استخدام مواد الحشو المعدنية غير المعدنية في صناعة البلاستيك

تشير مواد الحشو المعدنية غير المعدنية عمومًا إلى المواد المعدنية غير المعدنية الموجودة في الطبيعة والتي يتم تعدينها بشكل مصطنع ومعالجتها واستخدامها لتحسين القوة والخصائص المختلفة ، أو لتقليل التكاليف ، وإضافتها إلى البلاستيك.

تنقسم حشوات المعادن غير المعدنية إلى: أكسيد ، هيدروكسيد ، كربونات ، (كبريتيت) ، سيليكات ، كربون ، إلخ. تشمل الأكاسيد بشكل أساسي: ثاني أكسيد السيليكون ، تراب دياتومي ، أكسيد الألومنيوم ، ثاني أكسيد التيتانيوم ، أكسيد الحديد ، أكسيد الزنك ، أكسيد المغنيسيوم ، مسحوق الخفاف ، إلخ. هيدروكسيدات تشمل بشكل رئيسي: هيدروكسيد الألومنيوم ، هيدروكسيد المغنيسيوم ، كربونات المغنيسيوم الأساسية وما إلى ذلك. تشمل الكربونات بشكل أساسي كربونات الكالسيوم وكربونات المغنيسيوم والدولوميت وكربونات الألومنيوم الصوديوم الأساسية وما إلى ذلك. (كبريتات) تشمل بشكل أساسي كبريتات الباريوم وكبريتات الأمونيوم وكبريتات الكالسيوم وكبريتات الكالسيوم وما إلى ذلك. تشمل السيليكات أساسًا التلك ، والطين ، والميكا ، والأسبستوس ، وسيليكات الكالسيوم ، والمونتموريلونيت ، والبنتونيت ، والخرز الزجاجي ، والألياف الزجاجية ، وما إلى ذلك. يشتمل الكربون بشكل أساسي على أسود الكربون ، والجرافيت ، والكريات الكربونية المجوفة ، وألياف الكربون ، وما إلى ذلك. بالإضافة إلى المعادن غير المعدنية تشمل مواد الحشو بورات الزنك وبورات الكالسيوم وبورات الصوديوم وباريوم ميتابورات وتيتانات البوتاسيوم.

تقنيات التعديل الرئيسية لحشوات المعادن غير المعدنية هي: التعديل الكيميائي للسطح ، والطلاء الفيزيائي للسطح ، ومعالجة سطح البلازما ، ومعالجة مذيب الطور ، والتعديل الكيميائي الميكانيكي ، وتعديل الكسب غير المشروع على السطح ، وتعديل تفاعل الترسيب ، وتكنولوجيا البلمرة في الموقع.

الخصائص الفيزيائية وتأثيراتها

مساحة السطح المحددة: كلما كانت مساحة السطح المحددة أكبر ، كان التقارب بين مادة الحشو والراتنج أفضل ، ولكن كلما كان تنشيط سطح الحشو أكثر صعوبة ، زادت التكلفة.

الصلابة: يمكن للصلابة العالية أن تحسن من مقاومة التآكل للمنتج ، ولكنها سترتدي معدات المعالجة.

اللون: يتطلب معظم إنتاج البلاستيك بايدو على أعلى مستوى ممكن.

البصريات: يمكن لبعض المنتجات أن تستخدم امتصاص الضوء لزيادة درجة الحرارة ، مثل: الصوبات البلاستيكية الزراعية.

الكهرباء: يتسبب التكثيف أو التكسير على سطح الجزيئات في تكسير روابط التكافؤ وشحنها ، مما يؤدي إلى توزيع غير متساوٍ للجسيمات ، والذي يجب تجنبه في الإنتاج الفعلي.

الخصائص الكيميائية والتأثيرات

التركيب الكيميائي: يؤثر على مقاومة التآكل وهيكل الراتنج والخصائص النوعية للمنتج. أنواع الحشو المختلفة لها تأثيرات مختلفة على المنتج ، ويتم اختيار مواد مالئة مختلفة وفقًا لخصائص المنتج المطلوبة.

التأثير الكيميائي الحراري: من السهل حرق البوليمرات الجزيئية العالية ، ولكن تتم إضافة معظم مواد الحشو المعدنية غير العضوية إلى مصفوفة البوليمر لتقليل جودة المواد القابلة للاحتراق وتأخير الاحتراق الأساسي بسبب عدم تناسقها.

متطلبات الأداء للحشو: ثبات كيميائي عالي ، مقاومة جيدة للحرارة ، تشتت جيد وخلط في راتينج بلاستيكي ، امتصاص صغير للراتنج البلاستيكي ، نقاوة عالية ، غير قابل للذوبان في المذيبات ، مقاومة جيدة للأحماض والقلويات ، وعدم امتصاص الرطوبة.

دور الحشوات في اللدائن

• كربونات الكالسيوم

تعتبر كربونات الكالسيوم حاليًا أكثر حشو المسحوق استخدامًا في صناعة البلاستيك. نظرًا لسعره المنخفض ، ولونه الأبيض ، وأدائه الجيد في المعالجة ، يمكن لكربونات الكالسيوم الثقيلة تلبية متطلبات أداء البلاستيك المعبأ ، وزيادة جرعته بشكل كبير.

• بودرة التلك

يمكن لمسحوق التلك في البلاستيك أن يحسن صلابة البلاستيك ومقاومته للحرارة ، ويمكن أن يزيد من نفاذية الضوء لمعدل تشتت الفيلم في البلاستيك ، وله تأثير مانع للأشعة تحت الحمراء بطول موجة يتراوح من 7-25 ميكرومتر. تم استخدامه في الأفلام الوظيفية لتحسين الليل في الدفيئة. الحفاظ على الحرارة وتعزيز نمو المحاصيل.

• الكاولين

الكاولين في مادة الكابلات البلاستيكية يمكن أن يحسن بشكل كبير العزل الكهربائي لغمد الكابلات ؛ في الفيلم البلاستيكي ، يكون للكاولين تأثير حجب للأشعة تحت الحمراء أفضل من التلك ، ويستخدم لتعديل الأغشية الزراعية ؛ كما أنها تستخدم في البولي بروبلين لصنع عامل أساسي لتحسين قوتها الميكانيكية.

• ولاستونيت

يمكن استخدام Wollastonite كتعزيز بلاستيكي ، ويمكن أن يحسن مقاومة التآكل وثبات الأبعاد للمنتجات البلاستيكية ، ويمكن أن يحسن تأثير مثبطات اللهب العضوية.

• ميكا

يجعل هيكل الرقائق الفريد من الميكا مادة حشو تقوية نموذجية في البلاستيك ، والتي تستخدم بشكل أساسي لتحسين الصلابة ومقاومة الحرارة واستقرار الأبعاد للمنتجات البلاستيكية. عند استخدام الميكا في الفيلم البلاستيكي ، يمكن تحسين نفاذية الضوء المتناثرة بشكل كبير ، وهو أفضل من المواد المالئة غير العضوية الأخرى.

• هيدروكسيد الألومنيوم وهيدروكسيد المغنيسيوم

هيدروكسيد الألومنيوم وهيدروكسيد المغنيسيوم لهما ثلاث وظائف هي التعبئة ، مثبطات اللهب وقمع الدخان في البلاستيك ؛ وهي أيضًا المضافات الرئيسية لأحزمة النقل PVC المستخدمة في مناجم الفحم ، وغالبًا ما تمتلئ براتنج الإيبوكسي ومنتجات البوليستر غير المشبعة. إضافة عامل ، يمكن أن تصل الكمية إلى أكثر من 40٪.

تأثير الحشوات المختلفة على خصائص البلاستيك

(++ تعني كفاءة عالية ، + كفاءة متوسطة ، 0 غير صالحة ، – تأثير عكسي)

(++ تعني كفاءة عالية ، + كفاءة متوسطة ، 0 غير صالحة ، – تأثير عكسي)

إضافة مواد بلاستيكية مع معادن غير فلزية

دور الحشوات في اللدائن

خفض التكلفة: تُضاف مواد حشو رخيصة إلى البلاستيك كمواد مالئة لتقليل التكاليف. تتضمن الأمثلة التمثيلية إضافة كميات كبيرة من كربونات الكالسيوم إلى البولي فينيل كلوريد والبولي بروبيلين.

تحسين الخواص الميكانيكية: بالمقارنة مع راتنجات البوليمر ، تتمتع المعادن غير المعدنية بصلابة ومعامل أعلى ، ويمكن دمج سطحها النشط مع سلاسل البوليمر ، وبالتالي فإن الإضافة المناسبة للمعادن غير المعدنية يمكن أن تحسن بشكل فعال صلابة البلاستيك والمعامل والقوة وغيرها أداء الآلات.

أداء مُحسَّن لمثبطات اللهب: تتمتع المعادن غير المعدنية بمزايا الاستقرار الحراري الجيد ، وانخفاض السمية أو عدم السمية ، وعدم وجود غاز تآكل ، وعدم اللعب أثناء التخزين ، وصعوبة الترسب ، وتأثير مثبط اللهب طويل الأمد ، وما إلى ذلك ، لديها مواد خام وفيرة وأسعار منخفضة. لا تزال طريقة بسيطة وفعالة لحل مشاكل مثبطات اللهب ، وانخفاض الدخان ، وانخفاض سمية عدد كبير من اللدائن الهندسية القابلة للاشتعال.

تحسين الاستقرار: يتم استخدام البلاستيك في مجموعة متنوعة من البيئات. يمكن أن تعزز الحشوات المعدنية غير المعدنية من استقرار المواد البلاستيكية ، مثل الاستقرار الحراري ، والاستقرار الكهربائي ، ومقاومة المذيبات ، ومقاومة الضوء والشيخوخة الحرارية.

الوظيفة: بعد إضافة معظم مواد الحشو ، فإن المنتجات البلاستيكية لها وظائف خاصة لم تكن موجودة من قبل. وذلك لأن التركيب الكيميائي للحشو يلعب دورًا مهمًا. على سبيل المثال ، يمكن أن تؤدي إضافة الجرافيت إلى زيادة الموصلية ومقاومة التآكل للبلاستيك.

استخدام الحشوات المعدنية في المنتجات البلاستيكية

الدافع الرئيسي لاستخدام الحشوات المعدنية هو تقليل تكلفة المواد الخام للمنتجات البلاستيكية ، لذا فإن السعر هو العامل المؤثر الأساسي. تميل الحشوات الخشنة بحجم الجسيمات إلى أن تكون أرخص من الحشوات الدقيقة بحجم الجسيمات. ليست كل المنتجات البلاستيكية مناسبة لاستخدام مواد الحشو المعدنية. بعضها غير مناسب للاستخدام ، مثل المنتجات الشفافة ؛ يعود بعضها إلى المشاكل الناجمة عن استخدام مواد الحشو المعدنية ، مثل زيادة الوزن وضعف التلوين.

كلما كان حجم جزيئات مادة الحشو المعدنية غير المعدنية أصغر ، كانت الخواص الفيزيائية والميكانيكية للبلاستيك المعبأ أفضل عند استخدامها بشكل صحيح. ومع ذلك ، ضمن النطاق الذي يسمح به المستوى التقني الحالي وظروف المعدات ، يكون حجم الجسيمات صغيرًا جدًا ، ولكنه ليس سهل الاستخدام ، وليس السعر مرتفعًا فحسب ، بل إنه يؤثر أيضًا على سيولة عملية التشكيل والخصائص الميكانيكية لـ مواد التعبئة.

تم إيلاء المزيد والمزيد من الاهتمام لوظائف الحشوات المعدنية غير المعدنية. لذلك ، عند تطوير أنواع جديدة من مواد الحشو المعدنية ، يجب أن نفكر أولاً في الوظائف الجديدة التي يمكن أن توفرها للمواد البلاستيكية.

مصدر المقال: شبكة مسحوق الصين