsom afkøling gør det muligt for molekylkæderne at have tid nok til at vokse og danne større og regelmæssige krystaller. Grænsefladen mellem krystallerne er mere tæt bundet, hvilket effektivt kan modstå slagkraften. For at optimere påvirkningsmodstanden skal der vedtages en rimelig kontrolhastighedskontrolstrategi. Under ekstruderingsstøbningsprocessen kan afkølingshastigheden for eksempel kontrolleres ved at justere parametre, såsom kølevandstrømningshastigheden og kølemedietemperaturen, så PP -arket danner en krystalstruktur, der er befordrende for at forbedre påvirkningsstyrken under kølingsprocessen.
Andre behandlingsparameterovervejelser
Behandlingsparametre såsom skruehastighed og die -design vil også påvirke påvirkningsmodstanden. Når skruehastigheden er for høj, forkortes opholdstiden for materialet i ekstruderen, hvilket kan føre til ujævn blanding af materialet, påvirker spredningseffekten af tilsætningsstoffer, såsom hårde midler i PP -matrixen, og dermed reducere påvirkningsstyrken. På samme tid vil for høj skruehastighed også generere mere forskydningsvarme, hvilket øger risikoen for termisk nedbrydning af PP. Die -designet er relateret til ekstruderingsformen og overfladekvaliteten på PP -arket. Rimelig die -struktur kan sikre ensartet strøm af materialer under ekstrudering, reducere genereringen af intern stress og hjælpe med at forbedre påvirkningsmodstanden. At tage disse behandlingsparametre i betragtning og formulere en samlet optimeringsplan for behandlingsteknologi kan forbedre PP -arkens påvirkningsstyrke markant. For eksempel ved at optimere skruekombinationen og hastigheden kombineret med et passende die -design kan påvirkningsstyrken for PP -ark øges med 15% - 20%.
Korrelationseksperiment mellem behandlingsteknologi og påvirkningsmodstand
Ekspektstyrke -sammenligningseksperimentet af PP -ark under forskellige behandlingsbetingelser fandt, at små justeringer af behandlingsteknologien vil have en betydelig indflydelse på ydelsen. For eksempel ved at øge ekstruderingstemperaturen fra 190 grader til 210 grader og passende reducere kølehastigheden steg påvirkningsstyrken for PP -ark med 25%. I den faktiske produktion har et selskab betydeligt forbedret påvirkningsmodstanden for PP -ark ved omfattende justering af behandlingsteknologien, herunder optimering af parametre, såsom ekstruderingstemperatur, kølehastighed og skruehastighed. Produktkvalifikationsgraden er steget fra de oprindelige 80% til 95%, hvilket reducerer produktionsomkostningerne og defekte satser i høj grad.
Indflydelsen af krystallinitet og krystalstruktur af PP -ark på påvirkningsmodstand
Effekten af krystallinitet på påvirkningsstyrke
Graden af krystallinitet er tæt knyttet til Bittens og sejheden af PP -ark. Generelt har PP -ark med højere krystallinitet tæt arrangeret molekylære kæder og regelmæssige krystalstrukturer, men materialet viser højere kontaktler og lavere påvirkningsstyrke. Dette skyldes, at den almindelige krystalstruktur begrænser bevægelsen mellem molekylkæder, og det er vanskeligt at absorbere energi gennem deformation af molekylkæder, når de påvirkes. PP -ark med lavere krystallinitet har flere amorfe regioner af molekylære kæder, og molekylære kæder har større bevægelsesfrihed, som kan deformeres mere under påvirkning og derved absorbere mere energi og vise bedre sejhed. Derfor kan påvirkningsmodstanden for PP -ark optimeres ved at regulere krystallinitet. For eksempel kan brugen af nukleatingmidler øge krystallisationsnukleationspunkterne for PP, fremskynde krystallisationshastigheden og forbedre graden af krystallinitet, men på samme tid kan det reducere materialets sejhed. For at afbalancere krystallinitet og påvirkningsmodstand er det nødvendigt at nøjagtigt kontrollere mængden af tilsat nukleatingmiddel og krystallisationsprocesbetingelserne.
Påvirkning af krystalstruktur
PP har forskellige krystalformer, såsom krystal og krystal, som har betydelige forskelle i påvirkningsmodstand. Crystal er den mest almindelige krystalform af PP med høj styrke og stivhed, men relativt dårlig sejhed. Crystal har bedre sejhed og kan absorbere energi gennem krystaltransformation og molekylærkædeslip, når den påvirkes. Gennem specifik krystaladfærdsreguleringsteknologi, såsom tilsætning af krystalkukleationsmiddel og kontrol af krystallisationstemperatur, kan indholdet af krystal i PP -ark øges og derved forbedre dens påvirkningsmodstand. For eksempel, efter tilsætning af en passende mængde krystalnukleatingmiddel, steg krystalindholdet i PP -ark fra de originale 10%til 30%, og dens påvirkningsstyrke steg med næsten 40%.
Forholdet mellem krystaladfærd og behandlingsteknologi
Behandlingsbetingelser har en vigtig indflydelse på krystalliniteten og krystalstrukturen af PP -ark. Behandlingsparametre såsom ekstruderingstemperatur og kølingshastighed ændrer bevægelsestilstand og krystallisationsmiljø for PP -molekylkæde og påvirker derved krystalliniteten og krystalmorfologien. Under ekstrudering af høj temperatur og hurtige afkøling er krystal let at danne; Mens den er under ekstrudering af lav temperatur og langsomt kølingsforhold, er det mere befordrende for dannelsen af krystal. Derfor kan dette forhold bruges fuldt ud i behandlingsteknologien til at regulere krystallisationsadfærden ved at justere behandlingsparametrene. For eksempel, når man producerer PP -ark, der kræver styrke med høj påvirkning, kan lavere ekstruderingstemperaturer og langsommere kølehastigheder bruges til at fremme dannelsen af krystaller og forbedre materialets sejhed.
Eksperimentel verifikation af krystallinitet og krystalstruktur på påvirkningsmodstand
Konsekvensbestandighedstesten af PP -ark med forskellig krystallinitet og krystalstruktur viste, at ændringerne i krystallinitet og krystalstruktur har en signifikant effekt på påvirkningsmodstanden. De eksperimentelle resultater viser, at med stigningen i krystalindhold øges påvirkningsstyrken på PP -ark lineært. I et faktisk tilfælde øgede et selskab krystalindholdet i PP -ark med 25% ved at optimere krystallisationsprocessen. Produktets påvirkningsmodstand i den faktiske anvendelse er blevet forbedret markant, og det er blevet anvendt med succes på sportsudstyrets felt med høje påvirkningskrav, og dets markedskonkurrenceevne er blevet meget forbedret.
Indflydelsen af miljøfaktorer på PP -arkets påvirkningsstyrke
Påvirkningen af temperatur
I miljøer med lav temperatur vil påvirkningsmodstanden for PP -ark reduceres markant. Dette skyldes, at lave temperaturer vil bremse bevægelsen af PP -molekylkæder, øge samspillet mellem molekylære kæder og gøre materialet sprødt. Når det påvirkes, er det vanskeligt for molekylære kæder at absorbere energi ved deformation, og sprød brud vil sandsynligvis forekomme. I et miljø med -20 grad kan påvirkningsstyrken for PP -ark reduceres med mere end 50% sammenlignet med det ved stuetemperatur. I miljøer med høj temperatur, selvom bevægelsesevnen for PP -molekylkæder forbedres, kan overdreven høje temperaturer få PP til at blødgøre eller endda termisk nedbrydes, hvilket reducerer dens påvirkningsstyrke. For at tilpasse sig forskellige temperaturmiljøer kræves design af temperaturtilpasningsevne. For eksempel kan PP-produkter, der bruges i kolde områder, forbedre sejheden i materialet ved lave temperaturer ved at tilføje koldbestandige blødgøringsmidler eller ved hjælp af blandingsmodifikationsmetoder; Produkter, der bruges i miljøer med høj temperatur, skal vælge PP -materialer med god varmemodstand eller udføre varmestabiliseringsbehandling.
Effekten af fugtighed
Fugtigheden har en vigtig indflydelse på vandabsorptionshastigheden og påvirkningsmodstanden for PP -ark. PP i sig selv er et hydrofobt materiale med lav vandabsorptionshastighed, men i et miljø med høj luftfugtighed kan langvarig eksponering medføre, at en vis fugt adsorberes på materialets overflade. Efter at fugt er kommet ind i det indre af PP -arket, kan det danne interaktioner, såsom hydrogenbindinger mellem de molekylære kæder, ødelægge den originale struktur mellem de molekylære kæder og reducere sejheden i materialet. Derudover kan fugtighed også forårsage dimensionelle ændringer i PP -arket, generere intern stress og yderligere påvirke påvirkningsmodstanden. Ved at udføre fugtbeskyttet behandling, såsom påføring af en fugtbestandig belægning på overfladen af PP-arket eller tilsætning af en fugtighedsikker middel, kan virkningen af fugt på materialet reduceres effektivt, og stabiliteten af påvirkningsresistensen kan forbedres.
Andre miljøfaktorer
Lette og kemiske medier vil også have en indirekte effekt på påvirkningsmodstanden. Langvarig lyseksponering får PP til at gennemgå fotosoxidativ nedbrydning, hvilket resulterer i molekylær kædebrud og reducerer styrken og sejheden i materialet. Kemiske medier såsom syrer, alkalier og organiske opløsningsmidler kan reagere kemisk med PP og ødelægge materialets overflade og indre struktur og derved påvirke påvirkningsresistensen. For at evaluere påvirkningsmodstanden for PP -ark under forskellige miljøfaktorer er det nødvendigt med miljøtilpasningsevneprøvning og evaluering. For eksempel bruges kunstige accelererede aldringstestkamre til at simulere miljøforhold såsom lys, fugtighed og varme, og PP -ark testes i lang tid for at observere ændringer i deres påvirkningsmodstand, og tilsvarende forbedringsforanstaltninger formuleres baseret på testresultaterne.
Faktiske tilfælde af miljøfaktorer, der påvirker påvirkningsmodstand
I faktiske anvendelser er ændringer i påvirkningen af PP -ark under forskellige miljøforhold almindelige. For eksempel, efter en periode med eksponering for vind og sol, faldt påvirkningen af PP -arket, der blev anvendt i et udendørs billboard, markant på grund af påvirkningen af lys og fugtighed, hvilket fik billboard til at bryde under en svag kollision. Ved at analysere denne sag blev det konstateret, at materialets lysstabilitet og fugtighedsmodstand var utilstrækkelig. Som svar på dette problem forbedrede virksomheden materialeformel, ekstra lysstabilisatorer og fugtbesættende agenter, og de ombyggede reklametavler forblev i god påvirkningsmodstand efter et års brug under de samme miljøforhold, hvilket effektivt udvidede produktets levetid.
Konklusion og udsigt
Sammenfattende påvirkes påvirkningsstyrken af PP -ark af mange faktorer, herunder molekylvægt og molekylvægtfordeling, tilsætningsstoffer, behandlingsteknologi, krystallinitet og krystalstruktur og miljøfaktorer. Stigningen af molekylvægt og rimelig molekylvægtfordeling kan hjælpe med at forbedre påvirkningsstyrken; Den korrekte anvendelse af tilsætningsstoffer, såsom hærgemidler og fyldstoffer, kan forbedre materialets sejhed markant; Egnede behandlingsparametre kan optimere krystallisationsadfærden og mikrostrukturen af materialer og derved forbedre påvirkningsresistensen; Reguleringen af krystallinitet og krystalstruktur giver en vigtig måde at optimere materiel ydeevne på; og ændringerne i miljøfaktorer kræver tilsvarende design- og behandlingsforanstaltninger for at sikre stabiliteten af påvirkningsmodstand.
I den faktiske produktion og anvendelse er det nødvendigt at overveje disse faktorer omfattende og gennemføre omfattende regulering for at opnå optimering af påvirkningsmodstanden for PP -ark. I fremtiden, med den kontinuerlige udvikling af materialevidenskab og forarbejdningsteknologi, vil udviklingen af nye tilsætningsstoffer, introduktion af avanceret behandlingsteknologi og intelligent miljøtilpasningsevne blive vigtige forskningsretninger. F.eks. Kan udviklingen af nye hærdemidler med højere hærdningseffektivitet og god kompatibilitet yderligere forbedre påvirkningsmodstanden for PP -ark; Brug af avancerede behandlingsteknologier såsom 3D -udskrivning kan opnå præcis kontrol af mikrostrukturen af PP -ark, hvilket giver flere muligheder for ydeevneoptimering; Ved at introducere smarte materialer og sensorteknologi kan overvågning af realtid og justering af ydelsen af PP-ark i forskellige miljøer bedre imødekomme behovene i forskellige komplekse applikationsscenarier. Det antages, at i den nærmeste fremtid vil PP -arkene forbedres yderligere, og dens anvendelsesområder vil fortsætte med at udvide sig.
