اثر تالک بر خواص مکانیکی پلی پروپیلن

مقدمه

در سال های 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 نسبتاً پایین این پلیمر است. تولید این پلیمر فقط در سال ۲۰۰۰ میلادی به بیش از سی میلیون تن رسیده است.

کانی تالک
شکل ۱- کانی تالک

تالک و کاربرد های آن

تالک (Mg3Si4O10(OH)2) یک نوع کانی است که صفحات آن 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 عمدتاً 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 پرکننده ای بسیار عالی در رنگ های نقاشی می‌سازد زیرا که به طور هم زمان به عنوان سفید کننده و براق کننده رنگ عمل می نماید. سختی پایین تالک به این دلیل ارزشمند است که به سبب سایش کم تر، خرابی کم تری در نازل اسپری و دیگر تجهیزات نقاشی ایجاد می کند. در صنایع پلیمر و پلاستیک سازی و تولید کابل برق و بیش ترین مصرف آن به دلیل مقاومتی که در برابر حرارت و الکتریسیته دارد در ساخت سطح میز آزمایشگاه ها و صفحه‌ تقسیم برق است.

توزیع مصرف تالک در صنایع گوناگون
شکل ۳- توزیع مصرف تالک در صنایع گوناگون

اثر تالک بر خواص مکانیکی

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

اثر افزودن تالک به پلی پروپیلن بر استحکام تسلیم
شکل ۴- اثر افزودن تالک به پلی پروپیلن بر استحکام تسلیم

همان گونه که در نمودار مشاهده می شود استحکام تسلیم کامپاند با افزودن میزان تالک تا مقدار ۶% افزایش یافته و پس از آن روند نزولی به خود می گیرد. 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 فشارهای بالاتر مقاوم است.

اثر افزودن تالک به پلی پروپیلن بر استحکام کششی
شکل ۵- اثر افزودن تالک به پلی پروپیلن بر استحکام کششی

در این نمودار در مقادیر تالک حدود ۳% بیش ترین 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 نسبت های 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
شکل ۶- اثر افزودن تالک به پلی پروپیلن بر مدول الاستیسیته

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 کندی 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
شکل ۷- 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 می یابد. هم چنین ضربه پذیری تا ۵% استفاده از تالک افزایش و سپس روند رو به کاهش می گیرد. این اندازه گیری در دمای ثابت فرض شده است.
به طور خلاصه افزودن تالک به پلی پروپیلن موجب سختی بیش تر استحکام سطحی بهتر و همین طور بهبود در مدول خمشی و کششی می شود.

منابع:

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 *