Ugrás a tartalomhoz

Műanyag kompozitok - 1. rész

Szakács Hajnalka (2012)

Pannon Egyetem

Polikarbonát blendek

Polikarbonát blendek

A polikarbonát leggyakrabban alkalmazott típusa a biszfenol-A (PC). A polikarbonát európai szintű felhasználását a 30. ábra szemléleti. Az autóiparban fényszórók, szélvédők, oldalsó és hátsó ablakok előállításához használják fel [21].

30. ábra - A PC alkalmazási területei Európa szerte 2003-ban

30. ábra A PC alkalmazási területei Európa szerte 2003-ban

A PC és PPE blendjei egymással nem elegyedőek és törékenyek. Erősítésre és kompatibilizáló adalékra van szükség a blendek előállításához. A 24. Táblázat néhány PPE/PC blendet tartalmaz.

24. táblázat - Néhány PPE/PC blendje

PPE/PC blendek

Jellemzők/kiemelt szempontok

PS vagy SMMA és PEST

akril elasztomer kompatibilizáló szer

PBT és SEBS

jó gyárthatóság, ütőszilárdság, vegyszerállóság

HIPS/PEST/SBS és PS 2-oxazolinnal (PSOX)ojtva

 

Fumársavval ojtott PPE és SEBS

előnyös mechanikai tulajdonság és alacsony fén

PS, PEST, SEBS és/vagy MBA

nagy ütőszilárdság

PBT, PC-PS-PC blokk kopolimer és ütési ellenállás módosító

kiváló merevség és ütőszilárdság

SAN/PS- kompatibilizált

poli(butilakrilát-ko-sztirol-ko-akrilnitril)

PEST/ABS és PS, HIPS, SEBS, PA, PC és/vagy PEST

multi-komponens blend reaktív feldolgozással

PEST, PC-PBT kopolimer és SEBS

jó merevség és ütőszilárdság


A PC/PBT sokoldalú hőre lágyuló polimer blend. Jó kémiai ellenállással és alacsony hőmérsékleten jó ütésállósággal rendelkezik, hőnek ellenáll. A PC/PBT blendet egyre inkább használják például a vékony falú autóipari lökhárítók előállítására.

A reciklált polimerekből készült termékek gyakran olcsóbbak, de közepes minőség és egyszerű kialakítás jellemző rájuk. Környezetvédelmi szempontból előnyösebb a reciklált alapanyagok használata, ehhez azonban meg kell vizsgálni az újrahasznosítás lehetőségeit. Az újrafeldolgozásnál ugyanis figyelembe kell venni, hogy a polimerek termo-oxidatív öregedése befolyásolja a későbbi újrahasznosításukat, különösen a magas feldolgozási hőmérséklet esetén.

PC/PBT blendekből fröccsöntött próbatesteket gyorsított és természetes öregítést követően granulálták és újrafröccsöntötték. Az ily módon elkészült próbatesteket mechanikai jellemzőit vizsgálták. Az öregítést eltérő ideig (45nap, 180nap, 240nap, 1 év, 2év), különböző hőmérsékleten (8-36°C), relatív páratartalom (12-96%) és 0-1250W/m2 besugárzás mellett végezték.

31. ábra - Pigmentet nem tartalmazó PC/PBT blend átlagos szakadási nyúlása öregítés és úrjafelhasználás után

31. ábra Pigmentet nem tartalmazó PC/PBT blend átlagos szakadási nyúlása öregítés és újrafelhasználás után

32. ábra - Pigmentet tartalmazó PC/PBT blend átlagos szakadási nyúlása öregítés és újrafelhasználás után

32. ábra Pigmentet tartalmazó PC/PBT blend átlagos szakadási nyúlása öregítés és újrafelhasználás után

33. ábra - Pigmentet nem tartalmazó PC/PBT blend átlagos húzó rugalmassági modulusza öregítés és újrafelhasználás után

33. ábra Pigmentet nem tartalmazó PC/PBT blend átlagos húzó rugalmassági modulusza öregítés és újrafelhasználás után

34. ábra - Pigmentet tartalmazó PC/PBT blend átlagos húzó rugalmassági modulusza öregítés és újrafelhasználás után

34. ábra Pigmentet tartalmazó PC/PBT blend átlagos húzó rugalmassági modulusza öregítés és újrafelhasználás után

35. ábra - Pigmentet nem tartalmazó PC/PBT blend átlagos húzószilárdsága öregítés és újrafelhasználás után

35. ábra Pigmentet nem tartalmazó PC/PBT blend átlagos húzószilárdsága öregítés és újrafelhasználás után

36. ábra - Pigmentet tartalmazó PC/PBT blend átlagos húzószilárdsága öregítés és újrafelhasználás után

36. ábra Pigmentet tartalmazó PC/PBT blend átlagos húzószilárdsága öregítés és újrafelhasználás után

A mechanikai tulajdonságokat vizsgálva jól látható, hogy a szakadási nyúlás jelentősen csökken az öregítés időtartamával. A pigmenteket tartalmazó, illetve nem tartalmazó minták hasonló eredményeket mutattak. A blendek húzó rugalmassági modulusz és a húzószilárdság értékeit vizsgálva látszik, hogy ezt a tulajdonságot nem befolyásolta az öregítés és az azt követő újrafeldolgozás sem.

37. ábra - Pigmentet nem tartalmazó PC/PBT blend átlagos ütőszilárdsága öregítés és újrafelhasználás után

37. ábra Pigmentet nem tartalmazó PC/PBT blend átlagos ütőszilárdsága öregítés és újrafelhasználás után

38. ábra - Pigmentet tartalamazó PC/PBT blend átlagos ütőszilárdsága öregítés és újrafelhasználás után

38. ábra Pigmentet tartalamazó PC/PBT blend átlagos ütőszilárdsága öregítés és újrafelhasználás után

Az ütőszilárdság esetében csökkenés figyelhető meg az öregítés időtartamának függvényében, mind természetes, mind pedig a mesterséges öregítés esetében.

39. ábra - Pigmentet nem tartalmazó PC/PBT blend átlagos MFI értékei öregítés és újrafelhasználás után

39. ábra Pigmentet nem tartalmazó PC/PBT blend átlagos MFI értékei öregítés és újrafelhasználás után

40. ábra - Pigmentet tartalmazó PC/PBT blend átlagos ütőszilárdsága öregítés és újrafelhasználás után

40. ábra Pigmentet tartalmazó PC/PBT blend átlagos ütőszilárdsága öregítés és újrafelhasználás után

Az öregítés és az újrafeldolgozás is növelte az MFI értékeket (egyetlen újrafeldolgozási ciklust figyelembe véve). Ahol nagymértékű degradáció következett be, ott az MFI értékeknél nem figyelhető meg változás a pigmentet tartalmazó és nem tartalmazó minták esetében [22].

A PC/POM blendjei egymással nem elegyedő blendek csoportjába tartoznak. A PC-ot POM-hoz keverve növekszik az oldószerekkel, valamint vegyszerekkel szembeni állás. A PC néhány különleges/speciális polimerekkel alkotott blendjeit foglalja össze a 25. Táblázat.

25. táblázat - Néhány PC/különleges polimerrel alkotott blendje

PC/sziloxán gyanta blendek

Jellemzők/kiemelt szempontok

PC és/vagy PEST sziloxán-alapú vinil kopolimerrel

vegyszer-, idő-, hideg-, és ütésálló

PC poli(dimetil sziloxi biszfenilén oxid)

átlátszó, láng és ütésálló blend

PC sziloxán/vinil-alapú kopolimer

hőstabilitás, hideg alakíthatóság és ütőszilárdság

PC, vagy poliészterkarbonát PC-b-PDMS-sel

kevésbé éghető

PC/PArSi és SBS

kiváló mechanikai tulajdonság

  

PC/PSF blendek

 

PC és PAES és MBS, vagy AES

jó ütő- és húzószilárdság, HDT

PC és PAES vagy CHR

jó ütéssel és égéssel szembeni ellenállás

PSF lineáris és elágazó láncú PC

nagyobb vegyszerállóság

PAES és PET, vagy PBT üvegszállal

jó teljesítőképesség, vegyszerállóság

PC/PAES MBA

MMA-val ojtott BR, sztirol és/vagy AN;

  

PC/fluorpolimer blendek

 

PC/PP és PC/PTFE

jobb tulajdonságok

PC PTFE-el, ABS és krezol novolak foszfát oligomer

jobb tulajdonság, lángállóság

  

PC/poliimid blendek

 

PC SMI-vel

szilárdság javulás, HDT és erősség

PC PEI-vel

jobb feldolgozhatóság, rugalmassági és ütőszilárdság

PC PAI-vel

jobb mechanikai és antisztatikus tulajdonságok


A poli(oxi-metilén) típusok (POM) lineáris szerkezetű, kristályos, hőre lágyuló műszaki műanyagok. Szívós, kemény, nagy szilárdságú, közepes ütésállóságú, jó vegyszerállóságú, gyenge hőstabilitású polimer. Leginkább villamosiparban, gép- és járműiparban alkalmazzák. A leggyakoribbak a különböző molekuláris szerkezettel (lináris, elágazó, térhálós), különböző molekula tömeggel, vagy különböző végcsoportokkal rendelkező POM homológok blendjei. Második leggyakoribb POM alapú blend a POM-TPU blend. Léteznek úgynevezett core-shell (mag-héj) típusú blendjei is, amelyek akril elasztomert MBS-t vagy MBA-t tartalmaznak. Azért, hogy időállóságát javítsák, fluorpolimerrel vagy PMMA polimerekkel keverik. Csúszó alkatrészek gyártásához PTFE-POM, PVDF-POM, PTFE-POM blendeket fejlesztettek ki. Néhány POM blendjét a 26. Táblázat foglalja össze. A legújabb POM blendelési technológiák során reaktív végcsoport jelenlétében kompatibilizálják viszonylag egyszerűen a polimereket [3].

26. táblázat - Néhány POM blend

Kompozit

Jellemzők/kiemelt szempontok

POM OH- NCO- vagy NCS- terminált TPU-val

a POM rugalmasság javítása

POM/TPU ásványi töltőanyaggal

javított merevség

POM/TPU és polikarbodiimid és etilén-bisz-sztearamid

ömleszthetőség és ütésállóság (a POM acetáttal telítve)

POM/TPU

nagy ütésállóság kis hőmérsékleten

POM, PC és TPU

nagy ütésállóság

POM politioizocianát-TPU-val

nagy ütő- és hajlítószilárdság

POM/TPU és akril műanyagok

kopásellenállás és ellenállás az időjárásnak

POM/TPU és ABS

feldolgozhatóság, hő- és térstabilitás, kémiai ellenállás

POM/TPU SAN-al, ABS-el, AES-el, PC-vel, PA-val, PAr-el, PPE-vel, HIPS-el akril műanyagokkal, imidált műanyagokkal vagy SMA-val

kisebb zsugorodás, jó merevség, megnyúlás, keménység, stb.

POM/TPU és EBA-GMA, PA-612-vel, PA-6-tal, PP-vel vagy PET-tel

jó modulusz, ütésállóság és feldolgozhatóság

POM/TPU és di-glicerin, pentaeritrit

húzószilárdság, törésnél megnyúlik


A PET hulladékok reciklálása során fellépő degradáció a mechanikai tulajdonságokat kedvezőtlenül befolyásolja. Ezen tulajdonságokat PC hozzáadásával kísérelték meg javítani. Mind regranulátumból, mind pedig granulátumból létrehozott PET/PC blendeket (80/20, 70/30 és 50/50 m/m% összetételben) vizsgáltak.

27. táblázat - Granulátumból készített próbatestek mechanikai tulajdonságai

Tulajdonság

Blendek

80/20

70/30

50/50

Rugalmassági modulusz (MPa)

2120-2150

2225

2240

Húzószilárdság (MPa)

57-59

60

60

Rugalmas megnyúlás (%)

9-10

10

11

Szakadási nyúlás (%)

<265

226

200

Ütőszilárdság (kJ/m2)

2,1-2,2

2,2

3,8


28. táblázat - Regranulátumból készített próbatestek mechanikai tulajdonságai

Tulajdonság

Blendek

 

70/30

50/50

Rugalmassági modulusz (MPa)

2080

2116

Húzószilárdság (MPa)

82

86

Ütőszilárdság (kJ/m2)

2,0

2,0


A legjobb eredmények a szakító- és hajlító vizsgálatok során mutatkoznak. Az ütésállóság azonban minden összetétel esetében igen alacsony volt [23].