คู่มือสารเพิ่มความแกร่ง PP: SEBS กับ POE กับ EPDM – Zhonglitec

โพลีโพรพีลีนโฮโมโพลีเมอร์สูญเสียความต้านทานแรงกระแทกอย่างมากใกล้กับ 0°C เนื่องจากอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้วอยู่ที่ประมาณ 0–10°C และโดเมนสเฟรูไลต์ขนาดใหญ่ส่งเสริมการแตกหักแบบเปราะ ในทางปฏิบัติ กันชนหรือภาชนะในตู้เย็นที่ทำงานได้ดีที่อุณหภูมิห้องอาจแตกหักได้ในช่วงฤดูหนาว การเสริมความแข็งแกร่งของ PP แก้ปัญหานี้ได้โดยการฝังเฟสอีลาสโตเมอร์แบบอ่อนที่ยับยั้งการแพร่กระจายของรอยแตกร้าว สารเพิ่มความแกร่งไม่ได้ทั้งหมดจะเท่ากัน และการเลือกที่ผิดอาจทำให้ความแข็งลดลง เพิ่มต้นทุนการผสมสูตร หรือสร้างความปวดหัวในกระบวนการผลิตได้

ทำไมต้องแกร่งโพลีโพรพีลีน?

โพลีโพรพีลีนมีการออกแบบให้มีน้ำหนักเบา ทนทานต่อสารเคมี และต้นทุนต่ำ แต่ความเปราะบางโดยธรรมชาติของโพลีโพรพีลีนนั้นจำกัดการใช้งานในสภาพอากาศหนาวเย็น ชิ้นส่วนที่เสี่ยงต่อแรงกระแทก และบรรจุภัณฑ์ที่มีผนังบาง ปัญหาเริ่มต้นจากอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะคล้ายแก้ว (Tg) ที่ค่อนข้างสูงของโฮโมโพลีเมอร์ และรูปร่างสัณฐานวิทยาทรงกลมขนาดใหญ่ ซึ่งทำให้เกิดขอบเขตที่อ่อนแอซึ่งทำให้เกิดรอยแตกร้าว เมื่อแรงกระแทกกระทบ รอยแตกจะเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วผ่านขอบเขตเหล่านี้ ทำให้เกิดความเสียหายอย่างกะทันหัน การแข็งตัวของ PP โดยการกระจายเฟสคล้ายยางจะเปลี่ยนโหมดความล้มเหลวจากเปราะเป็นแบบเหนียว ซึ่งดูดซับพลังงานได้มากขึ้นก่อนที่จะแตกหัก

การใช้งานทั่วไปที่ต้องการ PP ที่มีความแข็ง ได้แก่ กันชนรถยนต์และขอบตกแต่งภายใน บรรจุภัณฑ์แบบโซ่เย็น ตัวเรือนเครื่องใช้ไฟฟ้า และอุปกรณ์สันทนาการกลางแจ้ง ในแต่ละกรณี สารประกอบจะต้องรักษาความแข็งที่ใช้งานได้ในขณะที่ทนต่อแรงกระแทกหลายครั้งในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง การเลือกสารเพิ่มความแกร่งที่เหมาะสมจะเป็นตัวกำหนดว่าชิ้นส่วนสุดท้ายตรงตามความต้องการเหล่านี้โดยไม่ใช้งบประมาณวัสดุมากเกินไปหรือไม่

กลไกการแข็งตัวที่สำคัญ

อนุภาคอีลาสโตเมอร์ที่กระจายตัวทำหน้าที่เป็นตัวรวมความเครียด เมื่อความเครียดจากการกระแทกไปถึงส่วนต่อประสานของอนุภาค-เมทริกซ์ อนุภาคจะเสียรูป ทำให้เกิดแรงเฉือนในเมทริกซ์โพลีโพรพีลีนที่อยู่โดยรอบ และสร้างช่องว่างขนาดเล็กผ่านโพรงอากาศ กระบวนการนี้ทำให้เกิดการดูดซับพลังงานจำนวนมหาศาลผ่านแถบความบ้าคลั่งและแรงเฉือนหลายเส้น คุณภาพการกระจายตัวเป็นปัจจัยที่สำคัญที่สุดประการเดียว : โดเมนอีลาสโตเมอร์จะต้องมีขนาดเล็ก (ควรเป็น 0.5–2 ไมโครเมตร) และมีการกระจายอย่างสม่ำเสมอเพื่อกระตุ้นเมทริกซ์ที่มีปริมาตรมากที่สุด การกระจายตัวที่ไม่ดีจะทำให้เกิดการจับตัวเป็นก้อนและความเข้มข้นของความเครียดที่ไม่มีประสิทธิภาพซึ่งยังคงทำให้เกิดความเสียหายแบบเปราะ

การเกิดโพรงอากาศภายในอนุภาคของยางช่วยลดความเครียดแบบสามแกน ส่งผลให้เมทริกซ์เกิดในแนวขวาง การผสมผสานระหว่างการเกิดช่องว่างและแรงเฉือนทำให้เกิดโซนดูดซับพลังงานสูงบริเวณด้านหน้าของรอยแตกร้าว ซึ่งช่วยเพิ่มความต้านทานแรงกระแทกแบบมีรอยบากได้อย่างมาก ดังนั้นความสำเร็จของการชุบแข็งจึงไม่เพียงแต่ขึ้นอยู่กับเคมีของอีลาสโตเมอร์เท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับวิธีการแปรรูปเป็นเมทริกซ์ PP ด้วย

สารเพิ่มความแกร่งอีลาสโตเมอร์ทั่วไป – การเปรียบเทียบ

โพ (โพลีโอเลฟิน อีลาสโตเมอร์)

POE คือโคโพลีเมอร์เอทิลีน-ออคทีนหรือเอทิลีน-บิวทีนที่ผลิตโดยการเร่งปฏิกิริยาด้วยโลหะโลซีน ซึ่งมีความหนาแน่นต่ำมากและประสิทธิภาพการกระแทกที่อุณหภูมิต่ำเป็นเลิศ อัตราการเติมโดยทั่วไปมีตั้งแต่ 3% ถึง 15% โดยน้ำหนัก ซึ่งช่วยเพิ่มความคุ้มค่าในการกระแทก Izod และ Dart ที่อุณหภูมิต่ำถึง −40°C เนื่องจากเป็นสารโอเลฟินิกอย่างสมบูรณ์ POE จึงมีความเข้ากันได้ที่ยอมรับได้กับโพลีโพรพีลีน แม้ว่าบางครั้งจะมีการเติมสารเข้ากันได้เพื่อปรับแต่งสัณฐานวิทยาก็ตาม

ข้อดีข้อเสีย: เสถียรภาพทางความร้อนของ POE มีจำกัด การเปิดรับแสงที่อุณหภูมิสูงกว่า 180°C เป็นเวลานานอาจทำให้เกิดการย่อยสลายแบบออกซิเดชันและการปล่อยสารระเหย ซึ่งจะลดความเหมาะสมสำหรับการแปรรูปที่อุณหภูมิสูงหรือการใช้งานที่ต้องการมาตรฐานการปล่อยก๊าซเรือนกระจกที่เข้มงวด นอกจากนี้ การโหลด POE ที่สูงจะทำให้สารประกอบอ่อนตัวลงอย่างมาก ส่งผลให้โมดูลัสแรงดัดงอลดลง สำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิปานกลางโดยคำนึงถึงต้นทุน POE ยังคงเป็นอุปกรณ์หลัก แต่ผู้กำหนดขีดจำกัดด้านความร้อนจำเป็นต้องมีทางเลือกอื่น

อีพีดีเอ็ม (เอทิลีน โพรพิลีน ไดอีน โมโนเมอร์)

ยาง EPDM ให้ความทนทานต่อสภาพอากาศ ต้านทานโอโซน และความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิต่ำได้ถึง −40°C หรือต่ำกว่า แกนหลักที่อิ่มตัวของมันต้านทานการเกิดออกซิเดชันได้ดีกว่ายางที่ไม่อิ่มตัวมาก ทำให้เป็นผู้สมัครที่แข็งแกร่งสำหรับซีลยานยนต์และการก่อสร้างกลางแจ้ง ระดับการเติมโดยทั่วไปในการทำให้ PP แข็งตัวอยู่ที่ 5–20%

อย่างไรก็ตาม ความเข้ากันได้ของ EPDM กับโพลีโพรพีลีนนั้นอยู่ในระดับปานกลางเท่านั้น หากไม่มีความเข้ากันได้ของปฏิกิริยา การยึดเกาะของพื้นผิวสามารถจำกัดการถ่ายโอนความเครียดและลดประสิทธิภาพในการรับแรงกระแทก นอกจากนี้ยังมีแนวโน้มที่จะเพิ่มความหนืดของหลอมเหลว ทำให้การกระจายตัวซับซ้อน และเพิ่มต้นทุนในการประนอม แม้ว่า PP ที่เสริมความแข็งแกร่งด้วย EPDM จะให้พฤติกรรมการเสื่อมสภาพที่ดีเยี่ยม แต่ต้นทุนวัตถุดิบและความต้องการในกระบวนการผลิตที่สูงขึ้นมักจะผลักดันให้ผู้กำหนดสูตรหันไปใช้ทางเลือกที่ทันสมัยกว่าสำหรับชิ้นส่วนทั้งหมดยกเว้นชิ้นส่วนที่ต้องสัมผัสกับสภาพอากาศซึ่งมีความต้องการมากที่สุด

SEBS (โคโพลีเมอร์บล็อกไฮโดรเจนสไตรีนบิวทาไดอีน)

SEBS คือโคโพลีเมอร์บล็อกสไตรีนิกเติมไฮโดรเจนซึ่งมีมิดบล็อกเอทิลีนบิวทิลีนอิ่มตัวเต็มที่ให้เสถียรภาพทางความร้อนและทนต่อสภาพอากาศที่เหนือกว่า บล็อกปลายสไตรีนทำหน้าที่เป็นตัวเชื่อมขวางทางกายภาพ ช่วยให้สามารถปรับความแข็งได้ตั้งแต่เกรดคล้ายเจลอ่อนไปจนถึงตัวดัดแปลงกึ่งแข็ง เพียงแค่ปรับปริมาณสไตรีน SEBS กระจายตัวได้ดีเป็นพิเศษในโพลีโพรพีลีน เนื่องจากมิดบล็อคโอเลฟินิกเข้ากันได้กับเมทริกซ์ทางอุณหพลศาสตร์ และสามารถปรับปรุงทั้งความต้านทานแรงกระแทกและการไหลของของเหลวเมื่อเลือกเกรดที่เหมาะสม

โดยทั่วไปแล้ว SEBS จะใช้ที่การโหลด 5–20% ขั้นตอนการไฮโดรจิเนชันช่วยขจัดความเปราะบางของพันธะคู่ที่เกิดจากยางไม่อิ่มตัว ดังนั้นสารประกอบจึงรักษาคุณสมบัติให้สม่ำเสมอในระหว่างการอัดขึ้นรูปและการฉีดขึ้นรูปที่อุณหภูมิสูง สำหรับนักกำหนดสูตรที่ต้องการประเมินแนวทางนี้ กลุ่มผลิตภัณฑ์ SEBS ของเราสำหรับการเสริมแกร่ง PP เสนอเกรดเฉพาะที่สร้างความสมดุลระหว่างการปรับเปลี่ยนผลกระทบกับคุณสมบัติการไหล นอกจากนี้ กระดูกสันหลังที่อิ่มตัวยังช่วยให้เชื่อถือได้อีกด้วย ประสิทธิภาพของ PP แกร่งที่อุณหภูมิสูง ซึ่งเป็นตัวสร้างความแตกต่างที่สำคัญจาก POE และ EPDM

ผู้ผลิตโคโพลีเมอร์บล็อกไฮโดรเจนสไตรีน-บิวทาไดอีน (SEBS) ZHONGLITEC เป็นผู้ผลิตโคพอลิเมอร์บล็อกไฮโดรเจนสไตรีน - บิวทาไดอีนและซัพพลายเออร์ SEBS แบบโพลาไรซ์ ประเทศจีน สไตรีนเติมไฮโดรเจนแบบกำหนดเอง... ดูผลิตภัณฑ์ →

SEP (โคโพลีเมอร์บล็อกไฮโดรเจนสไตรีน-ไอโซพรีน)

SEP ซึ่งมีไอโซพรีนมิดบล็อกที่เติมไฮโดรเจน ยังคงรักษาคุณประโยชน์ด้านความเสถียรทางความร้อนและรังสียูวีของ SEBS แต่มีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนในด้านความโปร่งใสและความสามารถในการละลายน้ำมัน เนื่องจากส่วนโพลีไอโซพรีนที่เติมไฮโดรเจนต้านทานการตกผลึกและการกระเจิงของแสง PP ที่ได้รับการปรับแต่งโดย SEP จึงมีความขุ่นน้อยกว่าสารประกอบที่ใช้ SEBS หรือ POE มาก ทำให้อีลาสโตเมอร์เป็นตัวเลือกสำหรับการใช้งาน PP แบบโปร่งใสหรือโปร่งแสง เช่น ภาชนะบรรจุอาหาร บรรจุภัณฑ์เครื่องสำอาง และอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ต้องการการป้องกันแรงกระแทกโดยไม่ทำให้สูญเสียความชัดเจน

อัตราการเติมโดยทั่วไปมีตั้งแต่ 3% ถึง 12% แม้ว่า SEP จะให้การสูญเสียโมดูลัสต่อหน่วยการปรับปรุงแรงกระแทกที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับ POE แต่ประสิทธิภาพการเสริมความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิต่ำมากจะต่ำกว่า EPDM เล็กน้อย อย่างไรก็ตาม สำหรับการใช้งานที่มีคุณภาพการมองเห็นและโปรไฟล์กลิ่นต่ำเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง SEP มอบคุณสมบัติที่ผสมผสานกันอย่างมีเอกลักษณ์ สำหรับการใช้งานที่ต้องการความโปร่งใสและการกระแทกที่อุณหภูมิต่ำ ยาง Zhonglitec SEP สำหรับการปรับเปลี่ยนแรงกระแทก มอบโซลูชั่นที่ปรับให้เหมาะสม

ผู้ผลิตโคโพลีเมอร์บล็อกไฮโดรเจนสไตรีน-ไอโซพรีน ZHONGLITEC - ผู้ผลิตและซัพพลายเออร์บล็อกโคพอลิเมอร์บล็อกไฮโดรเจนสไตรีนไอโซพรีน (SEPS) ในประเทศจีน โพรพิลีนเอทิลีนสไตรีนแบบกำหนดเอง... ดูผลิตภัณฑ์ →

เหตุใดจึงเลือกอีลาสโตเมอร์เติมไฮโดรเจนสำหรับการทำให้ PP แกร่ง

อีลาสโตเมอร์เติมไฮโดรเจน เช่น SEBS และ SEP ขจัดความไม่อิ่มตัวที่จำกัดเสถียรภาพทางความร้อนในตัวปรับแต่งยางแบบดั้งเดิม เช่น POE และ EPDM ช่วยให้สามารถผสมที่อุณหภูมิบาร์เรลสูงขึ้นโดยไม่มีความหนืดเคลื่อนตัวหรือการเปลี่ยนสี ส่งผลให้ประสิทธิภาพการกระแทกสม่ำเสมอมากขึ้น และการเก็บรักษาสีที่ดีขึ้นในชิ้นส่วนที่ขึ้นรูป บล็อกสไตรีนิกสร้างการเชื่อมขวางทางกายภาพ ซึ่งช่วยให้สามารถปรับความแข็งจากแบบอ่อนมาก (<10 Shore A) ไปเป็นกึ่งแข็ง (>60 Shore D) โดยไม่ต้องใช้เคมีแบบเชื่อมขวาง ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบที่สนับสนุนโปรไฟล์ความแข็งที่สมดุลโดยตรง ซึ่งทำได้ยากด้วยอีลาสโตเมอร์โพลีโอเลฟินบริสุทธิ์

ในทางปฏิบัติ อีลาสโตเมอร์ที่เติมไฮโดรเจนยังให้ความยืดหยุ่นในการประมวลผลอีกด้วย บางเฉียบอย่างคาดเดาได้และรักษาความหนืดให้คงที่ตลอดช่วงอุณหภูมิหลอมเหลวที่กว้าง ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงของแรงเฉือนเกินหรือการสลายตัวจากความร้อนในระหว่างการผสม เกรดหนึ่งที่ออกแบบมาเพื่อจุดประสงค์นี้โดยเฉพาะคือ Zhonglitec S6553 TPE ประสิทธิภาพสูงสำหรับการดัดแปลง PP ซึ่งสร้างสมดุลระหว่างการเพิ่มแรงกระแทกกับลักษณะการไหลที่จำเป็นสำหรับการฉีดขึ้นรูปและการอัดขึ้นรูป

เคล็ดลับการแปรรูปสำหรับสารประกอบ PP ที่มีความแกร่ง

สัณฐานวิทยาของ PP ที่ผ่านการเสริมแกร่งถูกกำหนดไว้ในขั้นตอนการผสมหลอม และการเบี่ยงเบนเล็กน้อยอาจทำให้ประสิทธิภาพการกระแทกแตกต่างกันมาก ใช้เครื่องอัดรีดแบบสกรูคู่ที่มีแรงเฉือนปานกลางถึงสูงเพื่อแยกเม็ดอีลาสโตเมอร์ออกเป็นโดเมนย่อยขนาด 2 µm หากแรงเฉือนไม่เพียงพอ อีลาสโตเมอร์จะยังคงเป็นก้อนขนาดใหญ่ที่ทำหน้าที่เป็นข้อบกพร่อง แรงเฉือนที่สูงเกินไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับตัวดัดแปลงที่ไวต่ออุณหภูมิ สามารถทำให้เกิดการเสื่อมสภาพหรือการลดความหนืดมากเกินไปจนส่งผลเสียต่อการกระจายตัว

รักษาโปรไฟล์อุณหภูมิการผสมให้สูงพอที่จะละลายส่วนประกอบที่มีการหลอมละลายสูงสุดได้เต็มที่ สำหรับสารประกอบที่ใช้ SEBS และ SEP โดยปกติแล้วช่วงอุณหภูมิ 190–230°C ให้การกระจายตัวที่เหมาะสมที่สุดโดยไม่เสี่ยงต่อความเสียหายจากความร้อน ป้อนอีลาสโตเมอร์และโพลีโพรพีลีนเข้าด้วยกันที่คอป้อนหลัก แทนที่จะบรรจุด้านข้าง ซึ่งจะทำให้วัสดุมีเวลาพักนานขึ้นเพื่อให้ได้ส่วนผสมที่เป็นเนื้อเดียวกัน ตรวจสอบความดันหลอมเหลวและแรงบิดเพื่อจับความแปรผันแบบล็อตต่อล็อตก่อนที่จะขยายไปสู่การผลิต

หลังจากการผสมแล้ว การอัดเป็นก้อนควรทำโดยใช้อุณหภูมิอ่างเกลียวเพื่อหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาที่เกิดจากการดับ สำหรับชิ้นส่วนที่สำคัญ ให้ตรวจสอบขนาดอนุภาคของยางโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดหรือกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม ขนาดโดเมน 0.5–2 μm ที่สอดคล้องกันมีความสัมพันธ์กับความล้มเหลวในการดัดที่เชื่อถือได้ทั่วทั้งชิ้นส่วน

วิธีการเลือกสารเพิ่มความแข็งที่เหมาะสม – กรอบการตัดสินใจ

อีลาสโตเมอร์ที่ดีที่สุดสำหรับคอมพาวนด์ PP ของคุณไม่ใช่อีลาสโตเมอร์ที่มีค่าแรงกระแทกระบุสูงที่สุด แต่เป็นอีลาสโตเมอร์ที่ให้ความแข็งแกร่งตามที่ต้องการโดยไม่มีค่าใช้จ่ายด้านวิศวกรรมมากเกินไป ความหนาแน่น หรือความซับซ้อนในการประมวลผล เริ่มต้นด้วยการแมปความรุนแรงของแอปพลิเคชัน:

• หากต้นทุนเป็นตัวขับเคลื่อนหลักและชิ้นส่วนเผชิญกับผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมเป็นครั้งคราวเท่านั้น POE มาตรฐานที่การโหลด 5-10% มักจะเพียงพอ
• เมื่อจำเป็นต้องทนต่อสภาพอากาศในระยะยาวและสัมผัสกับอุณหภูมิต่ำอย่างต่อเนื่อง เช่น ในซีลภายนอกอาคาร หลังคา หรือท่อใต้ฝากระโปรงรถยนต์ EPDM ยังคงเป็นตัวเลือกที่แข็งแกร่ง แม้ว่าจะมีราคาแพงกว่าก็ตาม
• สำหรับการใช้งานที่ต้องการการควบคุมอย่างเข้มงวดเหนือความสมดุลของความแข็ง-แรงกระแทก ความเสถียรในการประมวลผลที่อุณหภูมิสูง และการคงสีไว้ SEBS เป็นแพลตฟอร์มที่ปรับเปลี่ยนได้มากที่สุด ปริมาณสไตรีนที่ปรับแต่งได้ช่วยให้ตระกูลอีลาสโตเมอร์เดี่ยวสามารถครอบคลุมทุกอย่างตั้งแต่คอมปาวน์กันชนที่แข็งแกร่งเป็นพิเศษไปจนถึงการตกแต่งกึ่งโครงสร้างภายใน
• หากชิ้นส่วนต้องคงความโปร่งใสหรือมีความขุ่นน้อย SEP เป็นตัวปรับแต่งเพียงตัวเดียวที่ปรับปรุงความทนแรงกระแทกโดยไม่ทำลายความชัดเจนของแสง บรรจุภัณฑ์สำหรับผู้บริโภค หน้าต่างเครื่องใช้ที่ชัดเจน และส่วนประกอบทางการแพทย์เป็นตัวเลือกที่สำคัญ

Zhonglitec ให้บริการในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย พื้นที่ใช้งานดัดแปลงพลาสติก และสามารถสนับสนุนโครงการของคุณด้วยคำแนะนำทางเทคนิค การประเมินตัวอย่าง และคำแนะนำเกรดที่กำหนดเอง ติดต่อทีมงานของเราเพื่อจัดตัวเลือกอีลาสโตเมอร์ให้สอดคล้องกับประสิทธิภาพและข้อจำกัดในการประมวลผลของคุณ