कैल्शियम कार्बोनेट प्रबलित संशोधित पॉलीइथिलीन पीई के लिए आगे की अनुकूलन योजना

पॉलीइथिलीन (पीई) उन प्लास्टिक में से एक है जिसने औद्योगिक उत्पादन में सबसे अधिक ध्यान आकर्षित किया है। इसमें उत्कृष्ट कम तापमान प्रतिरोध, अधिकांश एसिड और क्षार संक्षारण के प्रतिरोध, अच्छी रासायनिक स्थिरता, तेजी से मोल्डिंग और मजबूत संचालन क्षमता के फायदे हैं। इसका व्यापक रूप से पैकेजिंग, निर्माण सामग्री, ऑटोमोबाइल, जीव विज्ञान और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। हालाँकि, इसका आगे का अनुप्रयोग इसकी कमियों जैसे खराब गर्मी प्रतिरोध और अपेक्षाकृत कम यांत्रिक गुणों के कारण सीमित है।

अल्ट्राफाइन CaCO3 में छोटे कण आकार और अच्छा फैलाव होता है। इसमें प्लास्टिक में छिद्रों और रिक्तियों को कम करने और प्लास्टिक के संकोचन को अधिक समान बनाने के फायदे हैं। इसे पॉलीइथाइलीन, पॉलीस्टाइनिन, पॉलीविनाइल क्लोराइड और पॉलीप्रोपाइलीन में भरा जाता है। अन्य प्लास्टिक के अलावा, यह प्लास्टिक उत्पादों की कठोरता, आयामी स्थिरता और कठोरता में सुधार कर सकता है।

हालांकि, बड़ी संख्या में अध्ययनों से पता चला है कि संशोधित पॉलिमर को भरने या अन्य सामग्रियों को संशोधित करने के लिए केवल कैल्शियम कार्बोनेट या अन्य भराव का उपयोग करने से अक्सर सर्वोत्तम परिणाम प्राप्त नहीं होते हैं, और प्रदर्शन में सुधार अपेक्षाकृत सरल है। विभिन्न गैर-धातु खनिज पाउडर के यौगिक संशोधन में अक्सर बेहतर प्रभाव होते हैं और सामग्रियों के समग्र प्रदर्शन में सुधार हो सकता है। अब अधिक से अधिक शोध अनुप्रयोग हैं।

यांग चांगयो और अन्य लोगों द्वारा किए गए शोध से पता चला है कि नैनो-CaCO3 पॉलीइथिलीन मिश्रित सामग्रियों की संगतता और थर्मल स्थिरता में सुधार कर सकता है, और खोई फाइबर (BF) मिश्रित सामग्रियों की क्रिस्टलीयता और कठोरता में सुधार कर सकता है। दोनों ही प्रभावी रूप से मिश्रित सामग्रियों के यांत्रिक गुणों और यांत्रिकी में सुधार कर सकते हैं। प्रदर्शन।

01 पॉलीइथिलीन पीई का वर्गीकरण

पीई को इसकी रासायनिक संरचना, सापेक्ष आणविक भार और पोलीमराइजेशन विधि के अनुसार विभाजित किया जाता है। इसे मुख्य रूप से तीन श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: कम घनत्व वाली पॉलीथीन (एलडीपीई), उच्च घनत्व वाली पॉलीथीन (एचडीपीई) और रैखिक कम घनत्व वाली पॉलीथीन (एलएलडीपीई)।

▷कम घनत्व वाली पॉलीथीन

एलडीपीई में व्यापक सापेक्ष आणविक भार वितरण, कम क्रिस्टलीयता है, और कतरनी पतलेपन के व्यवहार के प्रति संवेदनशील है। यह मोल्डिंग प्रक्रिया के दौरान तनाव सख्त पैदा कर सकता है, इसलिए एलडीपीई में अच्छे ऑप्टिकल गुण और प्रक्रियात्मकता है। क्योंकि क्रिस्टलीय क्षेत्र का यंग मापांक अनाकार क्षेत्र की तुलना में बहुत अधिक है, एलडीपीई की कठोरता और तन्य शक्ति कम है, लेकिन टूटने पर कठोरता और बढ़ाव अधिक है।
एलडीपीई का उपयोग मुख्य रूप से प्लास्टिक पैकेजिंग बैग, कृषि फिल्मों, इंजेक्शन मोल्डेड उत्पादों आदि में किया जाता है।

▷उच्च घनत्व पॉलीथीन

एचडीपीई पाइप बाहर निकालना लाइन एचडीपीई में उच्च क्रूरता, कठोरता और यांत्रिक गुण होते हैं, लेकिन यह उम्र बढ़ने और विकृत होने में आसान है, और इसकी सतह कठोरता कम है। एचडीपीई का उपयोग पाइप, इंजेक्शन मोल्डिंग, ब्लो मोल्डिंग, मछली पकड़ने के जाल, रस्सियों, पैकेजिंग फिल्मों और अन्य उत्पादों में किया जा सकता है। एचडीपीई में अच्छा इन्सुलेशन होता है और इसे तारों और केबलों के लिए रैपिंग सामग्री के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है, साथ ही कुछ घरेलू उपकरण आवरण भी।

▷रैखिक कम घनत्व पॉलीथीन

एलएलडीपीई एक नया प्रकार का पॉलीइथिलीन है जिसे हाल के वर्षों में तेजी से विकसित और विकसित किया गया है। यह एथिलीन और ओलेफिन का एक सहबहुलक है। कम घनत्व वाले पॉलीइथिलीन की तुलना में, रैखिक कम घनत्व वाले पॉलीइथिलीन में समान उपस्थिति, अच्छी सतह चमक, बेहतर कम तापमान प्रतिरोध, लेकिन खराब पारदर्शिता होती है। एलएलडीपीई वर्तमान में फिल्म, मोल्डिंग, पाइप और तार और केबल सहित लगभग सभी पारंपरिक पॉलीइथिलीन बाजारों में प्रवेश करता है।

02 पॉलीइथिलीन पीई का संशोधन

सिंगल पॉलीइथिलीन में अपर्याप्त ताप उम्र बढ़ने प्रतिरोध, कम तापमान वातावरण में भंगुरता, कम कठोरता और खराब प्रभाव प्रतिरोध जैसे यांत्रिक गुण होते हैं। इसलिए, संशोधन उपचार को लक्षित किया जाना चाहिए।

वर्तमान में, पीई के संशोधन में मुख्य रूप से दो संशोधन विधियाँ शामिल हैं: रासायनिक संशोधन और भौतिक संशोधन। भौतिक संशोधन में, भरण-संवर्द्धित संशोधन एक मिश्रण या मिश्रित सामग्री है जिसे पॉलीइथिलीन में संशोधक जोड़कर और पॉलीइथिलीन के कुछ गुणों को बेहतर बनाने या पॉलीइथिलीन को नए गुण देने के लिए मिश्रण करके तैयार किया जाता है।

वर्तमान में आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले अकार्बनिक भरावों में मुख्य रूप से कैल्शियम कार्बोनेट, क्वार्ट्ज पाउडर, लकड़ी का आटा फाइबर, चावल का भूसा/गन्ना फाइबर, सिलिका, व्हिस्कर, ग्लास फाइबर, काओलिन, ग्लास मोती, तालक, ग्रेफाइट, कार्बन नैनोट्यूब आदि शामिल हैं। पॉलीथीन में इस प्रकार के सुदृढ़ीकरण भराव को जोड़कर लागत को कम किया जा सकता है और उत्पाद की कठोरता, ताकत, आयामी स्थिरता, गर्मी प्रतिरोध, चुंबकत्व, चालकता और अन्य गुणों में सुधार किया जा सकता है।

इसके सिद्धांत की खोज करते हुए, अकार्बनिक कणों में उच्च ताप प्रतिरोध और शक्ति होती है, और अकार्बनिक कणों का पॉलीइथाइलीन की क्रिस्टलीकरण प्रक्रिया पर बहुत प्रभाव पड़ता है। अकार्बनिक न्यूक्लियेटिंग एजेंट के रूप में, वे पॉलीइथाइलीन राल और अन्य प्रमुख संकेतकों की शक्ति, कठोरता और ताप प्रतिरोध को सीधे प्रभावित कर सकते हैं।

03 कैल्शियम कार्बोनेट संशोधित

बहुमुखी अकार्बनिक भराव के रूप में कैल्शियम कार्बोनेट का बहुलक पदार्थों के साथ प्रयोग करने पर दो नुकसान होते हैं:

एक ओर, सतह हाइड्रोफिलिक और ओलेओफोबिक है, मजबूत ध्रुवीयता के साथ, कार्बनिक शरीर के हाइड्रोफोबिक और ओलेओफिलिक कम ध्रुवीयता के विपरीत, बहुलक मैट्रिक्स के साथ संयोजन करना मुश्किल है;

दूसरी ओर, कैल्शियम कार्बोनेट में पॉलिमर के साथ बंधन शक्ति कम होती है और यह केवल घुलनशील भूमिका ही निभा सकता है। अत्यधिक कैल्शियम कार्बोनेट पॉलिमर सामग्री के प्रदर्शन में महत्वपूर्ण गिरावट का कारण बनेगा, जिससे उत्पादों का निर्माण और प्रसंस्करण मुश्किल हो जाएगा।

व्यावहारिक अनुप्रयोग में, कैल्शियम कार्बोनेट और पॉलीइथिलीन के बीच अच्छा अंतरापृष्ठीय बंधन होना चाहिए, और कैल्शियम कार्बोनेट का कण आकार छोटा होना चाहिए और फैलाव अच्छा होना चाहिए। इसलिए, कैल्शियम कार्बोनेट को संशोधित किया जाना चाहिए।

कैल्शियम कार्बोनेट को टाइटेनेट युग्मन एजेंट के साथ संशोधित किया जाता है। युग्मन एजेंट में एल्काइल मोएटिटी को हाइड्रोलाइज करना आसान है और संशोधन प्रक्रिया के दौरान कैल्शियम कार्बोनेट की सतह पर -OH के साथ संयोजित किया जाता है, जिससे कैल्शियम कार्बोनेट की सतह का गुण हाइड्रोफोबिक बन सकता है; तीन संरचनाओं को पॉलिमर के साथ उलझाया या रासायनिक रूप से संयोजित किया जा सकता है, जिससे कैल्शियम कार्बोनेट और पॉलिमर के बीच इंटरफेसियल संगतता और सिस्टम में कैल्शियम कार्बोनेट की रियोलॉजी और फैलाव स्थिरता में सुधार होता है, जिससे यांत्रिक गुणों और यांत्रिक गुणों में सुधार होता है।

टाइटेनेट युग्मन एजेंट का संशोधन सिद्धांत

04 अकार्बनिक पाउडर भरा संशोधित पॉलीइथिलीन

ज़ूओ यिनज़े एट अल. ने क्रमशः टाइटेनेट कपलिंग एजेंट (KH101) और सिलेन कपलिंग एजेंट (KH570) का उपयोग करके CaCO3 और SiO2 को फिलर के रूप में संशोधित किया, और मैट्रिक्स के रूप में HDPE के साथ बाइनरी और टर्नरी PE कंपोजिट सामग्री बनाई। शोध से पता चलता है कि: मैट्रिक्स में संशोधित नैनोकणों का फैलाव बेहतर होता है, एकत्रीकरण की घटना कम हो जाती है, और बाइनरी कंपोजिट की तन्य शक्ति और प्रभाव शक्ति पहले बढ़ती है और फिर CaCO3 और SiO2 सामग्री की वृद्धि के साथ घट जाती है। जब SiO2 की डोपिंग मात्रा 7wt% होती है, तो PE/SiO2 कंपोजिट सामग्री का व्यापक प्रदर्शन सबसे अच्छा होता है; जब CaCO3 की डोपिंग मात्रा 15wt% होती है, तो PE/CaCO3 समग्र सामग्री का समग्र प्रदर्शन सबसे अच्छा होता है। PE/CaCO3/SiO2 समग्र सामग्रियों में, जब कैल्शियम कार्बोनेट और SiO2 की डोपिंग मात्रा 25wt% और 7wt% होती है, तो तन्य शक्ति और नोकदार प्रभाव शक्ति क्रमशः 17.6% और 34.5% बढ़ जाती है, जिससे एक सहक्रियात्मक प्रभाव सुनिश्चित होता है और बेहतर परिणाम प्राप्त होते हैं। समग्र प्रदर्शन।

झोउ लिन और अन्य ने नैनो-कैल्शियम कार्बोनेट को SBS/HDPE के साथ मिश्रित करके उच्च प्रदर्शन वाली मिश्रित सामग्री विकसित की। शोध से पता चला कि: नैनो-कैल्शियम कार्बोनेट और SBS/उच्च घनत्व वाले पॉलीइथाइलीन मिश्रणों की प्रभाव शक्ति, तन्य शक्ति और टूटने पर बढ़ाव नैनो-कैल्शियम कार्बोनेट की वृद्धि के साथ बढ़ गया। द्रव्यमान अंश में सभी परिवर्तन नीचे की ओर खुलने के साथ एक परवलयिक परिवर्तन दिखाते हैं। चूँकि मिश्रणों के प्रभाव गुण, तन्य शक्ति और टूटने पर बढ़ाव मूल रूप से समकालिक रूप से बदलते हैं, इसलिए यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि नैनो-कैल्शियम कार्बोनेट मिश्रणों को सख्त और मजबूत दोनों बना सकता है। मिश्रण का समग्र प्रदर्शन तब इष्टतम होता है जब नैनो-कैल्शियम कार्बोनेट का द्रव्यमान अंश मिश्रण के कुल द्रव्यमान का 15% तक पहुँच जाता है।

झांग शियाओकियान एट अल. ने CaCO3 व्हिस्कर्स के विभिन्न अनुपातों को लकड़ी के आटे और एचडीपीई के साथ मिश्रित करके CaCO3/HDPE/लकड़ी के आटे की मिश्रित सामग्री तैयार की। उनके शोध से पता चलता है कि जब CaCO3 की डोपिंग मात्रा 7% होती है, तो तन्य शक्ति 28.3MPa के चरम मूल्य पर पहुँच जाती है। एचडीपीई/लकड़ी पाउडर मिश्रित सामग्री (19.7MPa) की तुलना में, यह 43.7% बढ़ जाती है, जबकि झुकने और प्रभाव शक्ति 19.2% और 20.1% बढ़ जाती है।