اثر تالک بر خواص مکانیکی پلی پروپیلن

مقدمه

در چندین سال گذشته، پلی پروپیلن کاربردهای وسیعی را در صنایع مختلف از جمله صنعت خودرو، تزیینات داخلی، صنایع بسته بندی، الیاف و غیره یافته است. دلیل اصلی این استقبال مقاومت فیزیکی و شیمیایی بالا و در کنار آن هزینه‌ی نسبتا پایین این پلیمر است. تولید این پلیمر فقط در سال ۲۰۰۰ میلادی به بیش از سی میلیون تن رسیده است.

کانی تالک

شکل۱) کانی تالک

تالک و کاربرد های آن

تالک (Mg3Si4O10 (OH) 2) یک نوع کانی است که صفحات آن که شامل یک لایه یا ورق بروسیت بین دو ورق سیلیس می‌باشد که با نیروی واندروالس به هم متصل شده‌اند و اجازه می‌دهد روی هم بلغزند و این ماده معدنی فعالیت شیمیایی کمی دارد. تالک عمدتا به عنوان پرکننده استفاده می‌شود شکل ورقه ورقه ای ذرات تالک می‌تواند سفتی (stiffness) محصولاتی مانند پلی پروپیلن (polypropylene)، وینیل، پلی اتیلن، نایلون و پلی استر را افزایش دهد.

کاربرد تالک در داشبورد ماشین

شکل۲) کاربرد تالک و پلی پروپیلن

تالک پودرشده، رنگی سفید بسیار براق دارد که از آن پرکننده‌ای بسیار عالی در رنگ‌های نقاشی می‌سازد زیرا که بطور همزمان به عنوان سفید کننده و براق کننده رنگ عمل می‌نماید. سختی پائین تالک به این دلیل ارزشمند است که به سبب سایش کمتر، خرابی کمتری در نازل اسپری و دیگر تجهیزات نقاشی ایجاد می‌نماید. در صنایع پلیمر و پلاستیک سازی و تولید کابل برق و بیشترین مصرف آن به دلیل مقاومتی که در برابر حرارت و الکتریسیته دارد در ساخت سطح میز آزمایشگاه‌ها و صفحه‌ تقسیم برق است.

توزیع مصرف تالک در صنایع گوناگون

شکل۳) توزیع مصرف تالک در صنایع گوناگون

اثر تالک بر خواص مکانیکی

 در ادامه این یادداشت به بررسی اثر تالک بر روی پلی پروپیلن پرداخته می‌شود و با آوردن نمودار هایی و تحلیل آن‌ها به مثبت تالک بر روی خواص مکانیکی مهر اثبات زده می‌شود.

 اثر افزودن تالک به پلی پروپیلن بر استحکام تسلیم

شکل۴) اثر افزودن تالک به پلی پروپیلن بر استحکام تسلیم

همانگونه که در نمودار مشاهده می‌شود استحکام تسلیم کامپاند با افزودن میزان تالک تا مقدار ۶% افزایش یافته و پس از آن روند نزولی به خود می‌گیرد. افزایش استحکام تسلیم بدین معناست که در آن نقطه از درصد مصرفی تالک به عنوان پرکننده (filler)، چسبندگی خوبی بین پرکننده و ماتریس به وجود آمده است. به همین دلیل در برابر فشار های بالاتری مقاوم است.

اثر افزودن تالک به پلی پروپیلن بر استحکام کششی

شکل۵)اثر افزودن تالک به پلی پروپیلن بر استحکام کششی

در این نمودار در مقادیر تالک حدود ۳% بیشترین استحکام کشش را به ما نشان می‌دهد. لازم به ذکر است در خواص مکانیکی زمانی شاهد اثرات خوب می‌باشیم که فیلرها به خوبی و با نسبت‌های درست در ماتریس پخش شوند. به عنوان مثال حداکثر استحکام کششی زمانی اتفاق می‌افتد که ۳% تالک به عنوان فیلر باشد  بنابراین در این درصد جرمی در فضای میکروسکوپیک شاهد توزیع مناسب فیلر در ماتریس هستیم.

اثر افزودن تالک به پلی پروپیلن بر مدول الاستسیته

شکل۶) اثر افزودن تالک به پلی پروپیلن بر مدول الاستسیته

با افزایش تالک شاهد سیر صعودی مدول الاستیسیته (مدول یانگ) خواهیم بود که تا ۴۰% به صعود خود ادامه می‌دهد. اگر مدول الاستیسیته افزایش یابد بدین معناست که ذرات پرکننده (filler) سفت و سخت هستند و باعث کند شدن در تحرک کامپاند می‌شوند. از نمودار فوق نتیجه می‌شود که تالک به طور کلی باعث افزایش مدول می‌شود.

اثر افزودن تالک به پلی پروپیلن بر خواص ضربه پذیری و مدول خمشی

شکل۷) اثر افزودن تالک به پلی پروپیلن بر خواص ضربه پذیری و مدول خمشی

طبق شکل فوق مشهود است که با افزایش درصد تالک مدول خمشی افزایش می‌یابد. همچنین ضربه پذیری تا ۵% استفاده از تالک افزایش و سپس روند رو به کاهش می‌گیرد. این اندازه گیری در دمای ثابت فرض شده است.

افزودن تالک به پلی پروپیلن به طور خلاصه موجب سختی بیشتر استحکام سطحی بهتر و همینطور بهبود در مدول خمشی و کششی می‌شود.

 

Properties of polypropylene Talc Compounds with different talc particle size and loading

J.shone, and Wolfgang Grellmann

 

Effect of the Talc Filler Content on the Mechanical Properties of Polypropylene composites

   Lubomir Lapcik, Pavlina Jindrova, Barbora Lapcikova, Richard Tamblyn, Richard Greenwood, Neil Rowson

 

Effects of Melt Temperature and Hold Pressure on the Tensile and Fatigue Properties of an Injection Molded Talc-Filled Polypropylene

Yuanxin Zhou, P.K. Mallick

 

گرداورنده: سید پارسا آموزش

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *