I riempitivi possono essere aggiunti al nylon, un materiale termoplastico ampiamente utilizzato e adattabile, per migliorarne le proprietà meccaniche, elettriche e termiche. Può essere difficile, tuttavia, distribuire in modo uniforme le cariche personalizzate fortemente caricate nella matrice di nylon. Una dispersione non uniforme può comportare una riduzione delle prestazioni del materiale e problemi di lavorazione. Oltre ad offrire consigli su come scegliere gli additivi per migliorare la qualità della dispersione, questo articolo cerca di fornire ai lettori una conoscenza approfondita delle variabili che influenzano la dispersione delle cariche nel nylon.
La dispersione delle cariche all'interno di una matrice polimerica gioca un ruolo cruciale nel determinare le caratteristiche meccaniche, la stabilità dimensionale e la finitura superficiale del materiale. Il raggiungimento di una dispersione omogenea diventa essenziale per il nylon modificato densamente riempito, al fine di preservare le prestazioni del materiale previste.
Variabili che influenzano la dispersione del riempitivo
Diverse variabili influenzano il modo in cui le cariche modificate fortemente caricate si disperdono nelle matrici di nylon. Queste includono l'interazione polimero-riempitivo, le condizioni di lavorazione della fusione, il carico di riempitivo, il trattamento della superficie e la dimensione e la forma del riempitivo.
Additivi che migliorano la dispersione
a. Agenti di accoppiamento: L'aumento della compatibilità tra riempitivo e matrice di nylon dipende soprattutto dagli agenti di accoppiamento. Migliorando l'adesione interfacciale, riducono l'agglomerazione e favoriscono la dispersione omogenea. I titanati e i silani sono agenti accoppianti comuni per i compositi di nylon.
b. Agenti disperdenti: Durante il processo di fusione, gli agenti disperdenti, come i tensioattivi e i disperdenti, aiutano a separare e stabilizzare le particelle di riempitivo, impedendo che si aggreghino. Un buon agente disperdente migliora le caratteristiche del materiale e favorisce una dispersione omogenea del riempitivo.
c. Modificatori reologici: Durante la lavorazione, i modificatori reologici influenzano le modalità di fusione della matrice polimerica. La dispersione del riempitivo può essere migliorata da queste aggiunte, ottimizzando la viscosità e la velocità di taglio. Gli agenti che controllano il flusso e aumentano la viscosità sono due tipi di modificatori reologici.
d. Agenti nucleanti: Questi agenti possono aiutare a regolare il comportamento di cristallizzazione della matrice polimerica. Favoriscono la crescita di cristalli più omogenei e piccoli, che possono aiutare a distribuire le cariche in modo più uniforme. I prodotti chimici organici e il talco sono agenti nucleanti comuni per il nylon.
I criteri di selezione degli additivi sono i seguenti
a. Compatibilità: gli additivi devono funzionare con la particolare carica utilizzata e con la matrice di nylon. La compatibilità garantisce una dispersione efficace e la prevenzione di impatti negativi sulle qualità del materiale.
b. Condizioni di lavorazione: Le aggiunte devono essere adeguate alle velocità di taglio, ai tempi di permanenza e alle temperature della colata. Una migliore dispersione può essere ottenuta con condizioni di lavorazione ideali.
c. Requisiti di prestazione: Tenere conto delle caratteristiche meccaniche, termiche ed elettriche del prodotto finale previsto. Scegliere gli additivi che migliorano la dispersione del riempitivo e al tempo stesso migliorano queste qualità.
d. Considerazioni ambientali: Valutare in che modo le aggiunte influiscono sulla capacità del materiale di sostenersi dal punto di vista ambientale. Selezionare gli additivi in conformità alle specifiche legali e favorevoli all'ambiente.
Approcci di caratterizzazione
Per valutare la qualità della dispersione dei compositi di nylon modificati fortemente caricati è possibile utilizzare diversi approcci di caratterizzazione. Si tratta di analisi reologiche, diffrazione di raggi X (XRD), microscopia elettronica a trasmissione (TEM) e microscopia elettronica a scansione (SEM).
In conclusione, le prestazioni ottimali dei materiali richiedono la dispersione uniforme di cariche modificate altamente caricate in matrici di nylon. La qualità della dispersione può essere migliorata scegliendo gli additivi giusti, tra cui agenti di accoppiamento, agenti disperdenti, modificatori reologici e agenti nucleanti. Nella scelta degli additivi, la compatibilità, i parametri di lavorazione, le esigenze di prestazione e la sostenibilità ambientale sono considerazioni fondamentali. Inoltre, le tecniche di caratterizzazione sono utilizzate per valutare la qualità della dispersione e supportare ulteriori miglioramenti del materiale composito. In alcuni prodotti modificati con nylon viene aggiunta una quantità significativa di materiale di riempimento. Per aiutare a riempire il materiale in dispersione in questa situazione, si consiglia un compatibilizzante ad alto flusso. I compatibilizzanti ad alto flusso possono rendere più efficace il compatibilizzante anche se non aumentano la fluidità complessiva. Il termine "modificato con anidride" descrive come l'elastomero SEBS abbia un gruppo funzionale anidride. I composti chimici noti come anidridi sono costituiti da due atomi di ossigeno e un gruppo carbonilico. I gruppi anidride vengono aggiunti al SEBS per migliorare alcuni aspetti della sua funzione, in particolare la stabilità e la resistenza all'invecchiamento. Una buona stabilità significa che il Coace®W1G-F mostra poco deterioramento o degrado in diverse circostanze ambientali, mantenendo le sue qualità meccaniche e fisiche nel tempo.
