عدة مواد حشو غير عضوية شائعة الاستخدام في البلاستيك

لا تقتصر فوائد الحشوات على خفض تكاليف الإنتاج وزيادة هامش الربح فحسب، بل تُحسّن أيضًا خصائص مثل مقاومة درجات الحرارة العالية، ومقاومة التآكل، وصلابة السطح، والمتانة، ومقاومة التآكل، ومقاومة اللهب، والعزل إلى حد ما. أما بالنسبة للبلاستيك، فتُستخدم حشوات شائعة مثل الألياف الزجاجية، وكربونات الكالسيوم، والكرات الزجاجية الدقيقة، ومعادن السيليكات، وثاني أكسيد التيتانيوم.

الألياف الزجاجية

الألياف الزجاجية مادة حشو شائعة الاستخدام في اللدائن الهندسية. مكونها الرئيسي هو ثاني أكسيد السيليكون، إلى جانب أكاسيد معدنية مشتقة أخرى. عملية الإنتاج الدولية السائدة هي طريقة السحب في فرن الخزان. بناءً على محتوى القلويات في الزجاج، يمكن تصنيفه إلى ألياف زجاجية خالية من القلويات، وألياف زجاجية متوسطة القلوية، وألياف زجاجية عالية القلوية. تستخدم اللدائن الهندسية بشكل أساسي ألياف زجاجية مفرومة خالية من القلويات وألياف زجاجية طويلة غير مجدولة. بعد إضافة ألياف الزجاج، تخضع اللدائن الهندسية للتغييرات التالية:

المزايا:

تعزيز الصلابة والصلابة: إضافة الألياف الزجاجية تعمل على تحسين قوة وصلابة البلاستيك.

تحسين مقاومة الحرارة ودرجة حرارة انحراف الحرارة: على سبيل المثال، إضافة ألياف زجاجية إلى النايلون تزيد درجة حرارة انحرافه الحراري بما لا يقل عن 30 درجة مئوية. عمومًا، يتحمل النايلون المقوى بألياف زجاجية درجات حرارة تزيد عن 220 درجة مئوية.

تشمل المزايا الأخرى: تحسين ثبات الأبعاد وتقليل الانكماش، وتقليل تشوه الانحناء، وتقليل الزحف، وتقليل امتصاص الرطوبة.

العيوب:

قد تؤدي زيادة معامل مرونة المنتج إلى تقليل صلابته. كما تؤثر سلبًا على مقاومة اللهب بسبب تأثير الفتيل، مما يتداخل مع نظام مقاومة اللهب ويقلل من فعاليته. كما أن الألياف الزجاجية المكشوفة قد تُضعف لمعان سطح المنتجات البلاستيكية.

يؤثر طول ألياف الزجاج بشكل مباشر على هشاشة المادة. فالألياف القصيرة المعالجة بشكل سيء قد تقلل من قوة تحمل الصدمات، بينما تُحسّنها الألياف الطويلة المعالجة جيدًا. لذا، يُعد اختيار طول الألياف المناسب أمرًا بالغ الأهمية لتقليل الهشاشة.

يُعد محتوى الألياف في المنتج بالغ الأهمية أيضًا. عادةً ما تستخدم معايير الصناعة نسبًا مئوية صحيحة مثل 15%، أو 25%، أو 30%، أو 50%، حسب استخدام المنتج.

يتطلب تحقيق الخصائص الميكانيكية المثلى وتأثيرات السطح دراسة متأنية لقطر الألياف وطولها ومعالجة السطح أثناء التعديل ومحتوى الألياف.

كربونات الكالسيوم

تُصنف منتجات كربونات الكالسيوم إلى كربونات ثقيلة وكربونات خفيفة. يُنتج كربونات الكالسيوم الثقيلة، واختصارها GCC، عن طريق التكسير الميكانيكي للكالسيت الطبيعي، والحجر الجيري، والطباشير، والأصداف، وغيرها. ويُطلق عليه اسم "ثقيل" لأن حجم ترسيبه أصغر من حجم ترسيب كربونات الكالسيوم الخفيفة. حاليًا، يعتمد الإنتاج الصناعي لكربونات الكالسيوم GCC على طريقتين: الطريقة الجافة والطريقة الرطبة. تُنتج الطريقة الجافة منتجات اقتصادية وواسعة الاستخدام مقارنةً بالطريقة الرطبة.

يُنتَج كربونات الكالسيوم الخفيفة، المُختصرة بـ PCC أو كربونات الكالسيوم المُترسبة، عن طريق تكليس مواد خام مثل الحجر الجيري لإنتاج الجير (مُكوّن أساسًا من أكسيد الكالسيوم وثاني أكسيد الكربون). يُهَيَّأ الجير بعد ذلك لتكوين لبن الجير (مُكوّن أساسًا من هيدروكسيد الكالسيوم)، والذي يُكربن بثاني أكسيد الكربون لترسيب كربونات الكالسيوم. أخيرًا، يُجفف ويُجفف ويُسحق. كما يُمكن إنتاجه عن طريق تفاعل تحلل مزدوج لكربونات الصوديوم وكلوريد الكالسيوم لتكوين راسب كربونات الكالسيوم، يليه التجفيف والسحق.

كربونات الكالسيوم من أقدم الحشوات غير العضوية المستخدمة لتعزيز وتقوية البولي بروبلين. لطالما هيمنت كربونات الكالسيوم الميكرونية على التطبيقات. تشير الدراسات إلى أن إضافة كربونات الكالسيوم تزيد من قوة تحمل البولي بروبلين للصدمات، لكنها تقلل من قوة الشد. يمكن لكربونات الكالسيوم الخفيفة تحسين كل من قوة تحمل الصدمات وقوة الخضوع، حيث يُظهر كربونات الكالسيوم PCC المعالجة بحمض الستياريك نتائج أفضل. يعزز كربونات الكالسيوم المعالجة بعامل اقتران التيتانات قوة تحمل البولي بروبلين للصدمات بشكل كبير.

مع ظهور كربونات الكالسيوم النانوية، وُجد أن نانو-كربونات الكالسيوم₃ قادرة على تعزيز ومتانة البولي بروبيلين في آنٍ واحد، مع تأثيرات تقوية أفضل من كربونات الكالسيوم الميكرونية. تشير الأبحاث إلى أن مورفولوجيا نانو-كربونات الكالسيوم₃ تؤثر بشكل كبير على الخصائص الميكانيكية للمركبات. يُحسّن نانو-كربونات الكالسيوم₃ المكعب أداء التصادم، بينما يُعزز نانو-كربونات الكالسيوم₃ الليفية خصائص الشد. كما يُحسّن نانو-كربونات الكالسيوم₃ كرويات البولي بروبيلين ويعزز تكوين بلورات بيتا.

كرات زجاجية مجهرية

الكريات الزجاجية الدقيقة هي نوع جديد من مواد السيليكات، منها الصلبة والمجوفة. عادةً ما تُسمى خرزات الزجاج التي يتراوح حجم جسيماتها بين 0.5 و5 مم خرزات دقيقة، بينما تُسمى تلك التي يقل حجم جسيماتها عن 0.4 مم خرزات دقيقة. تأتي هذه الخرزات الدقيقة من مصادر متنوعة، مثل كريات زجاج الرماد المتطاير الدقيقة، وهي جزيئات كروية خفيفة الوزن تُستخرج من الرماد المتطاير. مكونها الرئيسي هو ثاني أكسيد السيليكون، إلى جانب أكاسيد معدنية مختلفة. تتميز كريات زجاج الرماد المتطاير الدقيقة بمزايا عديدة، منها مقاومة درجات الحرارة العالية وانخفاض التوصيل الحراري. عند استخدامها كحشوات في البلاستيك، تُعزز مقاومة التآكل والضغط ومقاومة اللهب. يُحسّن شكلها الكروي الفريد سلاسة المعالجة، بينما يُعزز سطحها الأملس لمعان المنتج ويُقلل من التصاق الأوساخ.

تُستخدم الكريات الزجاجية الدقيقة على نطاق واسع لتقوية وتقوية مادة البولي بروبيلين. تشير الدراسات إلى أنه مع زيادة محتوى الكريات الزجاجية الدقيقة، تزداد معامل الشد، وقوة الانثناء، ومعامل المرونة لمواد البولي بروبيلين/الزجاج المبثوقة أحادية وثنائية اللولب خطيًا، بينما تنخفض مقاومة الخضوع بشكل طفيف. يتحسن إجهاد الكسر عند انخفاض المحتوى، ولكنه يتراجع بسرعة عند مستويات أعلى. تتحسن قوة تحمل الصدمات للمواد المبثوقة أحادية وثنائية اللولب وتزداد مع وجود محتوى من الكريات الزجاجية الدقيقة ضمن نطاق معين. تكون قوة تحمل الصدمات للمواد المبثوقة أحادية اللولب أعلى قليلاً من قوة تحمل المواد المبثوقة ثنائية اللولب. يؤثر حجم جسيمات الكريات الزجاجية الدقيقة بشكل كبير على متانة مواد البولي بروبيلين/الزجاج المبثوقة.

معادن السيليكات

تشمل المعادن السيليكاتية الأكثر استخدامًا وبحثًا التلك والمونتموريلونيت (MMT) والولاستونيت، مع حصول الأتابولجيت والزيوليت أيضًا على قدر كبير من الاهتمام.

التلك وMMT معادن سيليكاتية طبقية. التلك معدن سيليكات مغنيسيوم ذو بنية صفائحية. عمومًا، توفر الجسيمات الدقيقة تشتتًا أفضل، مما يُحسّن درجة حرارة انحراف الحرارة للمادة ونعومة سطحها. يتميز MMT بمسافة أكبر بين طبقاته، ويُستخدم غالبًا في تحضير مركبات البولي بروبيلين (PP) بطريقة التداخل. يمكن لـ MMT تكوين بنية متداخلة جيدًا داخل مصفوفة البولي بروبيلين، مما يُعزز مقاومة الصدمات وثبات الأبعاد.

الأتابولجيت (ATP) هو سيليكات سلسلة الطبقات. وهو معدن سيليكات نانوي طبيعي أحادي البعد، تتكون وحداته الهيكلية الأساسية من بلورات أحادية ليفية قصيرة أو إبرية الشكل. يمكن لمادة ATP أن تتحد مع البولي بروبيلين بمستويات حشو ميكرون وتدعيم نانوي، مما يُحسّن خصائصها الميكانيكية. يتغلب هذا النوع الجديد من ألياف الطين القصيرة على عيوب الراتنجات المقواة بألياف الزجاج، مثل ضعف السيولة، والمظهر الخشن، والتآكل الشديد لمعدات المعالجة، مما يجعله ذا قيمة عالية للتطوير.

الولاستونيت معدن سيليكات أحادي السلسلة، يظهر عادةً على شكل صفائح أو كتل شعاعية أو ليفية. تشير الدراسات إلى أن البلاستيك المملوء بالولاستونيت لا يُحسّن الخواص الميكانيكية فحسب، بل يُمكنه أيضًا أن يحل محل الألياف الزجاجية، مما يُقلل التكاليف. ومع ذلك، مع زيادة محتوى الحشو، تزداد صلابة المركب، مما يُسبب تآكلًا كبيرًا لمعدات المعالجة.

الزيوليت معدن سيليكات إطاري. يسمح تركيبه المسامي الغني بامتصاص أو تحميل الجسيمات الوظيفية، مما يُمكّن من تحضير مركبات بولي بروبيلين عالية الأداء وزيادة قيمة المنتج. لذلك، يحمل تطوير مركبات وظيفية من البولي بروبيلين والزيوليت إمكانات هائلة، وقد أصبح محورًا رئيسيًا في الأبحاث الحالية.

ثاني أكسيد التيتانيوم

التركيب الكيميائي لثاني أكسيد التيتانيوم هو TiO₂. ويمكن أن يكون روتيل أو أناتاز، حسب شكله البلوري. يُعد الروتيل أكثر أشكال البلورات استقرارًا، بتركيبه الكثيف، ويتميز بصلابة ومقاومة للعوامل الجوية وخصائص مضادة للتكلس أفضل من الأناتاز. كما أنه مستقر ضد مختلف المواد الكيميائية في الغلاف الجوي، وغير قابل للذوبان في الماء، ومقاوم للحرارة. إضافة ثاني أكسيد التيتانيوم لا تُحسّن بياض المنتج فحسب، بل تُقلل أيضًا من تلف الأشعة فوق البنفسجية، مما يُعزز مقاومة البولي بروبيلين للشيخوخة الضوئية. كما يُحسّن صلابة المنتجات وصلابتها ومقاومتها للتآكل. ومع ذلك، فإن توافقه مع المواد البلورية مثل البولي بروبيلين والبولي أميد ضعيف، مما يستدعي تعديل التوافق.

مسحوق ملحمي

بصفتنا علامة تجارية عريقة في هذا المجال، تلتزم شركة Epic Powder Machinery بالتركيز على رضا العملاء والجودة والابتكار. نحن شريككم الموثوق لتحقيق النجاح على المدى الطويل. اختر Epic Powder لحلول معالجة مساحيق فعّالة وموفرة للطاقة وصديقة للبيئة! تواصل معنا لمعرفة المزيد عن منتجاتنا!