Töltőanyagok és adalékanyagok
A polimerek könnyen módosíthatók különböző töltőanyagok és adalékok segítségével, attól függően, hogy mi szükséges mind a folyamatban, mind a végtermékben. Jelenleg a polimerek módosítására végtelen anyag van, és itt említjük a legnépszerűbbeket.
Terhelések
A töltőanyagok olyan anyagok, amelyeket egy polimer készítményhez adnak a vegyület költségeinek csökkentése vagy tulajdonságainak javítása céljából. Az ilyen anyagok lehetnek szilárd, folyékony vagy gáz formában. Ezen anyagok megfelelő megválasztásával nemcsak a gazdasági rész, hanem más tulajdonságok, például a feldolgozás és a mechanikai viselkedés is hozzájárulhatnak a töltőanyagok javításához. Noha ezek a töltőanyagok megtartják a bennük rejlő jellemzőket, a molekulatömegtől, a keverési technikától és a készítmény egyéb adalékanyagainak jelenlététől függően gyakran nagyon jelentős különbségek tapasztalhatók. Ezért, miután a kívánt tulajdonságok alapvető követelményei meg vannak határozva, meghatározzák az optimális terhelési típust, valamint annak költség- és teljesítmény-egyensúlyát.
A töltőanyagok hozzáadásához kiegyensúlyozott készítményre is szükség van az optimális feldolgozási tulajdonságok elérése érdekében. Ezért a végleges döntés meghozatala előtt feltöltött vegyületről elengedhetetlen a következők megállapítása:
- Optimális terhelési szint a tulajdonságok és az előnyök szerint
- Optimális készítmény a feldolgozáshoz
- A betöltött készítmény gazdasági elemzése
A terhelések osztályozása
A díjakat az alakjuktól kezdve a sajátos jellemzőikig különböző módon osztályozták. Általánosságban elmondható, hogy a terhelések két kategóriába sorolhatók: teljesítményük és típusuk szerint.
Teljesítményalapú rangsorolás
Hosszabbító terhelések:
A díjak meghosszabbítása vagy terjesztése elsősorban helyet foglal el, és elsősorban a kiszerelés költségeinek csökkentésére szolgál.
Általában az ideális hosszabbító terhelésnek kell lennie
- Legyen gömb alakú az anizotrop tulajdonságok megtartásának lehetővé tételéhez
- Legyen megfelelő részecskeméret-eloszlás a csomagoláshoz
- Ne okozzon kémiai reakcióképességet a polimerrel és/vagy adalékokkal
- Alacsony fajsúlyúak
- Törésmutatóval és kívánt színnel rendelkezik
- Legyen alacsony költségű
Funkcionális terhelések:
A funkcionális terheléseknek meghatározott funkciójuk van, eltekintve a készítmény költségeinek csökkentésétől.
Néhány finomabb szemcseméretű és/vagy felületi kezeléssel ellátott töltőanyag funkcionális töltőanyagként használható. Azok a töltőanyagok, amelyek működőképesek lehetnek az egyik polimerben, pusztán extenzorak lehetnek egy másik polimerben. Az ilyen tényezők összetettségüket tekintve bonyolítják osztályozásukat, funkcionális szinten azonban megkülönböztethetők a polimer végső teljesítményétől függően a terhelési szint alapján és attól, hogy a kérdéses tulajdonság mennyire növekszik.
Ennélfogva az extender töltőanyagok alapvetően segítenek csökkenteni a kiszerelés költségeit és növelni a hajlítási modulust, míg a funkcionális töltőanyagok legalább egy kifejezetten szükséges funkciót biztosítanak a készítményben.
A töltéseket olyan tulajdonságok módosítására vagy javítására is használják, mint például a hővezető képesség, az elektromos ellenállás, a súrlódás, a kopásállóság és a lángállóság.
A funkcionális terhelés példái a rost és üveg csillám, amelyek növelik a merevséget, javítják a hő- és dielektromos ellenállást.
Osztályozás típus alapján
Részecske díjak:
A részecsketöltések két részre oszlanak: inert töltetek és erősítő töltések. Az inert terhelés kifejezés talán nem a legjobb kifejezés, mivel számos tulajdonság módosítható egy terhelés beépítésével. Normál használat esetén az ilyen töltőanyagoknak teljesen oldhatatlanoknak kell lenniük minden olyan folyadékban, amely érintkezésbe kerülhet a vegyülettel. Az egyes rakománytípusok a következőkben változhatnak:
- Átlagos részecskeméret és méreteloszlás
- A részecske alakja és porozitása
- A felület kémiai jellege
- Szennyeződések, például szemcsés és fémionok
Általában minél finomabb a részecskeméret, annál nagyobb a szakítószilárdság, a modulus és a keménység értéke. A vastagabb részecskék általában alacsonyabb tulajdonságú vegyületet adnak, mint a szűz anyag (töltés nélkül), és éppen ellenkezőleg, ha a részecskeméret meglehetősen finom, a mechanikai tulajdonságok javulnak, ezt a jelenséget megerősítésnek nevezik.
A töltőanyagok szennyeződései komoly hatással lehetnek a polimer vegyületre. A durva részecskék gyenge pontokhoz vezetnek a rugalmas polimerekben, ezért a vártnál kevesebb helyzetben meghibásodhatnak. Úgy tűnik, hogy a megerősítési jelenség három tényezőtől függ:
- Terjedelem - a töltőanyag teljes felületének mennyisége térfogategységre vonatkoztatva, a polimerrel érintkezve
- Intenzitás - a töltés - kölcsönhatás specifikus aktivitása a kémiai polimerrel, ami fizikai és/vagy kémiai kötődést okoz
- Geometriai - mint például a részecskék szerkezete és porozitása
A szemcsés töltőanyagok például a kalcium-karbonát, az üvegszál, az üvegmikroszféra, a titán-dioxid stb.
Rugalmas terhelések:
A rugalmas terhelések a hőre keményedő gumik újrafeldolgozásából származhatnak, és gyakran szilárdságuk (ütésállóságuk és törésállóságuk) javítása érdekében beépítik őket merev hőre lágyuló műanyagokba, bár merevségük csökken, és a terheléstől függően a hőállóság.
A terheléssel és erősítéssel rendelkező kompozitokat a műanyagok fizikai tulajdonságainak, elsősorban mechanikai tulajdonságainak megváltoztatására és/vagy javítására használják, bár egyes esetekben, például az üvegszálban, ezek is hozzájárulnak a hő- és dielektromos tulajdonságok javításához.
A töltőanyagok és az erősítések szintén felhasználhatók az anyagköltségek csökkentésére, a polimer egy részének töltőanyagokkal történő helyettesítésére, bár figyelembe kell venni, hogy a töltőanyagok fajlagos tömege általában nagyobb, mint a polimeré, és a költségeket a végső anyag grammjára számolják.
Adalékanyagok
A műanyag adalékanyagok tipikusan olyan szerves molekulák, amelyeket kis mennyiségben (általában 0,05-5,0 tömeg%) adnak a polimerekhez gyártási, olvadékfeldolgozási vagy átalakítási műveletek során a polimer eredendő tulajdonságainak javítása érdekében. Az adalékanyagok három fő kategóriába sorolhatók: polimer módosítók, teljesítményfokozók és folyamatsegítők. A polivinil-klorid (PVC) messze az a polimer, amely a legtöbb piacot kínálja az adalékanyagok számára, a lágyítók és a tulajdonságmódosítók együttes mennyisége a globális műanyag-adalékanyagok körülbelül 75% -át teszi ki.
A poliolefinek és a sztirolok együttesen azok a csoportok a PVC után, amelyek a legtöbb adalékot használják.
A polimer módosítókat elsősorban a műanyag fizikai vagy mechanikai tulajdonságainak megváltoztatására használják. Ide tartoznak a lágyítók, habzó vagy habosító szerek, töltéskapcsolók, kompatibilizáló szerek, ütésmódosítók, szerves peroxidok, magok, derítőszerek stb.