Grazie al loro basso costo e alla loro versatilità, i polimeri sono materiali ampiamente utilizzati in una varietà di applicazioni. Tuttavia, la loro intrinseca fragilità ne impedisce spesso l'impiego in applicazioni in cui è richiesta la resistenza agli urti. Per ovviare a questa limitazione, alle composizioni polimeriche vengono spesso aggiunti dei modificatori d'impatto. Lo scopo di questo articolo è studiare l'impatto dei modificatori d'impatto sulle proprietà meccaniche dei polimeri, compresi i tipi, i meccanismi e i miglioramenti in termini di tenacità e durata che ne derivano.
Meccanismi dei modificatori d'impatto
I modificatori d'impatto migliorano le caratteristiche meccaniche dei polimeri, in particolare la forza d'impatto e la tenacità. A tal fine, modificano le interazioni interfacciali, la struttura molecolare o la morfologia del polimero. Riducendo la propagazione delle cricche e migliorando la resistenza complessiva del materiale agli urti, questi miglioramenti favoriscono la dissipazione dell'energia durante gli eventi di impatto.
a. I tipi di modificatori d'impatto includono: a. Modificatori d'impatto a base di gomma: I composti elastomerici come il polibutadiene e le gomme etilene-propilene costituiscono questi modificatori. Creando una fase di gomma distribuita all'interno della matrice polimerica, aumentano la tenacità. Come siti di arresto delle cricche, le particelle di gomma assorbono e rilasciano energia durante l'impatto per impedire la diffusione delle cricche.
b. Modificatori d'impatto a guscio centrale: Questi modificatori d'impatto hanno solitamente un guscio rigido che circonda un nucleo spugnoso. La tenacità è fornita dal nucleo, mentre la compatibilità con la matrice polimerica è migliorata dal guscio. Questa combinazione consente di assorbire e distribuire efficacemente l'energia durante gli impatti, migliorando così la resistenza agli urti.
c. Modificatori d'impatto reattivi: Questi modificatori aumentano la tenacità e la resistenza agli urti reagendo chimicamente con la matrice polimerica durante la lavorazione o la reticolazione. Questi modificatori creano legami covalenti con le catene polimeriche per migliorare l'adesione interfacciale e impedire la diffusione di cricche.
Impatto sulle caratteristiche meccaniche
a. Forza d'urto: La resistenza all'impatto dei polimeri è notevolmente aumentata dall'aggiunta di modificatori d'impatto. L'energia viene assorbita dalla fase di gomma distribuita o dalla struttura core-shell, che riduce la concentrazione delle sollecitazioni in prossimità dei punti di rottura. Per questo motivo, il materiale è adatto alle applicazioni che richiedono resistenza agli urti, in quanto può sopportare forze d'urto più elevate senza rompersi.
b. Tenacità: Rafforzando la resistenza dei polimeri alla propagazione delle cricche, i modificatori d'impatto ne aumentano la tenacità. Come assorbitori di energia, le particelle di gomma sparse o la struttura a guscio distribuiscono l'energia d'impatto e favoriscono la deformazione plastica anziché la frattura fragile. Grazie alla loro maggiore tenacità, i polimeri possono tollerare la deformazione senza subire rotture catastrofiche.
c. Duttilità e flessibilità: La duttilità e la flessibilità dei polimeri possono essere migliorate dai modificatori d'impatto. L'aumento della tenacità del materiale consente un maggiore allungamento e deformazione prima della rottura. Questa caratteristica è particolarmente importante nelle applicazioni in cui il materiale deve sopportare sollecitazioni o deformazioni ripetitive.
Criteri di selezione dei modificatori d'impatto
Nella scelta dei modificatori d'impatto occorre fare una serie di considerazioni, come il tipo di polimero, le circostanze di lavorazione e le qualità meccaniche previste. È essenziale che il modificatore d'impatto e la matrice polimerica siano compatibili per garantire una dispersione efficace e prestazioni costanti. È inoltre necessario ottimizzare la concentrazione del modificatore d'impatto per ottenere il giusto equilibrio tra tenacità e altre qualità meccaniche.
Resistenza agli urti, tenacità, duttilità e flessibilità sono solo alcune delle qualità meccaniche dei polimeri che i modificatori d'impatto sono essenziali per migliorare. I modificatori d'impatto assorbono e disperdono efficacemente l'energia attraverso una serie di processi, come le fasi di gomma sparse o le strutture a guscio, arrestando la diffusione delle cricche e migliorando la resistenza del materiale all'impatto. Ingegneri e scienziati possono personalizzare i materiali per soddisfare particolari esigenze applicative scegliendo e aggiungendo con cura i modificatori d'impatto nelle formulazioni dei polimeri. Questo approccio amplia la gamma di settori in cui i polimeri possono essere utilizzati efficacemente.
La bassa dose di COACE modificatore d'impatto. La resistenza agli urti, la compatibilità, la flessibilità e la morbidezza aumentano con 40%-70%, mentre le altre proprietà rimangono inalterate e aumentano con 2%-4%. Siete invitati a discutere con noi di questioni come il miglioramento della resistenza all'urto dei prodotti!
