พีพี เอสที โพรพิลีน เรซิน เป็นสารประกอบเทอร์โมพลาสติกที่มีความสำคัญในเชิงพาณิชย์ที่รวมคุณสมบัติพื้นฐานของโพลีโพรพีลีน (PP) เข้ากับการปรับเปลี่ยนแรงกระแทกโดยอีลาสโตเมอร์ที่มีสไตรีนหรือส่วนประกอบยางเทอร์โมพลาสติก ซึ่งกำหนดโดยรหัสตัวดัดแปลง ST ที่ใช้ในการผสมและข้อกำหนดเฉพาะของวัสดุ โพลีโพรพีลีนในรูปแบบที่ไม่มีการดัดแปลงเป็นโพลีเมอร์ที่มีความแข็ง น้ำหนักเบา ทนทานต่อสารเคมีพร้อมความสามารถในการขึ้นรูปที่ดีเยี่ยม แต่มีจุดอ่อนที่ทราบกันดีอยู่แล้ว ได้แก่ ความเปราะที่อุณหภูมิต่ำ และความไวต่อความล้มเหลวจากแรงกระแทก ซึ่งจำกัดประโยชน์ในการใช้งานที่ต้องการความเหนียวในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง สูตร PP ST จัดการกับข้อจำกัดนี้ด้วยการผสมผสานเฟสการกระจายตัวของอีลาสโตเมอร์ที่ดูดซับพลังงานกระแทก ปรับปรุงความต้านทานแรงกระแทกแบบมีรอยบากของวัสดุได้อย่างมาก และความเหนียวที่อุณหภูมิต่ำ ในขณะที่ยังคงรักษาความแข็ง ความทนทานต่อสารเคมี และข้อได้เปรียบในการประมวลผลส่วนใหญ่ของโพลีโพรพีลีนเมทริกซ์
คำตอบโดยตรงสำหรับทุกคนที่ประเมิน PP ST Polypropylene Resin คือ: เป็นสารประกอบโพลีโพรพีลีนที่มีความแกร่งที่ใช้กันมากที่สุดในชิ้นส่วนยานยนต์ ตัวเรือนที่ทนทานสำหรับผู้บริโภค ชิ้นส่วนเครื่องใช้ไฟฟ้า และการใช้งานบรรจุภัณฑ์ ซึ่งโพลีโพรพีลีนโฮโมโพลีเมอร์หรือโคโพลีเมอร์มาตรฐานไม่สามารถทนต่อแรงกระแทกได้เพียงพอ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาวะที่เย็น คุณสมบัติทางกลเฉพาะของเกรด PP ST ขึ้นอยู่กับสัดส่วนและประเภทของตัวดัดแปลง ST elastomeric และการเลือกเกรดที่ถูกต้องจะต้องจับคู่คุณสมบัติเหล่านี้กับข้อกำหนดในการรับน้ำหนัก อุณหภูมิ และการประมวลผลเฉพาะของการใช้งานที่ต้องการ บทความนี้ครอบคลุมถึงองค์ประกอบ คุณสมบัติหลัก ลักษณะการประมวลผล และส่วนการใช้งานสำหรับเรซินโพลีโพรพีลีน PP ST ในเชิงลึกทางเทคนิคทั้งหมด
โพรพิลีนเป็นพอลิเมอร์โพลีโอเลฟินกึ่งผลึกที่ผลิตโดยการเร่งปฏิกิริยาพอลิเมอไรเซชันของโพรพิลีนโมโนเมอร์ ในรูปแบบไอโซแทคติก (โครงสร้างที่โดดเด่นในเชิงพาณิชย์) กลุ่มเมทิลตามสายโซ่โพลีเมอร์ทั้งหมดถูกจัดเรียงไว้ที่ด้านเดียวกัน ทำให้เกิดการอัดตัวของสายโซ่อย่างใกล้ชิดและการก่อตัวของบริเวณผลึกที่ทำให้โพลีเมอร์มีความแข็งและต้านทานความร้อน โครงสร้างผลึกยังก่อให้เกิดความเปราะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่อุณหภูมิต่ำกว่า 0 องศาเซลเซียส เนื่องจากบริเวณที่เป็นผลึกไม่สามารถเปลี่ยนรูปพลาสติกได้ก่อนที่จะเกิดการแพร่กระจายของรอยแตกร้าว
ตัวปรับค่า ST ใน PP ST หมายถึงการรวมตัวของเทอร์โมพลาสติกอีลาสโตเมอร์หรือสารประกอบยางที่มีส่วนประกอบหลักเป็นสไตรีน โดยทั่วไปแล้วโคโพลีเมอร์บล็อกสไตรีนเอทิลีนบิวทิลีนสไตรีน (SEBS) สไตรีนบิวทาไดอีนสไตรีน (SBS) หรือระบบสไตรีนเอทิลีนโพรพิลีน (SEP) เป็นผลกระทบที่ปรับเปลี่ยนระยะการกระจายตัวภายในเมทริกซ์โพลีโพรพีลีน อีลาสโตเมอร์เหล่านี้ถูกเลือกเนื่องจากความเข้ากันได้กับโพลีโพรพีลีนเมทริกซ์ ความสามารถในการสร้างเฟสยางที่กระจายตัวอย่างประณีต และประสิทธิภาพในการยับยั้งการแพร่กระจายของรอยแตกร้าวภายใต้แรงกระแทก
เมื่อสารประกอบ PP ST อยู่ภายใต้แรงกระแทก อนุภาคอีลาสโตเมอร์ที่กระจายตัวจะทำหน้าที่เป็นตัวรวมความเค้นที่เริ่มต้นเหตุการณ์ที่เกิดแรงเฉือนเฉพาะที่หลายจุดในเมทริกซ์โพลีโพรพีลีนที่อยู่รอบๆ ก่อนที่รอยแตกร้าวใดๆ จะสามารถแพร่กระจายไปสู่ความล้มเหลวได้ เหตุการณ์การให้ผลผลิตแต่ละเหตุการณ์จะดูดซับพลังงานกระแทกส่วนหนึ่ง และการดูดซับพลังงานสะสมจากเหตุการณ์การให้ผลผลิตที่เกิดขึ้นพร้อมๆ กันหลายพันรายการนั้นมากกว่าพลังงานที่โพลีโพรพีลีนที่ไม่มีการดัดแปลงสามารถดูดซับผ่านเส้นทางการแพร่กระจายของรอยแตกร้าวเดี่ยวซึ่งนำไปสู่ความล้มเหลวที่เปราะ ประสิทธิผลของกลไกนี้ขึ้นอยู่กับขนาดอนุภาค เศษส่วนของปริมาตร และระยะห่างระหว่างอนุภาคของเฟสการกระจายตัวของอีลาสโตเมอร์เป็นช่วงวิกฤต: การปรับเปลี่ยนผลกระทบที่เหมาะสมจะเกิดขึ้นได้เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางอนุภาคของอีลาสโตเมอร์เฉลี่ยอยู่ในช่วง 0.1 ถึง 1.0 ไมโครเมตร และเมื่อระยะห่างระหว่างอนุภาคต่ำกว่าเกณฑ์วิกฤติที่ประมาณ 0.3 ไมโครเมตร สภาวะที่ทำให้โซนการให้แรงเฉือนรอบอนุภาคที่อยู่ติดกันทับซ้อนกัน และสร้างโซนการเปลี่ยนรูปพลาสติกอย่างต่อเนื่องตลอดบริเวณที่รับแรงกระแทก
สัดส่วนของตัวดัดแปลง ST elastomeric ในสารประกอบ PP ST จะกำหนดความสมดุลระหว่างความเหนียวในการกระแทกและความแข็งในวัสดุขั้นสุดท้ายโดยตรง การเพิ่มเนื้อหาตัวปรับแต่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการรับแรงกระแทก แต่ลดความแข็ง (โมดูลัสแรงดัดงอ) และอุณหภูมิการโก่งตัวของความร้อน:
คุณสมบัติทางกลและทางความร้อนของเกรด PP ST Polypropylene Resin แตกต่างกันไปตามช่วงกว้าง ขึ้นอยู่กับประเภทของตัวปรับค่า ปริมาณตัวปรับค่า และตัวเติมหรือวัสดุเสริมเพิ่มเติมใดๆ ที่รวมอยู่ในสารประกอบ ตารางต่อไปนี้แสดงคุณสมบัติที่เป็นตัวแทนสำหรับระดับการโหลดตัวดัดแปลงเชิงพาณิชย์สามระดับ เพื่อแสดงให้เห็นข้อดีข้อเสียของคุณสมบัติที่เกี่ยวข้องกับการเลือกเกรด
| คุณสมบัติ | โหลด PP ST ต่ำ (5 ถึง 10%) | โหลดปานกลาง PP ST (10 ถึง 20%) | โหลดสูง PP ST (20 ถึง 35%) |
|---|---|---|---|
| ดัชนีการไหลหลอมเหลว (กรัม/10 นาที) | 8 ถึง 25 | 5 ถึง 20 | 2 ถึง 15 |
| ความต้านแรงดึง (MPa) | 22 ถึง 30 | 16 ถึง 24 | 12 ถึง 18 |
| โมดูลัสแรงดัดงอ (MPa) | 1,200 ถึง 1,600 | 900 ถึง 1,300 | 600 ถึง 900 |
| การกระแทกไอโซดที่มีรอยบาก (kJ/m2 ที่ 23 องศา C) | 5 ถึง 15 | 20 ถึง 50 | 50 ถึง 80 ขึ้นไป |
| การกระแทกไอซอดที่มีรอยบาก (กิโลจูล/ตารางเมตร ที่ลบ 20 องศาเซลเซียส) | 2 ถึง 8 | 5 ถึง 15 | 15 ถึง 40 |
| อุณหภูมิการโก่งตัวของความร้อนที่ 0.45 MPa (องศา C) | 90 ถึง 110 | 75 ถึง 95 | 60 ถึง 80 |
| ความหนาแน่น (g/cm3) | 0.90 ถึง 0.92 | 0.89 ถึง 0.91 | 0.87 ถึง 0.90 |
เรซินโพลีโพรพีลีน PP ST ได้รับการประมวลผลโดยการฉีดขึ้นรูปเป็นหลัก โดยมีการอัดขึ้นรูปและเป่าขึ้นรูปสำหรับรูปแบบผลิตภัณฑ์เฉพาะ เงื่อนไขการประมวลผลต้องคำนึงถึงทั้งพฤติกรรมเมทริกซ์ของโพลีโพรพีลีนและการมีอยู่ของเฟสการกระจายตัวของอีลาสโตเมอร์ ซึ่งมีอิทธิพลต่อความหนืดของของเหลว พฤติกรรมการระบายความร้อน และศักยภาพในการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาของเฟสในระหว่างการประมวลผลซึ่งอาจส่งผลต่อคุณสมบัติของชิ้นส่วนขั้นสุดท้าย
สภาพการฉีดขึ้นรูปทั่วไปสำหรับเกรด PP ST Polypropylene Resin คือ:
เรซินโพลีโพรพีลีน PP ST แสดงการหดตัวของแม่พิมพ์ในช่วง 1.2 ถึง 2.2 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งค่อนข้างต่ำกว่าโพลีโพรพีลีนโฮโมโพลีเมอร์ที่ไม่มีการดัดแปลง (1.5 ถึง 2.5 เปอร์เซ็นต์) เนื่องจากตัวปรับสภาพอีลาสโตเมอร์จะช่วยลดความเป็นผลึกของเมทริกซ์โพลีโพรพีลีน และดังนั้นการหดตัวเชิงปริมาตรที่เกี่ยวข้องกับการตกผลึกระหว่างการทำความเย็น การหดตัวที่ต่ำกว่าและคาดการณ์ได้ของเกรด PP ST เมื่อเปรียบเทียบกับโพลีโพรพีลีนมาตรฐาน ทำให้เหมาะสำหรับชิ้นส่วนที่มีมิติที่แม่นยำยิ่งขึ้น และลดขั้นตอนที่จำเป็นในการออกแบบเครื่องมือ การหดตัวของแม่พิมพ์หลังแม่พิมพ์จะน้อยที่สุดสำหรับเกรด PP ST ส่วนใหญ่ เมื่อชิ้นส่วนถูกทำให้เย็นลงอย่างสม่ำเสมอในแม่พิมพ์ แต่การบิดเบี้ยวสามารถเกิดขึ้นได้ในชิ้นส่วนที่บางและไม่สมมาตร หากการระบายความร้อนไม่สม่ำเสมอ
ความทนทานต่อแรงกระแทกที่ดีขึ้น ความหนาแน่นต่ำ ทนต่อสารเคมี และความคุ้มทุนของเรซิน PP ST Polypropylene ทำให้ PP ST เป็นวัสดุที่ต้องการในภาคอุตสาหกรรมและสินค้าอุปโภคบริโภคที่มีปริมาณสูงหลายภาคส่วน:
เรซินโพลีโพรพีลีน PP ST เป็นสารประกอบโพลีเมอร์ที่ได้รับการพัฒนาทางเทคนิคอย่างดีและเติบโตเต็มที่ในเชิงพาณิชย์ ซึ่งมีความสามารถรอบด้านและประสิทธิภาพในช่วงโหลดตัวปรับค่าที่กว้าง ทำให้เป็นหนึ่งในเทอร์โมพลาสติกที่มีความแกร่งที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในการผลิตทั่วโลก การเลือกเกรดที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานเฉพาะใดๆ จำเป็นต้องมีการประเมินอย่างเป็นระบบเกี่ยวกับประสิทธิภาพการกระแทกที่ต้องการ (โดยเฉพาะที่อุณหภูมิการใช้งานต่ำสุด) ข้อกำหนดด้านความแข็งและการรับน้ำหนักของการใช้งาน ข้อจำกัดในการประมวลผลของกระบวนการผลิต และข้อกำหนดด้านกฎระเบียบหรือการรับรองใดๆ สำหรับการใช้งานขั้นสุดท้าย การทำงานร่วมกับเอกสารข้อมูลทางเทคนิคและการสนับสนุนด้านวิศวกรรมการใช้งานจากคอมพาวนด์ที่ผลิตเกรด PP ST ช่วยให้มั่นใจได้ว่าจะได้สมดุลที่ถูกต้องของคุณสมบัติด้วยสูตรที่คุ้มค่าที่สุด