Cet article traite principalement de la résistance à la chaleur des feuilles de polypropylène. Plus précisément, il analysera les paramètres de température de base du matériau, la stabilité dans un environnement à haute température, les caractéristiques de ténacité dans des conditions à basse température et l'amélioration des performances par modification. Dans le même temps, il sera comparé aux matériaux plastiques communs tels que le PVC et le TEP. En observant les différences structurelles au niveau moléculaire et les effets de l'application des méthodes d'amélioration, une base de référence est fournie pour sélectionner des matériaux appropriés dans la production réelle.
Quelle est la résistance à la chaleur spécifique des feuilles PP? Quelle est la température la plus élevée qui peut être tolérée?
1. Paramètres de température de base
· Température de déformation de la chaleur (HDT): Selon la norme ASTM D648, la valeur mesurée sous une charge de 0. 46MPA est entre 80-120 degré
· Performance du point de fusion: la température du point critique à laquelle le matériau passe du solide à fondu est à environ 160-170 degré
· Dans une utilisation réelle, il convient de noter que dans le cas d'une résistance à la chaleur à court terme, comme le thermoformage ou la vaisselle micro-ondes, la température maximale ne doit pas dépasser 120 degrés. S'il est utilisé pendant longtemps, comme des pièces internes automobiles ou des boîtiers d'appareils domestiques, il est recommandé de contrôler la température inférieure à 80 degrés
2. Facteurs clés affectant la plage de température
· Par exemple, pour des matériaux tels que l'homopolymère PP, en raison de sa cristallinité élevée, la température de déformation de la chaleur peut atteindre 110-120, mais il y a un problème qu'il est facile de devenir cassant dans un environnement à basse température. La situation du copolymère PP est différente. En raison de l'ajout de composants monomères tels que l'éthylène ou le buteur, bien que la température de déformation thermique diminue à la plage de 80-100, la ténacité du matériau a été améliorée.
· L'indice de cristallinité nécessite une explication spéciale. D'une manière générale, plus la cristallinité est élevée, meilleure est la résistance à la chaleur du matériau, mais au contraire, il est facile de se fissurer fragile dans un environnement à basse température. Par exemple, la température fragile de l'homopolymère PP peut être aussi faible que moins de 30 degrés, à qui devrait être accordé une attention particulière dans les applications pratiques.
La feuille PP déformera-t-elle ou libèrera-t-elle des substances nocives dans un environnement à haute température?
1. Raisons des changements morphologiques à haute température
· Phénomène d'adoucissement du matériau: Lorsque la température dépasse la température de déformation de chaleur (THA), le matériau se ramollira et changera de taille. Par exemple, dans le moule de thermoformage, le taux de retrait peut augmenter par rapport à la température normale.
· Dommages à la structure moléculaire: s'il est dans un environnement à haute température supérieur à 170 degrés pendant longtemps, la structure de la chaîne principale se casse et les indicateurs de performance mécanique tels que la résistance à la traction seront considérablement détériorés.
2. Possibilité de libération de substances nocives
· Exigences des matériaux de qualité alimentaire: les matériaux PP utilisés pour les emballages alimentaires doivent passer la norme de sécurité alimentaire FDA (le numéro standard spécifique est de 21 CFR 177.1520), et les plastifiants ou le bisphénol A ne peuvent pas être ajoutés pendant la production, donc les composants nocifs ne sont pas faciles à précipiter même dans des environnements à haute température.
· Risques des matériaux industriels: certains produits de qualité industrielle ajouteront des additifs tels que les stabilisateurs de métaux lourds pour améliorer les performances. Il est particulièrement important de noter que ces additifs peuvent volatiliser les composés organiques tels que le benzène dans des environnements de travail à haute température.
3. Analyse des méthodes de réponse
· Formule améliorée: Par exemple, l'ajout d'antioxydants phénol entravés aux matières premières, des additifs tels que Irganox 1010 peuvent ralentir le vieillissement du matériau.
· Test et vérification: Il est nécessaire d'utiliser la méthode d'essai de décomposition thermique utilisée en laboratoire (comme l'analyse thermogravimétrique) pour examiner les données de stabilité du matériau à haute température, de sorte que la plage de température sûre pendant l'utilisation réelle peut être déterminée.
Quelle est la résistance à basse température de la feuille PP? Deviendra-t-il cassant à basse température?
En ce qui concerne la troisième question, les performances des matériaux PP dans des environnements à basse température, en particulier, si le matériau aura des problèmes de fissuration cassants dans des conditions froides. Nous pouvons l'analyser du point de vue des propriétés des matériaux. Par exemple, lorsque la température tombe à un certain point critique, ce produit en plastique produira en effet des changements de propriété physique.
Parlons d'abord de la situation où le matériau devient fragile à basse température. Les matériaux homopolymères PP commencent généralement à cassants à moins de 20 degrés à moins de 30 degrés, tandis que le type modifié copolymérisé peut réduire la température fragile à environ moins de 40 degrés. Cela est principalement dû au fait que des composants monomères tels que l'éthylène ou le butène sont ajoutés pendant le processus de production, ce qui modifie la température à laquelle la structure interne du matériau change. En termes simples, la basse température aggrave l'activité de la chaîne moléculaire et la ductilité du matériau diminue en conséquence, et il est facile de se casser lors de la rencontre de l'impact de la force externe.
En termes d'amélioration de la ténacité à basse température, il existe actuellement deux idées d'amélioration principales. La première consiste à utiliser un processus de copolymérisation, tel que la copolymérisation aléatoire du propylène et de l'éthylène, de sorte que la structure du matériau résultant est plus lâche, qui est communément appelée matériau RPC dans l'industrie. La seconde consiste à ajouter des ingrédients de durcissement, tels que l'EPDM ou l'élastomère polyoléfine dans les matériaux élastomères. Ces additifs formeront une microstructure similaire à la distribution des îles dans la matrice. De plus, des particules de carbonate de calcium nano-à l'échelle ou des particules de montmorillonite peuvent être ajoutées pour améliorer la résistance à l'impact du matériau par l'action physique.
En termes de scénarios d'application réels, par exemple, les boîtes d'emballage alimentaire qui doivent être stockées dans les congélateurs pendant longtemps doivent être garanties pour être suffisamment résistantes à la chute dans un environnement de moins de 18 degrés pour éviter les dommages pendant le transport. Il existe également des pièces telles que des pare-chocs produits en Europe du Nord, qui doivent être vérifiés par des tests d'impact spéciaux à basse température pour vérifier la fiabilité, qui est le processus d'inspection de qualité conventionnel dans l'industrie.
Comment améliorer la résistance à la température des feuilles PP par modification ou additifs?
1. Modification chimique
En termes de modification chimique, il peut être réalisé principalement en ajustant la proportion d'ingrédients dans la formule des matériaux. Par exemple, la modification de la copolymérisation, en particulier, consiste à ajuster le rapport de mélange des monomères de propylène et d'éthylène ou de butène, afin que le matériau puisse maintenir sa propre flexibilité tout en garantissant sa résistance à haute température. Une autre méthode est la modification de réticulation, qui consiste à former une structure de réseau tridimensionnelle du matériau par le biais d'initiateurs de peroxyde, tels que DCP. Cette méthode peut améliorer considérablement la stabilité structurelle du matériau dans des conditions de température élevée.
2. Modification physique
Il existe deux principaux types de modification physique. La modification du remplissage est plus courante, comme l'ajout de matériaux de renforcement tels que la fibre de verre ou la fibre de carbone au matériau. Les données expérimentales montrent que cela peut augmenter la température de déformation de la chaleur (HDT) du matériau d'environ 20 à 30 degrés Celsius. Une autre méthode consiste à préparer un matériau composite de PP et de nanoclay. La caractéristique de ce matériau est que sa structure en couches internes peut entraver efficacement le mouvement des chaînes moléculaires lorsqu'elle est chauffée, réalisant ainsi l'effet de l'amélioration de la résistance à la température.
3. Ajout d'additifs
En termes d'addition additive, l'utilisation d'antioxydants est plus critique. Par exemple, un modèle commun est Irganox 1076, un antioxydant, dont la fonction principale est d'empêcher le matériau de subir des réactions de décomposition oxydative dans des environnements à haute température. En termes d'agents de nucléation, des substances telles que la poudre de talc peuvent favoriser la formation d'une structure cristalline plus régulière à l'intérieur du matériau. L'augmentation de la cristallinité entraîne directement une augmentation de l'indice de température de déformation de la chaleur (THA).
Quels sont les avantages et les inconvénients de la résistance à la chaleur de la feuille PP par rapport à d'autres feuilles en plastique telles que le PVC et le TEP?
1. Par rapport aux matériaux PVC
· Les avantages peuvent être compris comme suit:
Par exemple, les matériaux PP fonctionnent mieux dans des environnements à haute température, comme être stables dans la plage de 80 à 120 degrés Celsius, tandis que le PVC peut commencer à se déformer au-dessus de 60 degrés. De plus, aucune substances contenant du chlore n'est libérée pendant le processus de production et des gaz moins nocifs sont produits pendant la combustion.
· Les principales lacunes sont:
La transparence est en effet un peu pire, tout comme l'effet de verre givré que nous voyons souvent (la brume dépasse 10%), tandis que le PVC peut obtenir une clarté proche de celle du verre. De plus, lors de la rencontre de l'huile ou des solvants chimiques, les matériaux PP ont une tolérance plus faible.
2. Regardons la situation des matériaux pour animaux de compagnie
· Les avantages les plus importants sont:
Le coût de production est d'environ 3 0% inférieur, par exemple, environ 0,6 yuan moins cher par kilogramme. Le traitement et le moulage ne nécessitent pas une température trop élevée, et le moulage thermoplastique peut être obtenu à environ 120 degrés, ce qui permet d'économiser beaucoup d'énergie par rapport aux 200 degrés requis par PET.
· Mais les lacunes qui doivent être notées sont:
Dans des conditions de température extrêmement élevées, il n'est toujours pas aussi fiable que le TEP (par exemple, PET peut résister à une température élevée de 200 degrés), et sa résistance mécanique est également légèrement inférieure, par exemple, sa résistance à la traction est d'environ 20 MPa inférieure à la PET.
3. Règles de sélection dans les applications pratiques
Pour des scènes telles que les boîtes quotidiennes d'emballage alimentaire et les pièces de décoration intérieure de voiture qui nécessitent une température ne dépassant pas 120 degrés, il est plus rentable d'utiliser des matériaux PP. Le PVC est plus adapté aux occasions qui nécessitent une protection contre la corrosion, telles que les tuyaux d'égout ou les gaines de câble. En ce qui concerne les bouteilles de boissons qui doivent résister à la stérilisation à haute température, ou des boîtes à lunch pour la soupe chaude, ils choisiront essentiellement des matériaux pour animaux de compagnie avec une résistance à la température plus forte.
