Пълнители и добавки

Полимерите могат лесно да бъдат модифицирани с помощта на различни пълнители и добавки в зависимост от това, което се изисква както в процеса, така и в крайния продукт. В момента има безкрайност от материали за модифициране на полимери и тук споменаваме най-популярните.

Натоварвания

Пълнителите се определят като материали, които се добавят към полимерна формулировка, за да се намалят разходите за съединението или да се подобрят неговите свойства. Такива материали могат да бъдат под формата на твърдо вещество, течност или газ. С правилния подбор на тези материали, не само за икономическата част, но и други свойства като обработка и механично поведение, пълнителите могат да помогнат за подобряването им. Въпреки че тези пълнители запазват присъщите си характеристики, често се наблюдават много значителни разлики в зависимост от молекулното тегло, техниката на смесване и наличието на други добавки във формулата. Следователно, след като се установят основните изисквания на желаните свойства, ще се определи оптималният вид товар и неговият баланс в разходите и производителността.

Добавянето на пълнители също изисква балансирана формулировка, за да се получат оптимални свойства за обработка. Следователно, преди да вземете окончателно решение за заредено съединение, е критично да се установи следното:

Оптимално ниво на натоварване според свойствата и предимствата
Оптимална формулировка за обработка
Икономически анализ на натоварената формулировка

Класификация на товарите

Таксите са класифицирани по различни начини, вариращи от формата им до специфичните им характеристики. Най-общо товарите могат да бъдат класифицирани в две категории: според тяхната производителност и според техния тип.

Класиране въз основа на изпълнението

Натоварвания на удължители:

Разширяването или разпространението на таксите заема предимно пространство и се използва предимно за намаляване на разходите за формулиране.

Като цяло, идеалното натоварване на удължителя трябва

Бъдете сферични, за да запазите анизотропните свойства
Имайте подходящо разпределение на размера на частиците за вашата опаковка
Не предизвиквайте химическа реактивност с полимера и/или добавките
Имат ниско специфично тегло
Имате показател на пречупване и желания цвят
Бъдете евтини

Функционални натоварвания:

Функционалните натоварвания имат определена функция, освен намаляването на цената на формулировката.

Въпреки това, някои пълнители за удължаване, когато се използват с по-фин размер на частиците и/или с повърхностна обработка, могат да се използват като функционални пълнители. Също така пълнителите, които могат да бъдат функционални в един полимер, могат да бъдат просто разширители в друг полимер. Такива фактори усложняват класификацията им по отношение на състава, но на функционално ниво те могат да бъдат диференцирани в зависимост от крайното представяне на полимера въз основа на нивото на натоварване и колко се увеличава въпросното свойство.

Фибростъкло

По този начин, пълнителите за удължаване основно помагат за намаляване на разходите за формулиране и увеличаване на модула на огъване, докато функционалните пълнители осигуряват поне една специфично необходима функция при формулирането.

Зарядите също се използват за модифициране или подобряване на свойства като топлопроводимост, електрическо съпротивление, триене, износоустойчивост и устойчивост на пламък, наред с други.

Примери за функционално натоварване са слюдата от влакна и стъкло, които увеличават твърдостта, подобряват термичната и диелектричната устойчивост.

Класификация въз основа на типа

Такси за частици:

Зарядите на частиците са разделени на две: инертни заряди и подсилващи такси. Терминът инертен товар може би не е най-добрият термин, тъй като има няколко свойства, които могат да бъдат модифицирани чрез включване на товар. За нормална употреба такива пълнители трябва да бъдат напълно неразтворими във всяка течност, която може да влезе в контакт със съединението. Всеки тип товар може да варира в:

Среден размер на частиците и разпределение на размера
Форма и порьозност на частицата
Химическа природа на повърхността
Примеси като песъчинки и метални йони

Калциев карбонат

Като цяло, колкото по-фин е размерът на частиците, толкова по-високи са стойностите на якост на опън, модул и твърдост. По-дебелите частици са склонни да дадат съединение с по-ниски свойства от необработения материал (без заряд) и напротив, ако размерът на частиците е доста фин, механичните свойства се подобряват, това явление е известно като подсилване.

Примесите в пълнителите могат да имат сериозен ефект върху полимерното съединение. Грубите частици водят до точки на слабост в гъвкавите полимери и следователно могат да се провалят при по-малко от очакваното. Като цяло явлението на укрепването изглежда зависи от три фактора:

Разтегливост - общото количество повърхност на пълнителя за единица обем в контакт с полимера
Интензивност - специфичната активност на пълнителя - интерфейс с химичния полимер, причиняващ физическо и/или химическо свързване
Геометрични - като структурата и порьозността на частиците

Примери за пълнители на частици са калциев карбонат, фибростъкло, стъклена микросфера, титанов диоксид и др.

Еластични товари:

Еластичните натоварвания могат да дойдат от рециклирането на термореактивни каучуци и често се включват в твърди термопласти, за да се подобри тяхната жилавост (устойчивост на удар и счупване), въпреки че тяхната твърдост намалява и в зависимост от товара, термичното съпротивление.

Композитите с натоварвания и армировки се използват за промяна и/или подобряване на физическите свойства на пластмасите, главно механичните свойства, въпреки че в някои случаи, като например фибростъкло, те спомагат за подобряване на топлинните и диелектричните свойства.

Пълнителите и армировките също могат да се използват за намаляване на материалните разходи, като се замества част от полимера с пълнители, въпреки че трябва да се има предвид, че пълнителите обикновено имат по-голямо специфично тегло от полимера и разходите се изчисляват на грам краен материал.

Добавки

Пластмасовите добавки обикновено са органични молекули, които се добавят към полимери в малки количества (обикновено 0,05 до 5,0 тегловни%) по време на производство, обработка на стопилка или конвертиране, за да се подобрят присъщите свойства на пластмасите. Добавките могат да бъдат класифицирани в три основни категории: полимерни модификатори, подобрители на производителността и помощни средства за процеса. Поливинилхлоридът (PVC) е далеч полимерът, който предлага най-много пазари за добавки, комбинираният обем на пластификатори и модификатори на свойства представлява приблизително 75% от глобалните пластмасови добавки.

Полиолефините и стирените заедно са групите след PVC, които използват най-много добавки.

Полимерните модификатори се използват предимно за промяна на физическите или механичните свойства на пластмасата. Те включват пластификатори, пенообразуващи или разпенващи агенти, съединители за зареждане, съвместими агенти, модификатори на удара, органични пероксиди, нуклеанти, избистрящи вещества и др.