Феноменот на бел прав, мрсна супстанција или кристално зрно „врнежи“ на површината наПолипропилен отпорен на пламен (PP)производите за време на складирањето или употребата е чест проблем што долго време ја мачи индустријата. Врнежите не само што сериозно го оштетуваат изгледот и допирот на производот, туку може да доведат и до опаѓање на перформансите на отпорот на пламен, влошување на електричните перформанси и да предизвикаат поплаки од крајните потрошувачи. Суштината на овој проблем е процесот на мали молекули адитиви или модификатори во формулата кои мигрираат и се акумулираат на површината при термодинамичко возење. Оваа статија ќе започне од корените на преносната термодинамика и кинетика, систематски ќе ги објасни петте основни методи за надминување на проблемите со врнежите и ќе обезбеди изводлив технички патоказ.
Разбирањето на врнежите е првиот чекор во неговото решавање. Врнежите главно се должат на некомпатибилноста на различни компоненти во системот и неизбежноста на молекуларното движење.
·Заштитник на пламен PP е комплексен повеќефазен систем кој вклучува ПП матрица, забавувачи на пламен (како што се магнезиум хидроксид/MDH, средства за забавување на пламенот/IFR), средства за површинска обработка, компатибилизатори, лубриканти, стабилизатори итн.
·Според вториот закон за термодинамика, овие адитиви имаат тенденција спонтано да мигрираат од внатрешноста на системот кон површината (воздушен интерфејс) за да ја намалат бесплатната енергија на Гибс на целиот систем. Овој хемиски потенцијален градиент од внатре кон површината е основната движечка сила за врнежите.
·Миграцијата главно се случува преку аморфниот регион наПП. Под влијание на температурата (температура на обработка, температура на околината за употреба), подвижноста на сегментите на синџирот на ПП се подобрува, обезбедувајќи дифузни канали за малите молекули.
· Интерфејсот помеѓу пламенот и матрицата е слаба алка. Ако поврзувањето на интерфејсот е слабо, ќе се формираат микро дефекти и канали, што ќе ја забрза миграцијата на адитиви со „брзи канали“ долж интерфејсот.
·Кристалинност и морфологија: Кристалниот регион на PP делува како бариера, така што материјалите со мала кристалинност и нецелосна кристализација имаат поголем ризик од врнежи.
За да се реши проблемот со врнежите, неопходно е систематски да се спроведуваат политики од две димензии: „потиснување на движечките сили“ и „блокирање на миграциските патеки“. Следниве се пет основни методи:
Цел: Цврсто да се поправат лесно миграциските модификатори на интерфејсот и другите компоненти на нивните функционални локации.
· Примена на реактивни компатибилизатори:
·Напуштете ги традиционалните единечни орални средства за спојување (како обичниот силин) и наместо тоа користете реактивни бифункционални соединенија. На пример, со користење на силински средства за спојување кои содржат незаситени двојни врски (како што е винилтриетоксисилан), во присуство на пероксиди, нивните двојни врски може да подлежат на реакции на калемење со PP матрицата.
· Нанесете средства за макромолекуларни интерфејси, како што се високата стапка на калемење и калемената PP со малеински анхидрид со висока молекуларна тежина (PP-g-MAH). Нејзиниот долг синџир PP е високо компатибилен со матрицата и се кристализира. Групата на анхидрид реагира со површината за отпорна на пламен за да формира силна физичко-хемиска мрежа за прицврстување, што значително го ограничува движењето на малите молекули.
· Технологија на енкапсулација на полимеризација на самото место:
·На површината на забавувачите на пламен (како MDH), слој од PP компатибилен полимер (како што е полиакрилат) се полимеризира на самото место преку хемиски реакции. Овој слој на „полимерна обвивка“ е ковалентно врзан за филер, а неговите сегменти се длабоко заплеткани со матрицата, целосно елиминирајќи ја можноста за миграција на агентот за обработка на мали молекули.
Цел: Да се трансформираат потенцијално преципитираните мали молекуларни компоненти во дел од голема молекуларна мрежа преку хемиски реакции.
· Повеќефункционален реактивен адитивен систем:
· Дизајн и употреба на полимерни адитиви со повеќе реактивни групи (како што се епоксидни и изоцијанат групи) на молекуларниот синџир. За време на обработката, овие функционални групи можат да реагираат и со хидроксилните групи на површината на заштитникот на пламенот и со функционалните групи во трагови (или слободните радикали генерирани под дејство на иницијаторите) во PP матрицата, со што се формира ретка ковалентна вкрстена мрежа помеѓу полнењето и матрицата, па дури и низ целата матрица. Оваа мрежа може ефективно да ги „заклучи“ сите компоненти вклучени во реакцијата.
·Воведување на динамични ковалентни врски (современа технологија):
·Воведување на динамични ковалентни врски засновани на принципи како реакција на Diels Alder, размена на дисулфидна врска и реакција на размена на естер. Овие типови врски можат реверзибилно да се скршат при температури на обработка за да се обезбеди флуидност; Стабилно постоење на работната температура на производот, обезбедувајќи ефект на закотвување. Дури и во случај на мали оштетувања, може самостојно да се поправи и да обезбеди долготрајна заштита од врнежи.
Цел: Да се создаде најстабилна микроструктура и да се намалат внатрешните дефекти и стресот преку прецизна контрола на параметрите за обработка.
· Ниска температура дисперзија со висока смолкнување и доволно издувни гасови:
·Со премисата да се обезбеди дисперзија, температурата на обработка треба да се намали колку што е можно за да се намалат малите молекули генерирани од термичка деградација и да се намали миграциската активност на сите компоненти.
·Оптимизирајте го дизајнот на завртките, подобрете ја способноста за вакуумски издувни гасови и обезбедете темелно извлекување на резидуалните мономери, растворувачи, олигомери и влага за време на обработката. Овие супстанции се главните извори на подоцнежните врнежи и иницијатори на внатрешен стрес.
· Зајакнување на хомогенизацијата на топеното и бавно обликување со ладење:
·Со користење на статичен миксер или оптимизирање на делот за мешање на завртките, проверете дали секоја компонента, особено компатибилизаторот, е рамномерно распоредена за да избегнете локалното збогатување да стане извор на миграција.
· Намалете ја стапката на ладење, особено за кристалноПП.Бавното ладење овозможува поцелосен раст на кристалите, формирање на погуста и подеднаква сферулитна структура, намалување на аморфните дефекти и внатрешниот стрес, кои и двата се важни фактори за поттикнување врнежи.
Цел: Изберете суровини што не се лесно преносливи на изворот на дизајнот на формулата.
· Избор на адитиви со висока молекуларна тежина:
· Дајте приоритет на употребата на лубриканти со висока молекуларна тежина (како што се силикон со ултра молекуларна тежина и полиолефински восок) наместо традиционалните естерски лубриканти со мали молекули.
·Изберете полимерни или антиоксиданси со висока молекуларна тежина и стабилизатори на светлина (како што се полимерните попречени амински стабилизатори на светлина HALS). Неговата голема молекуларна големина и екстремно нискиот коефициент на дифузија фундаментално го решаваат проблемот со традиционалните стабилизатори на мали молекули кои се склони кон миграција и испарување.
·Оптимизација на селекција и синергија на системот за отпорен на пламен:
·За системот IFR, се избира микроинкапсулиран или полимер обложен амониум полифосфат (APP), кој има многу подобра отпорност на вода, термичка стабилност и отпорност на миграција од обичната AПП.
· Размислете за усвојување на синергетска технологија за отпорност на пламен, како што е замена на некои MDH со слоевити нано синергисти (како што е модифицираниот хидроталцит LDH), чија слоевита структура може физички да ја блокира миграцијата на малите молекули додека ја намалува вкупната содржина на адитиви.
Цел: Да се отстранат супстанциите што мигрирале на површината или да ја запечатат површината преку физички или хемиски средства.
·Површинска термичка обработка (жарење):
·Под услови под температурата на деформација на производот, но над температурата на стаклена транзиција на ПП, извршете краткотрајна термичка обработка на производот. Овој процес може дополнително да ја промовира малата дифузија и редистрибуција на малите молекули кои мигрирале од блиската површина кон внатрешноста, а исто така промовира префинетост на кристалите и формирајќи постабилна структура на површината.
· Површинско чистење и обложување:
·За производи со мали врнежи, специфични растворувачи може да се користат за онлајн или офлајн чистење на површината за отстранување на талогот.
·За апликации со висока класа, може да се земе предвид да се нанесе многу тенок проѕирен функционален слој кој е добро врзан за подлогата, физички запечатувајќи ја површината, спречувајќи понатамошно таложење на внатрешните супстанции и подобрување на перформансите на површината.
За развој на нова формула за отпорност на пламен PP, се препорачува да се следи следниов процес за да се спречат и решат проблемите со врнежите:
1. Избор на суровина (што одговара на методот четири): Почнувајќи од изворот, изберете стабилизатори со висока молекуларна тежина, реактивни или микрокапсулирани стабилизатори, лубриканти и ретарданти на пламен.
2. Дизајн на јадрото на формулата (што одговара на методите еден и два): Користејќи реактивни компатибилизатори (како што се специфичните PP-g-MAH) како јадро, конструирајте силен интерфејс; Истражете го воведувањето на мултифункционални помагала за реакција и воспоставете слаби мрежи за вкрстено поврзување.
3. Фино подесување на параметрите на процесот (што одговара на методот трет): Поставете го прозорецот за процес на „ниска температура висока дисперзија силен издувен бавно ладење“ и спроведете проверка на DOE.
4. Пост евалуација и обработка на производи (што одговара на методот пет): Спроведете забрзано тестирање на врнежите на пробните примероци (како складирање на висока температура и висока влажност, термички циклус) и доколку е потребно, спроведете го процесот на жарење.
5. Воспоставете стандарди за мониторинг: Развијте методи за следење на врнежите засновани на анализа на површината на FTIR, мерење на аголот на контакт или специфично тестирање на екстракција за контрола на квалитетот.
Надминување на проблемот со врнежите наПП отпорен на пламенне зависи од одреден „магичен додаток“, туку систематско инженерство кое бара избор на суровини, молекуларен дизајн на формулација, оптимизација на технологијата на обработка, па дури и пост-обработка. Основната идеја е да се подобри компатибилноста на компонентите преку хемиско поврзување, да се ограничи молекуларното движење преку изградба на мрежа, да се создадат стабилни форми преку оптимизација на процесите и да се намалат миграциските инстинкти преку избор на извор.
