將有機(jī)硅材料用于塑料業(yè)始于20世紀(jì)70年代初。 最初,硅油是作為內(nèi)部潤滑劑以及脫模劑用于聚烯烴注射成型。由于它們與聚烯烴之間的不相容性,低分子量的液態(tài)有機(jī)硅會(huì)遷移至表面,并鋪展開;這極大的限制了該類硅油的應(yīng)用,如:當(dāng)塑料需要被印刷、上漆或接觸食品時(shí)。 如果使用超高分子量(uhmw)聚二甲基硅氧烷來代替普通低粘度或中等粘度的硅油,那么這些問題便能夠得到解決。這些被稱作硅樹脂的產(chǎn)品有超過10×106mm2/s的粘度,使它們無法移動(dòng)富集于表面。然而,它們也有不足之處,由于無法進(jìn)行定量給料,使得它們難以在塑料的連續(xù)混合加工中使用。 近些年來,一種新型產(chǎn)品系列開始投入使用,它結(jié)合了超高分子量聚二甲基硅氧烷和固體顆粒易于定量添加的優(yōu)點(diǎn),是一種以有機(jī)聚合物為載體的高有機(jī)硅含量母料。 圖1:GENIOPLAST Pellet S 加工助劑的主要性能要求有: 改善加工性和流動(dòng)性、消除熔體破裂、減少模頭積聚物、降低擠出機(jī)扭矩,提高生產(chǎn)能力、更好地充模和脫模、改進(jìn)表面的光滑性及光澤性、不會(huì)對(duì)機(jī)械性能等聚合物性能產(chǎn)生不良影響。 通常加入0.1-1%的聚二甲基硅氧烷添加劑便能改善加工性能,若要對(duì)表面及機(jī)械性能產(chǎn)生正面影響,1-5%的用量是必要的。 瓦克化學(xué)的顆粒狀有機(jī)硅添加劑 瓦克有機(jī)硅公司近來開發(fā)了一種全新的產(chǎn)品——GENIOPLAST ?PELLET S ,一種超高分子量有機(jī)硅樹脂。它能完全地融入到產(chǎn)品連續(xù)加工中。如圖1中所示,一種白色半透明狀的圓柱形顆粒。 除了突出的使用功效,GENIOPLAST Pellet S與幾乎所有的現(xiàn)有熱塑性聚合物相容。這就意味著——相比上述的有機(jī)硅母料——這種產(chǎn)品可適用于幾乎所有的塑料聚合物。物流變得簡單,出錯(cuò)概率降低。 GENIOPLAST Pellet S將高含量的超高分子量聚二甲基硅氧烷負(fù)載于二氧化硅之上,而該載體不會(huì)影響聚合物本身性能和加工性能。這種產(chǎn)品可以定量地加入到塑料聚合物中,或與樹脂進(jìn)行干混。 實(shí)驗(yàn)依據(jù) 制備混合材料時(shí),顆粒狀塑料原料或顆粒狀聚硅氧烷必須按一定的所需比例混合,然后由共轉(zhuǎn)式雙螺桿擠出機(jī)進(jìn)行擠出成型(ZE 25, Berstorff)。 ◆擠出參數(shù)如下: 長徑比 33 螺桿轉(zhuǎn)速:400 rpm 擠出量:10 kg/h 噴嘴口溫度:低密度聚乙烯/高密度聚乙烯為190℃,聚丙烯為220℃ ◆以下為所用的原料(熱塑性塑料和填料) 低密度聚乙烯,Lupolen 2420 H (BASELL) 高密度聚乙烯,Lupolen 5031L (BASELL) 聚丙烯,Moplen 456H (BASELL) 乙烯-乙酸乙烯共聚物,Escorene UL 00119 (EXXON) ATH, Martinal OL-104 (ALBEMARLE) MDH, Magnifin H5 MV (ALBEMARLE) 碳酸鈣Millicarb OG (OMYA) 云母,A10X C (LUZENAC) 用于熱塑性塑料的顆粒狀有機(jī)硅樹脂用量從0.2 %-5 %不等。加工前,顆粒狀有機(jī)硅樹脂與熱塑性塑料進(jìn)行干混。此外,這種顆粒狀有機(jī)硅樹脂可由帶有特殊加料螺桿的側(cè)向加料口定量加入。 ◆混合物的主要機(jī)械性能及表面特性由下列方法進(jìn)行測試: 根據(jù)EN ISO 1133標(biāo)準(zhǔn),使用Goettfert熔體流動(dòng)速率測試儀對(duì)MFR(熔體流動(dòng)速率)進(jìn)行測量。熔體流動(dòng)速率是一種熔體粘度特性參數(shù);高熔體流動(dòng)速率意味著低熔體粘度。 使用單螺桿擠出機(jī)(EMEX-30, 20 D)進(jìn)行扭矩性能測試。模擬100%裝載量,螺桿轉(zhuǎn)速為30 rpm。扭矩性能是一種在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)行加工的平均能源消耗量。較低的扭矩意味著較低的動(dòng)力消耗。 根據(jù)EN ISO 527標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)行斷裂伸長率的測量,確定抗張強(qiáng)度 根據(jù)EN ISO 179標(biāo)準(zhǔn),以Charpy 切口沖擊強(qiáng)度測試法來測定沖擊性能 根據(jù)DIN 53754標(biāo)準(zhǔn),使用ERICHSEN Taber 5131研磨器來測試表面的耐磨損性,通過測定表面的重量損失來確定磨損量。 圖2:低密度聚乙烯擠出時(shí)的扭矩降低示圖 結(jié)果討論 扭矩 通過測量扭矩來評(píng)價(jià)GENIO-PLAST ? Pellet S在降低內(nèi)部和外部摩擦上的潤滑效果。 (待續(xù))
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