يناقش هذا المقال بشكل أساسي مقاومة الحرارة لألواح البولي بروبيلين. على وجه التحديد ، سوف يحلل معلمات درجة الحرارة الأساسية للمادة ، والاستقرار في بيئة درجة الحرارة العالية ، وخصائص المتانة في ظل ظروف درجة الحرارة المنخفضة ، وتحسين الأداء من خلال التعديل. في الوقت نفسه ، سيتم مقارنته بالمواد البلاستيكية الشائعة مثل PVC و PET. من خلال مراقبة الاختلافات الهيكلية على المستوى الجزيئي وتأثيرات التطبيق لطرق التحسين ، يتم توفير أساس مرجعي لاختيار مواد مناسبة في الإنتاج الفعلي.
ما هي مقاومة الحرارة المحددة لأوراق PP؟ ما هي أعلى درجة حرارة يمكن التسامح معها؟
1. معلمات درجة الحرارة الأساسية
· درجة حرارة تشوه الحرارة (HDT): وفقًا لمعايير الاختبار ASTM D648 ، فإن القيمة المقاسة تحت حمولة {1}}. 46MPA بين 80-120 درجة
· أداء نقطة الانصهار: درجة حرارة النقطة الحرجة التي تتغير فيها المادة من الصلبة إلى الصلصنة تدور حول 160-170
· في الاستخدام الفعلي ، تجدر الإشارة إلى أنه في حالة مقاومة الحرارة قصيرة الأجل ، مثل الأدوات الحرارية أو أدوات الجدول للميكروويف ، يجب ألا تتجاوز الحد الأقصى لدرجة الحرارة 120 درجة. إذا تم استخدامه لفترة طويلة ، مثل الأجزاء الداخلية للسيارات أو علب الأجهزة المنزلية ، يوصى بالتحكم في درجة الحرارة أقل من 80 درجة
2. العوامل الرئيسية التي تؤثر على نطاق درجة الحرارة
· على سبيل المثال ، بالنسبة للمواد مثل Homopolymer PP ، نظرًا لارتفاع تبلورها ، يمكن أن تصل درجة حرارة تشوه الحرارة إلى 110-120 ، ولكن هناك مشكلة أنه من السهل أن تصبح هشة في بيئة درجة حرارة منخفضة. حالة Copolymer PP مختلفة. نظرًا لإضافة مكونات المونومر مثل الإيثيلين أو بوتن ، على الرغم من أن درجة حرارة تشوه الحرارة ستنخفض إلى نطاق {1}} ، فقد تم تحسين صلابة المادة.
يحتاج مؤشر البلورة إلى شرح خاص. بشكل عام ، كلما ارتفعت البلورة ، كلما كانت مقاومة الحرارة بشكل أفضل ، ولكن على العكس من ذلك ، من السهل أن تتصدع في بيئة درجة حرارة منخفضة. على سبيل المثال ، قد تكون درجة الحرارة الهشة لـ Homopolymer PP منخفضة إلى ناقص 30 درجة ، والتي ينبغي إيلاء اهتمام خاص لها في التطبيقات العملية.
هل سيشوه ورقة PP أو إطلاق المواد الضارة في بيئة درجات الحرارة العالية؟
1. أسباب التغيرات المورفولوجية في درجة حرارة عالية
· ظاهرة تليين المواد: عندما تتجاوز درجة الحرارة درجة حرارة تشوه الحرارة (HDT) ، فإن المادة ستخفف وتتغير في الحجم. على سبيل المثال ، في القالب الحراري ، قد يزداد معدل الانكماش مقارنة بدرجة الحرارة الطبيعية.
· تلف الهيكل الجزيئي: إذا كان في بيئة عالية من درجة الحرارة أعلى من 170 درجة لفترة طويلة ، فإن بنية السلسلة الرئيسية سوف تنكسر ، وسوف تتدهور مؤشرات الأداء الميكانيكية مثل قوة الشد بشكل كبير.
2. إمكانية إطلاق المواد الضارة
· متطلبات مواد الدرجة الغذائية: يجب أن تمر مواد PP المستخدمة في تغليف المواد الغذائية بمعيار سلامة الأغذية FDA (رقم قياسي محدد هو 21 CFR 177.1520) ، ولا يمكن إضافة الملدنات أو البيسنول A أثناء الإنتاج ، لذا فإن المكونات الضارة ليست سهلة الترسب حتى في بيئات درجة الحرارة المرتفعة.
· مخاطر المواد الصناعية: ستضيف بعض المنتجات من الدرجة الصناعية إضافات مثل مثبتات المعادن الثقيلة لتعزيز الأداء. من المهم بشكل خاص أن نلاحظ أن هذه الإضافات قد تطور المركبات العضوية مثل البنزين في بيئات العمل عالية الحرارة.
3. تحليل طرق الاستجابة
· صيغة محسّنة: على سبيل المثال ، يمكن أن تؤدي إضافة مضادات الأكسدة الفينول المعقولة إلى المواد الخام ، والمواد الإضافية مثل Irganox 1010 إلى إبطاء شيخوخة المادة.
· الاختبار والتحقق: من الضروري استخدام طريقة اختبار التحلل الحراري المستخدمة في المختبر (مثل التحليل الحراري الحراري) للنظر في بيانات الاستقرار للمادة في درجة حرارة عالية ، بحيث يمكن تحديد نطاق درجة الحرارة الآمن أثناء الاستخدام الفعلي.
ما هي مقاومة درجة الحرارة المنخفضة لصفائح PP؟ هل ستصبح هشة في درجات حرارة منخفضة؟
فيما يتعلق بالسؤال الثالث ، فإن أداء مواد PP في بيئات درجات الحرارة المنخفضة ، على وجه التحديد ، ما إذا كانت المادة ستكون لها مشاكل في تكسير هش في ظل الظروف الباردة. يمكننا تحليلها من منظور خصائص المواد. على سبيل المثال ، عندما تنخفض درجة الحرارة إلى نقطة حرجة معينة ، فإن هذا المنتج البلاستيكي سيؤدي بالفعل إلى تغييرات خاصية مادية.
دعونا نتحدث أولاً عن الموقف الذي تصبح فيه المادة هشة في درجات حرارة منخفضة. عادةً ما تبدأ مواد PP المتجانسة في الهشة عند ناقص 20 درجة إلى ناقص 30 درجة ، في حين أن النوع المعدل المصقول يمكن أن يقلل من درجة الحرارة الهشة إلى حوالي 40 درجة. ويرجع ذلك أساسًا إلى أن مكونات المونومر مثل الإيثيلين أو بوتن تتم إضافة خلال عملية الإنتاج ، والتي تغير درجة الحرارة التي يتغير فيها الهيكل الداخلي للمادة. ببساطة ، فإن درجة الحرارة المنخفضة تجعل نشاط السلسلة الجزيئية أسوأ ، وتنخفض ليونة المادة وفقًا لذلك ، ومن السهل كسرها عند مواجهة تأثير القوة الخارجية.
من حيث تحسين صلابة درجات الحرارة المنخفضة ، يوجد حاليًا فكرتان رئيسيتان للتحسين. الأول هو استخدام عملية البلمرة المشتركة ، مثل البلمرة العشوائية للبروبيلين والإيثيلين ، بحيث يكون بنية المواد الناتجة أكثر مرونة ، والتي يشار إليها عادة باسم مادة RPC في الصناعة. والثاني هو إضافة مكونات تشديد ، مثل EPDM أو Polyolefin Elastomer في مواد المطاطية. ستشكل هذه الإضافات بنية مجهرية مماثلة لتوزيع الجزر في المصفوفة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن إضافة مسحوق كربونات الكالسيوم على نطاق نانو أو جزيئات Montmorillonite لتحسين مقاومة تأثير المادة من خلال العمل البدني.
فيما يتعلق بسيناريوهات التطبيق الفعلية ، على سبيل المثال ، يجب ضمان أن تكون صناديق تغليف المواد الغذائية التي تحتاج إلى تخزينها في المجمدات لفترة طويلة مقاومة بما فيه الكفاية للوقوع في بيئة ناقص 18 درجة لتجنب الأضرار أثناء النقل. هناك أيضًا أجزاء مثل مصدات السيارات التي تم إنتاجها في شمال أوروبا ، والتي تحتاج إلى التحقق من اختبارات التأثير المنخفضة درجات الحرارة المنخفضة للتحقق من الموثوقية ، وهي عملية فحص الجودة التقليدية في الصناعة.
كيفية تحسين مقاومة درجة حرارة أوراق PP من خلال التعديل أو إضافات؟
1. التعديل الكيميائي
من حيث التعديل الكيميائي ، يمكن تحقيقه بشكل رئيسي عن طريق ضبط نسبة المكونات في صيغة المواد. على سبيل المثال ، يتمثل تعديل البلمرة المشتركة ، على وجه التحديد ، في ضبط نسبة خلط البروبيلين والإيثيلين أو مونومرات بوتن ، بحيث يمكن للمادة الحفاظ على مرونتها الخاصة مع ضمان مقاومة درجة الحرارة العالية. طريقة أخرى هي تعديل الارتباط المتقاطع ، وهو تشكيل بنية شبكة ثلاثية الأبعاد للمادة من خلال مبادري بيروكسيد ، مثل DCP. يمكن أن تحسن هذه الطريقة بشكل كبير من الاستقرار الهيكلي للمادة في ظل ظروف درجات الحرارة العالية.
2. التعديل البدني
هناك نوعان رئيسيان من التعديل البدني. تعديل ملء أكثر شيوعًا ، مثل إضافة مواد تعزيز مثل الألياف الزجاجية أو ألياف الكربون إلى المادة. تظهر البيانات التجريبية أن هذا يمكن أن يزيد من درجة حرارة تشوه الحرارة (HDT) للمادة بحوالي 20 إلى 30 درجة مئوية. طريقة أخرى هي إعداد مادة مركبة من PP و Nanoclay. سمة هذه المادة هي أن بنيتها الداخلية ذات الطبقات يمكن أن تعيق حركة السلاسل الجزيئية بشكل فعال عند تسخينها ، وبالتالي تحقيق تأثير تعزيز مقاومة درجة الحرارة.
3. إضافة إضافات
من حيث الإضافة الإضافية ، يكون استخدام مضادات الأكسدة أكثر أهمية. على سبيل المثال ، النموذج الشائع هو Iroganox 1076 ، مضاد للأكسدة ، وظيفته الرئيسية هي منع المواد من خضوع تفاعلات التحلل التأكسدي تحت بيئات درجة الحرارة العالية. من حيث العوامل النووية ، يمكن لمواد مثل مسحوق التلك أن تعزز تكوين بنية بلورية أكثر انتظامًا داخل المادة. تؤدي الزيادة في البلورة مباشرة إلى زيادة مؤشر درجة حرارة تشوه الحرارة (HDT).
ما هي مزايا وعيوب مقاومة حرارة ورقة PP مقارنة مع الأوراق البلاستيكية الأخرى مثل PVC و PET؟
1. مقارنة بمواد PVC
· يمكن فهم المزايا على النحو التالي:
على سبيل المثال ، تعمل مواد PP بشكل أفضل في بيئات درجات الحرارة العالية ، مثل أن تكون مستقرة في حدود 80 إلى 120 درجة مئوية ، في حين أن PVC قد تبدأ في التشوه فوق 60 درجة. بالإضافة إلى ذلك ، لا يتم إطلاق أي مواد تحتوي على الكلور أثناء عملية الإنتاج ، ويتم إنتاج غازات أقل ضارة أثناء الاحتراق.
أوجه القصور الرئيسية هي:
الشفافية هي في الواقع أسوأ قليلاً ، تمامًا مثل تأثير الزجاج المتجمد الذي نراه غالبًا (يتجاوز الضباب 10 ٪) ، في حين أن PVC يمكن أن يحقق الوضوح بالقرب من الزجاج. أيضًا ، عند مواجهة المذيبات النفطية أو الكيميائية ، يكون للمواد PP تسامحًا أضعف.
2. دعونا نلقي نظرة على وضع مواد الحيوانات الأليفة
المزايا الأكثر بروزًا هي:
تبلغ تكلفة الإنتاج حوالي 3 0 ٪ ، على سبيل المثال ، حوالي 0.6 يوان أرخص لكل كيلوغرام. لا تتطلب المعالجة والقولبة درجة حرارة عالية جدًا ، ويمكن تحقيق صب لدن بالحرارة عند حوالي 120 درجة ، مما يوفر الكثير من الطاقة مقارنةً بـ 200 درجة المطلوبة بواسطة PET.
لكن أوجه القصور التي يجب الإشارة إليها هي:
في ظل ظروف درجات الحرارة المرتفعة الشديدة ، لا يزال غير موثوق به مثل PET (على سبيل المثال ، يمكن لـ PET تحمل درجة حرارة عالية قدرها 200 درجة) ، كما أن قوتها الميكانيكية أقل قليلاً ، على سبيل المثال ، تكون قوته الشد أقل بحوالي 20 ميجا باسرًا من PET.
3. قواعد الاختيار في التطبيقات العملية
بالنسبة للمشاهد مثل صناديق تغليف الطعام اليومية وأجزاء الديكور الداخلية للسيارة التي تتطلب درجة حرارة لا تزيد عن 120 درجة ، من المفيد التكلفة استخدام مواد PP. PVC أكثر ملاءمة للمناسبات التي تتطلب حماية من التآكل ، مثل أنابيب الصرف الصحي أو أغماد الكابلات. أما بالنسبة لزجاجات المشروبات التي تحتاج إلى تحمل تعقيم درجة الحرارة العالية ، أو صناديق الغداء للحساء الساخن ، فسيختارون في الأساس مواد الحيوانات الأليفة ذات المقاومة الأكثر قوة.
