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Il polipropilene è una delle materie plastiche più utilizzate per uso generale, con i vantaggi di bassa densità, buona rigidità, resistenza alla flessione, resistenza chimica e buon isolamento. I suoi svantaggi sono la scarsa resistenza agli urti a bassa temperatura, il facile invecchiamento e l'elevato ritiro da stampaggio.

La modifica può migliorare le proprietà di impatto a bassa temperatura, il ritiro da stampaggio e le proprietà di invecchiamento termico del polipropilene. Il ritiro, se ben controllato, è importante per la promozione dei modificatori del polipropilene e rappresenta anche un aspetto fondamentale per garantire la qualità del prodotto. In particolare, il ritiro è molto importante quando si utilizza il polipropilene modificato per sostituire i tradizionali materiali plastici tecnici.
La modifica del polipropilene ha una tecnologia matura in Cina, ma l'analisi dei problemi di restringimento è più dispersa. L'integrazione della rete di filiera della plastica con le informazioni esistenti, per fornire qualche approfondimento su questo argomento, spero di potervi offrire spunti di riflessione da parte del settore.

Cause

L'elevato ritiro del polipropilene è uno dei principali svantaggi del polipropilene stesso, dovuto principalmente alla sua elevata cristallinità. Dopo la cristallizzazione, il peso specifico del polipropilene aumenta e il suo volume diminuisce. Il peso specifico è pari a 0.851 e 0.936 rispettivamente allo 0% e al 100% di cristallinità, quindi il ritiro di formatura del PP puro è generalmente compreso tra 1.7 e 2.2.

Il controllo principale del restringimento del polipropilene è la cristallinità della materia prima: minore è la cristallinità, minore è il restringimento; viceversa, maggiore è la cristallinità, maggiore è il restringimento.

Inplastica modificata con polipropilene, l'aggiunta di vari modificatori ha danneggiato, in varia misura, la cristallinità originale del polipropilene, alterando così il ritiro originale del polipropilene per lo stampaggio.

I. Effetto della gomma sul restringimento del polipropilene

All'aumentare del contenuto di gomma, il ritiro da stampaggio tende a diminuire. Ciò è dovuto principalmente al fatto che l'aggiunta di gomma distrugge la cristallinità del polipropilene stesso, con conseguente riduzione del ritiro da stampaggio; inoltre, i tre elastomeri POE, EPDM e SBS hanno un effetto diverso sul ritiro da stampaggio.

Quando il contenuto di elastomero è inferiore al 5%, l'effetto di ciascun tipo di elastomero sul ritiro del PP è sostanzialmente lo stesso. Solo dopo che il contenuto di elastomero supera il 5%, il grado di influenza delle diverse varietà di elastomero diverge e l'ordine di influenza sul ritiro è POE>EPDM>SBS, coerente con l'effetto tenacizzante degli elastomeri sul PP.

La riduzione del restringimento è migliore quando al PP vengono aggiunti riempitivi inorganici in una miscela con elastomeri.

II. Effetto del riempimento minerale sul ritiro dei modificatori di polipropilene nello stampaggio

I principali additivi minerali per il polipropilene sono carbonato di calcio, talco, polvere di mica, ecc. Esistono tre ragioni principali per cui gli additivi minerali influiscono sul restringimento dei modificatori del polipropilene per lo stampaggio.

In primo luogo, l'additivo minerale di per sé non si restringe e la sua aggiunta riduce il restringimento del modificatore di polipropilene dal rapporto complessivo; in secondo luogo, l'aggiunta dell'additivo minerale influisce inevitabilmente sulla cristallinità del polipropilene, che a sua volta influisce sul restringimento; in terzo luogo, l'aggiunta dell'agente minerale microfine svolge il ruolo di agente nucleante, che modifica lo stato strutturale del polipropilene e impedisce la formazione di grandi cristalli sferici, il che influisce anche sul restringimento del polipropilene in formazione.

1) La forma del riempitivo
La forma del riempitivo inorganico ha un effetto diverso sulla velocità di restringimento, la dimensione specifica dell'effetto è nell'ordine: scaglie > aghi > granuli > sfere.

2) Dimensione delle particelle del riempitivo
Diverse dimensioni delle particelle dello stesso riempitivo hanno effetti diversi sulla velocità di contrazione: più piccole sono le dimensioni delle particelle, maggiore è la riduzione della velocità di contrazione. Prendendo come esempio il PP caricato con talco (20% talco + 8% POE), l'effetto delle diverse dimensioni delle particelle di talco sulla contrazione è il seguente.

3) Trattamento superficiale dei riempitivi
L'effetto sul ritiro varia a seconda che lo stesso riempitivo sia trattato superficialmente o meno quando laminato con resina. Il riempitivo trattato superficialmente ha un effetto maggiore sul ritiro.

4) Quantità di riempitivo
La quantità aggiunta dello stesso riempitivo ha un effetto diverso sul tasso di restringimento: maggiore è la quantità aggiunta, maggiore è la diminuzione del tasso di restringimento.

III. Effetto delle fibre sul restringimento dei modificatori del polipropilene nello stampaggio
Le fibre a cui si fa riferimento qui includono tutti i tipi di fibre inorganiche e organiche. Nel caso di rinforzi in fibre di vetro corte, ad esempio, l'aggiunta di fibre di vetro di diverso contenuto alla resina PP può ridurre sostanzialmente il ritiro durante lo stampaggio.

I polimeri rinforzati con fibre di vetro lunghe presentano il vantaggio di un ritiro inferiore rispetto alle fibre di vetro corte e di un ritiro uniforme sia in direzione longitudinale che trasversale. I polimeri rinforzati con whisker presentano un tasso di ritiro inferiore rispetto ai polimeri rinforzati con fibre di vetro.

Le fibre di vetro hanno l'effetto maggiore sul ritiro da stampaggio dei modificatori per polipropilene. Quando il contenuto di fibre di vetro raggiunge il 30% o più, il ritiro da stampaggio del modificatore per polipropilene diminuisce da 1.8 a 0.5 e la fibra di vetro trattata in superficie ha un effetto maggiore sul ritiro da stampaggio rispetto alla fibra di vetro non trattata.

L'aggiunta di fibra di vetro distrugge innanzitutto la cristallinità del polipropilene e ne influenza il restringimento; cosa ancora più importante, la fibra di vetro limita il restringimento cristallino del polipropilene.

IV. Effetto dell'incorporazione del polietilene sul ritiro dello stampaggio in polipropilene
L'aggiunta di polietilene influisce anche sul ritiro da stampaggio del modificatore di polipropilene. Sebbene il polietilene sia anch'esso una plastica altamente cristallina con un elevato ritiro da stampaggio, l'aggiunta di polietilene al polipropilene altera la rispettiva cristallinità in misura variabile, con conseguente riduzione del ritiro da stampaggio complessivo.

È possibile utilizzare la miscelazione con altre resine oppure modifiche tramite reticolazione chimica e innesto.

V. Influenza delle variazioni dell'MFI del polipropilene sul ritiro dello stampaggio
Il ritiro da stampaggio del polipropilene è influenzato dalla sua cristallinità, che a sua volta è influenzata dal suo peso molecolare. All'aumentare dell'MFI, il peso molecolare diminuisce, la sua cristallinità aumenta e il ritiro da stampaggio aumenta.

Confronto dell'effetto dei modificatori sul restringimento nello stampaggio del polipropilene

L'effetto dei vari modificatori sul restringimento dei modificatori del polipropilene è mostrato nella tabella, che mostra che l'effetto dei vari modificatori sul restringimento dei modificatori del polipropilene è diverso, con la fibra di vetro che ha l'effetto maggiore, nel seguente ordine: fibra di vetro > minerale > elastomero > polietilene.

Quando si utilizzano più modificatori, l'effetto di ritiro del polipropilene non è lo stesso, a causa dell'influenza di molti fattori. Ad esempio, il grado di dispersione del modificante nel polipropilene, la granulometria del modificante minerale stesso, il trattamento superficiale di varie cariche minerali, ecc., hanno tutti un impatto sul ritiro dello stampo.

Inoltre, il processo di stampaggio della macchina per stampaggio a iniezione ha un impatto significativo sul tasso di ritiro durante il processo di stampaggio. Ad esempio, le variazioni della temperatura e della pressione di iniezione influiscono sul tasso di ritiro.