คุณรู้จักวิธีการทดสอบความทนทานของพลาสติกรีไซเคิลที่ผ่านการดัดแปลงหรือไม่?

พลาสติกดัดแปลง หมายถึง พลาสติกทั่วไปและพลาสติกวิศวกรรมที่ผ่านการดัดแปลงโดยวิธีการเติม การผสม การเสริมความแข็งแรง และวิธีการอื่นๆ เพื่อปรับปรุงคุณสมบัติด้านการหน่วงไฟ ความแข็งแรง ความทนทานต่อแรงกระแทก ความเหนียว และด้านอื่นๆ

ปัจจุบัน พลาสติกดัดแปลงมีบทบาทสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ ในชีวิตประจำวัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมยานยนต์และเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้าน ซึ่งมีบทบาทที่ขาดไม่ได้ สำหรับพลาสติกดัดแปลงหลายประเภทเทคโนโลยีพลาสติกดัดแปลงการเพิ่มความแข็งแรงของพลาสติกได้รับการศึกษาและให้ความสนใจจากนักวิชาการและภาคอุตสาหกรรม เนื่องจากความแข็งแรงของวัสดุมักมีบทบาทสำคัญในการใช้งานผลิตภัณฑ์ ในบทความนี้ สถานีข้อมูลการรีไซเคิลจะอธิบายรายละเอียดเกี่ยวกับการเพิ่มความแข็งแรงของพลาสติก

วัสดุยิ่งแข็ง โอกาสที่จะเสียรูปก็จะยิ่งน้อยลง ส่วนวัสดุยิ่งอ่อน โอกาสที่จะเสียรูปก็จะยิ่งมากขึ้น

ความเหนียว ต่างจากความแข็งแง่ เป็นคุณสมบัติที่สะท้อนถึงความง่ายในการเปลี่ยนรูปของวัตถุ ยิ่งวัสดุมีความแข็งแง่มากเท่าไร โอกาสที่จะเปลี่ยนรูปก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น และยิ่งวัสดุมีความยืดหยุ่นมากเท่าไร โอกาสที่จะเปลี่ยนรูปก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

โดยทั่วไป ยิ่งความแข็งแกร่งมากเท่าไร ความแข็ง ความต้านทานแรงดึง โมดูลัสแรงดึง (โมดูลัสของยัง) ความต้านทานการดัด และโมดูลัสการดัดของวัสดุก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ในทางกลับกัน ยิ่งความเหนียวมากเท่าไร การยืดตัว ณ จุดแตกหักและความต้านทานแรงกระแทกก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

ความแข็งแรงต่อแรงกระแทก คือ ความแข็งแรงของชิ้นงานหรือชิ้นส่วนในการทนต่อแรงกระแทก และมักถูกนิยามอย่างกว้างๆ ว่าเป็นปริมาณพลังงานที่ชิ้นงานดูดซับไว้ก่อนที่จะแตกหัก ความแข็งแรงต่อแรงกระแทกมีค่าแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับรูปทรงของแถบทดสอบ วิธีการทดสอบ และสภาวะของชิ้นงาน ดังนั้นจึงไม่สามารถจัดเป็นคุณสมบัติพื้นฐานของวัสดุได้

ผลลัพธ์ที่ได้จากวิธีการทดสอบแรงกระแทกที่แตกต่างกันนั้นไม่สามารถนำมาเปรียบเทียบกันได้

วิธีการทดสอบแรงกระแทกมีมากมาย โดยแบ่งตามอุณหภูมิการทดสอบ ได้แก่ แรงกระแทกที่อุณหภูมิห้อง แรงกระแทกที่อุณหภูมิต่ำ และแรงกระแทกที่อุณหภูมิสูง นอกจากนี้ยังแบ่งตามสภาวะความเค้นของชิ้นงานได้เป็น แรงกระแทกจากการดัดงอ (เช่น แรงกระแทกจากคานเดี่ยวและคานยื่น) แรงกระแทกจากการดึง แรงกระแทกจากการบิด และแรงกระแทกจากการเฉือน และแบ่งตามพลังงานที่ใช้และจำนวนครั้งของการกระแทกได้เป็น แรงกระแทกพลังงานสูงและแรงกระแทกพลังงานต่ำแบบหลายครั้ง วัสดุที่แตกต่างกันหรือการใช้งานที่แตกต่างกันอาจเลือกวิธีการทดสอบแรงกระแทกที่แตกต่างกันและได้ผลลัพธ์ที่แตกต่างกัน ซึ่งไม่สามารถเปรียบเทียบกันได้

บทความนี้วิเคราะห์และสรุปกลไกการเพิ่มความแข็งแรงของพลาสติกและปัจจัยที่มีอิทธิพลต่อกลไกดังกล่าว
แชร์ให้ทุกคนเลย!

1. ทฤษฎีแถบเฉือนสีเงิน

ในระบบผสมของพลาสติกเสริมความแข็งแรงด้วยยาง อนุภาคยางมีบทบาทสองประการ
ในอีกด้านหนึ่ง มันทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางของการกระจายความเค้นและก่อให้เกิดเส้นสีเงินและแถบเฉือนจำนวนมากในเนื้อวัสดุ
ในทางกลับกัน การพัฒนาของลวดลายสีเงินนั้นถูกควบคุมเพื่อให้ยุติลงได้ทันเวลาโดยไม่ลุกลามกลายเป็นรอยแตกที่ก่อให้เกิดความเสียหาย

สนามความเค้นบริเวณปลายแถบสีเงินสามารถเหนี่ยวนำให้เกิดแถบเฉือนที่สิ้นสุดแถบสีเงินได้ นอกจากนี้ยังป้องกันการเจริญเติบโตของเม็ดสีเงินเมื่อมันขยายเข้าไปในแถบเฉือน การเกิดและการพัฒนาของชั้นสีเงินและแถบเฉือนจำนวนมากในระหว่างการรับแรงของวัสดุจะใช้พลังงานจำนวนมาก ส่งผลให้ความเหนียวของวัสดุเพิ่มขึ้น ชั้นสีเงินปรากฏให้เห็นในระดับมหภาคเป็นปรากฏการณ์สีขาวขุ่นจากความเค้น ในขณะที่แถบเฉือนเกี่ยวข้องกับการเกิดคอคอดละเอียด ซึ่งแตกต่างกันไปในวัสดุพลาสติกแต่ละชนิด

ตัวอย่างเช่น HIPS มีความเหนียวของเมทริกซ์น้อย มีเม็ดสีเงิน เกิดการเปลี่ยนสีขาวเมื่อรับแรงดึง ปริมาณเม็ดสีเงินเพิ่มขึ้น ขนาดตามขวางโดยพื้นฐานแล้วไม่เปลี่ยนแปลง ไม่มีคอคอดละเอียดเมื่อรับแรงดึง; PVC ที่เสริมความแข็งแรง มีความเหนียวของเมทริกซ์สูง การเกิดการคายตัวส่วนใหญ่เกิดจากแถบเฉือน มีคอคอดละเอียด ไม่มีการเปลี่ยนสีขาวเมื่อรับแรงดึง; HIPS/PPO มีเม็ดสีเงิน แถบเฉือนครอบครองสัดส่วนที่สำคัญ เกิดทั้งคอคอดละเอียดและการเปลี่ยนสีขาวเมื่อรับแรงดึงพร้อมกัน

2. ปัจจัยที่มีผลต่อการเพิ่มความแข็งแรงของพลาสติก

(1) การวิจัยเกี่ยวกับคุณสมบัติของเรซินเมทริกซ์แสดงให้เห็นว่าการปรับปรุงความเหนียวของเรซินเมทริกซ์เอื้อต่อการปรับปรุงผลความเหนียวของพลาสติกที่เหนียวขึ้น และการปรับปรุงความเหนียวของเรซินเมทริกซ์สามารถทำได้โดยวิธีการดังต่อไปนี้

เพิ่มน้ำหนักโมเลกุลของเรซินพื้นฐานเพื่อให้การกระจายตัวของน้ำหนักโมเลกุลแคบลง ปรับปรุงความเหนียวโดยการควบคุมการเกิดผลึก รวมถึงความเป็นผลึก ขนาดผลึก และรูปร่างของผลึก ตัวอย่างเช่น มีการเติมสารเร่งการตกผลึกลงใน PP เพื่อเพิ่มอัตราการตกผลึกและปรับขนาดเกรนให้ละเอียดขึ้น ซึ่งจะช่วยปรับปรุงความเหนียวในการแตกหัก

(2) คุณสมบัติและปริมาณของสารเพิ่มความแข็งแรง

A. อิทธิพลของขนาดอนุภาคเฟสกระจายตัวของสารเพิ่มความเหนียว – สำหรับพลาสติกเพิ่มความเหนียวด้วยอีลาสโตเมอร์ ค่าขนาดอนุภาคเฟสกระจายตัวของอีลาสโตเมอร์ที่เหมาะสมที่สุดจะแตกต่างกันไปตามคุณลักษณะของเรซินพื้นฐาน ตัวอย่างเช่น ค่าขนาดอนุภาคยางที่เหมาะสมที่สุดใน HIPS คือ 0.8-1.3 ไมโครเมตร ขนาดอนุภาคที่เหมาะสมที่สุดของ ABS คือประมาณ 0.3 ไมโครเมตร และขนาดอนุภาคที่เหมาะสมที่สุดของ ABS ที่ดัดแปลงด้วย PVC คือประมาณ 0.1 ไมโครเมตร
B. อิทธิพลของปริมาณสารเพิ่มความแข็งแรง – มีค่าที่เหมาะสมที่สุดสำหรับปริมาณสารเพิ่มความแข็งแรงที่ควรเติม ซึ่งสัมพันธ์กับพารามิเตอร์ระยะห่างระหว่างอนุภาค
ค. ผลกระทบของอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะของสารเพิ่มความเหนียว – โดยทั่วไปแล้ว ยิ่งอุณหภูมิการเปลี่ยนสถานะของอีลาสโตเมอร์ต่ำเท่าไร ประสิทธิภาพในการเพิ่มความเหนียวก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น
D. อิทธิพลของความแข็งแรงของพันธะระหว่างสารเพิ่มความเหนียวกับเรซินเมทริกซ์ – อิทธิพลของความแข็งแรงของพันธะระหว่างพื้นผิวต่อผลการเพิ่มความเหนียวจะแตกต่างกันไปในแต่ละระบบ
E. อิทธิพลของโครงสร้างสารเพิ่มความเหนียวของอีลาสโตเมอร์ – เกี่ยวข้องกับชนิดของอีลาสโตเมอร์ ระดับการเชื่อมโยงข้ามสายโซ่ เป็นต้น

(3) พันธะระหว่างสองเฟสมีพันธะที่ดีระหว่างสองเฟส สามารถทำให้ความเครียดสามารถถ่ายโอนระหว่างเฟสได้อย่างมีประสิทธิภาพ และด้วยเหตุนี้จึงใช้พลังงานมากขึ้น ประสิทธิภาพโดยรวมของพลาสติกขนาดใหญ่จึงดีขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งความแข็งแรงต่อแรงกระแทกได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ การพอลิเมอไรเซชันแบบกราฟต์และการพอลิเมอไรเซชันแบบบล็อกเป็นวิธีการทั่วไปในการเพิ่มแรงยึดเหนี่ยวระหว่างสองเฟส ความแตกต่างคือการเชื่อมต่อทางเคมีโดยวิธีการสังเคราะห์ทางเคมี เช่น กราฟต์โคพอลิเมอร์ HIPS และ ABS และบล็อกโคพอลิเมอร์ SBS และโพลียูรีเทน

สำหรับสารเพิ่มความแข็งแรงให้กับพลาสติกนั้น เป็นวิธีการผสมทางกายภาพ แต่หลักการก็เหมือนกัน ระบบการผสมที่เหมาะสมควรประกอบด้วยส่วนประกอบสองชนิดที่เข้ากันได้บางส่วน และแต่ละชนิดอยู่ในเฟสหนึ่ง มีชั้นเชื่อมต่อระหว่างเฟส ในชั้นเชื่อมต่อนี้ โมเลกุลของพอลิเมอร์ทั้งสองจะแพร่กระจาย ทำให้เกิดการไล่ระดับความเข้มข้นอย่างชัดเจน การเพิ่มความเข้ากันได้ระหว่างส่วนประกอบที่ผสมกัน จะทำให้มีแรงยึดเกาะที่ดี และเพิ่มการแพร่กระจายในชั้นเชื่อมต่อ ทำให้ความหนาของชั้นเชื่อมต่อเพิ่มขึ้น นี่คือเทคโนโลยีสำคัญสำหรับการเพิ่มความแข็งแรงให้กับพลาสติกและการเตรียมโลหะผสมพอลิเมอร์ – เทคโนโลยีความเข้ากันได้ของพอลิเมอร์!