การดัดแปลงทางกายภาพของโพรพิลีน
การเติมสารเติมแต่งอินทรีย์หรืออนินทรีย์ลงในเมทริกซ์ PP ( โพลีโพรพีลีน ) ในระหว่างกระบวนการผสมและการขึ้นรูป เพื่อให้ได้วัสดุคอมโพสิต PP ประสิทธิภาพสูง วิธีหลักๆ ได้แก่ การปรับปรุงโดยการเติมสารและการปรับปรุงโดยการผสม
การปรับเปลี่ยนการเติม
ในกระบวนการขึ้นรูป PP จะมีการเติมสารตัวเติม เช่น ซิลิเกต แคลเซียมคาร์บอเนต ซิลิกา เซลลูโลส และใยแก้วลงในโพลิเมอร์เพื่อปรับปรุงการทนความร้อน ลดต้นทุน เพิ่มความแข็งแกร่ง และลดการหดตัวของการขึ้นรูปของ PP อย่างไรก็ตาม แรงกระแทกและการยืดตัวของ PP จะลดลง ใยแก้วเป็นมัสสุอนินทรีย์อนินทรีย์ที่ดีเยี่ยม มีราคาต่ำ เป็นฉนวนที่ดี ทนความร้อน ทนต่อการกัดกร่อน และมีความแข็งแรงเชิงกลสูง มีการใช้กันอย่างแพร่หลายและประสิทธิภาพของ PP ที่ดัดแปลงโดยการเติมใยแก้วนั้นดีขึ้นอย่างมาก อย่างไรก็ตาม เมื่อปริมาณใยแก้วถึงประมาณ 30% จะสามารถปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุได้อย่างมาก การเติมใยแก้วมากเกินไปอาจส่งผลให้ใยแก้วบางส่วนเคลือบไม่เพียงพอ ส่งผลให้ประสิทธิภาพการยึดเกาะระหว่างพอลิเมอร์เมทริกซ์และใยแก้วไม่ดี ส่งผลให้ความแข็งแรงเชิงกลของวัสดุผสมลดลง ยิ่งไปกว่านั้น เมื่อปริมาณใยแก้วเพิ่มขึ้น ความสามารถในการไหลได้ของวัสดุผสมก็จะลดลง ซึ่งนำไปสู่ความยากลำบากในการขึ้นรูปและแปรรูป PP
การดัดแปลงแบบผสม
การผสม PP (โพลิโพรพิลีน) กับโพลิเอทิลีน พลาสติกวิศวกรรม เทอร์โมพลาสติกอิลาสโตเมอร์ หรือยาง เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของ PP การดัดแปลงการผสมเสร็จสมบูรณ์ในอุปกรณ์การประมวลผล เช่น เครื่องผสมภายใน โรงสีแบบเปิด และเครื่องอัดรีด กระบวนการนี้ควบคุมง่าย มีวงจรการผลิตสั้น และต้นทุนต่ำ และสามารถปรับปรุงคุณสมบัติต่างๆ ของ PP เช่น ความสามารถในการทำสี ความสามารถในการแปรรูป คุณสมบัติป้องกันไฟฟ้าสถิตย์ และความทนทานต่อแรงกระแทก การผสมโพลิเมอร์สามารถใช้คุณสมบัติที่โดดเด่นของแต่ละส่วนประกอบได้อย่างครอบคลุม ชดเชยข้อบกพร่องของคุณสมบัติของส่วนประกอบแต่ละชนิด และปรับปรุงประสิทธิภาพที่ครอบคลุมของส่วนผสมได้อย่างมาก อย่างไรก็ตาม ความทนทานต่ออุณหภูมิต่ำและความทนทานต่อการเสื่อมสภาพของ PP แบบผสมนั้นยังไม่เหมาะ ในระหว่างการปรับเปลี่ยนการผสม แรงเฉือนอาจทำให้สายโซ่โมเลกุลขนาดใหญ่บางส่วนถูกตัดและก่อตัวเป็นอนุมูลอิสระ ซึ่งสามารถก่อตัวเป็นกราฟต์หรือบล็อกโคพอลิเมอร์ และทำหน้าที่เป็นสารที่เข้ากันได้อย่างมีประสิทธิภาพสำหรับ PP
เทคโนโลยีการปรับเปลี่ยน PP ได้ขยายขอบข่ายการประยุกต์ใช้วัสดุคอมโพสิตอย่างมาก และปรับปรุงความคุ้มค่าของผลิตภัณฑ์ ส่งเสริมกระบวนการทางวิศวกรรมของ PP และขยายขอบเขตการใช้งานจากพลาสติกทั่วไปเป็นพลาสติกวิศวกรรม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีการปรับแต่ง PP ได้พัฒนาอย่างรวดเร็ว และมีการนำเทคโนโลยีใหม่ๆ มาใช้กับการดัดแปลง PP มากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งได้ปรับปรุงประสิทธิภาพที่ครอบคลุมของ PP อย่างมีนัยสำคัญ และขยายขอบเขตการใช้งานอย่างต่อเนื่อง พร้อมโอกาสในการพัฒนาที่กว้างขวาง
การปรับเปลี่ยนการเสริมแรง
การเพิ่มวัสดุเส้นใยลงในพลาสติกสามารถปรับปรุงความแข็งแรงของวัสดุพลาสติกได้อย่างมาก ด้วยเหตุนี้จึงมีการปรับเปลี่ยนการเสริมแรงด้วยชื่อ วัสดุที่มีอัตราส่วนเส้นผ่านศูนย์กลางต่อความหนาสูงสามารถปรับปรุงโมดูลัสดัด (ความแข็ง) ของวัสดุพลาสติกได้อย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าการปรับเปลี่ยนการเสริมแรง
วัสดุเสริมแรงที่ใช้เป็นหลักในการดัดแปลงการเสริมแรงของ PP (โพลิโพรพิลีน) ได้แก่ ใยแก้วและผลิตภัณฑ์จากใยแก้ว รวมถึงเส้นใยคาร์บอน เส้นใยอินทรีย์ เส้นใยโบรอน หนวด ฯลฯ ในบรรดาวัสดุเหล่านี้ ใยแก้วที่ใช้ใน PP เสริมใยแก้ว ได้แก่ ส่วนใหญ่เป็นใยแก้วที่ไม่เป็นด่างและใยแก้วที่เป็นด่างปานกลาง โดยใยแก้วที่ไม่เป็นด่างจะมีปริมาณมากที่สุด เส้นผ่านศูนย์กลางของใยแก้วถูกควบคุมให้อยู่ในช่วง 6-15μm และต้องรับประกันความยาวของใยแก้วให้อยู่ในช่วง 0.25-0.76 มม. ซึ่งสามารถรับประกันประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์และทำให้ใยแก้วกระจายตัวได้ดี
โดยทั่วไปเชื่อกันว่าความยาวของใยแก้วในผลิตภัณฑ์ควรมากกว่า 0.2 มม. เพื่อให้มีผลในการปรับเปลี่ยน ปริมาณใยแก้ว (เศษส่วนมวล) ดีที่สุดระหว่าง 10% ถึง 30% และประสิทธิภาพจะลดลงเมื่อเกิน 40% นอกจากนี้ การเพิ่มสารเชื่อมต่อออร์กาโนไซเลนสามารถทำให้เส้นใยแก้วและ PP ก่อตัวเป็นอินเทอร์เฟซที่ดี ปรับปรุงโมดูลัสการดัด ความแข็ง อุณหภูมิการเปลี่ยนรูปของโหลด และโดยเฉพาะอย่างยิ่งความเสถียรเชิงมิติของระบบคอมโพสิต PP เสริมใยแก้วสามารถปรับปรุงความแข็งแรงเชิงกลและความต้านทานความร้อน และความต้านทานต่อไอน้ำ การกัดกร่อนของสารเคมี และการคืบคลานก็ดีเช่นกัน สามารถใช้เป็นพลาสติกวิศวกรรมได้ในหลายโอกาส เช่น ใบพัดลม ตะแกรงฮีตเตอร์ ใบพัด โป๊ะโคม เตาไฟฟ้า และตัวฮีตเตอร์ เป็นต้น
ในขณะที่การผลิตโพลีโพรพีลีนเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ประสิทธิภาพของโพลีโพรพิลีนก็ได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องเช่นกัน ทำให้ความกว้างและความลึกของการใช้งานเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โพลิโพรพิลีนบางสายพันธุ์ใหม่ที่มีคุณสมบัติเฉพาะตัวได้เกิดขึ้น เช่น โพลิโพรพิลีนโปร่งใสและโพลิโพรพิลีนที่มีความแข็งแรงสูงเมื่อหลอมละลาย ไม่ว่าจะผ่านการปรับปรุงปฏิกิริยาโพลิเมอไรเซชันหรือมาตรการที่ใช้ระหว่างการทำแกรนูลหลังโพลิเมอไรเซชัน
