Verwendung der thermischen Analyse zur Untersuchung der thermischen Eigenschaften von abs-, pvc- und nbr-Legierungen

2019-01-02

Der Glasübergang, der thermische Abbau, der thermische Sauerstoffabbau und die Desorption von abs / pvc / nbr-Legierungen wurden mit dsc-, tga- und tma-Techniken untersucht.


das hcl-verfahren und die verformungseigenschaften werden systematisch untersucht. die ergebnisse zeigen, dass verschiedene änderungen der abs / pvc / nbr-legierung mit änderungen der energie, der masse und der geometrie einhergehen. Die Glasübergangstemperatur ist ein wichtiger Parameter zur Charakterisierung der Verträglichkeit von Kunststofflegierungen. Die Wärmestabilität der Legierung hängt vom Prozess der Entfernung von PVC im Legierungssystem ab. Die tma-Kurve von ABS / PVC / NBR ist in flache Abschnitte und Ausdehnungen unterteilt Abschnitt und Erweichungsabschnitt, die zu Verformungen der Produkte und zum Verlust des Gebrauchswertes führen. Der flache Abschnitt gehört zum Anwendungsbereich, und der Erweichungsabschnitt liefert technische Daten und theoretische Grundlagen für die Bestimmung des optimalen Prozesses.


abs / pvc / nbr ist eine neue Art von Polymermaterial, das in großem Umfang bei der Herstellung von Taschen, Instrumententafeln für Kraftfahrzeuge und anderen Außenverpackungsprodukten im Ausland verwendet wird. Sein thermisches Verhalten und seine thermische Stabilität hängen mit der Verarbeitungs- und Serviceleistung zusammen durchführen.


es ist notwendig, die thermischen Eigenschaften der abs / pvc / nbr-Legierung zu untersuchen.


experimentelles Instrument

unter Verwendung des Thermoanalysators dupont 1090, Probenschmelztiegel für die thermische Analyse .


experimentelle Methode

dsc: Bestimmung des Glasübergangs von Polymeren und deren Legierungen;

tga: Bestimmung des thermischen Abbaus, des thermischen Oxidationsabbaus und der Eigenschaften bei konstanter Temperatur von Polymeren und deren Legierungen;

tma: Bestimmung des Ausdehnungskoeffizienten und der Verformungseigenschaften von abs / pvc / nbr-Legierungen. Ergebnisse und Diskussionen


Glasübergang der abs / pvc / nbr-Legierung und ihrer Bestandteile

Die dsc-Kurven von abs, pvc, nbr und abs / pvc / nbr sind in Abbildung 1 dargestellt. Die Position der plötzlichen Änderung der Grundlinie zur endothermen Richtung in der Kurve ist der Glasübergang des Polymers. gebundenes Segment im amorphen Polymer ist aktiv und hat eine plötzliche Änderung der Wärmekapazität.

Die Verträglichkeit der Kunststofflegierungskomponenten ist der Schlüssel für eine gute Leistung der Kunststofflegierung. Die Glasübergangstemperatur ist ein wichtiger Parameter für die Charakterisierung der Legierungsverträglichkeit. Die Glasübergangstemperaturen von abs, pvc, nbr und deren Legierungen sind in der Tabelle aufgeführt.


1. die Glasübergangstemperaturen von ab simt-100 betrugen -85 ℃ und 112 ℃, pvc betrug 87,9 ℃, nbr betrug -29,4 ℃, wenn die drei Materialien gemischt wurden, betrugen die Glasübergangstemperaturen -74,4 - 8,8 - 98,8 ℃ zeigt an, dass die Kautschukphase teilweise mit der plastischen Phase kompatibel war. Die Löslichkeitsparameter von nbr und pvc sind ähnlich und weisen eine thermodynamische Kompatibilität auf. im mischprozess ist es möglich, vollständig kompatibel zu sein und eine neue "phase" zu bilden, so dass die glasübergangstemperatur von pvc und nbr selbst verschwindet, was zu einer neuen glasübergangstemperatur führt. Die Glasübergangstemperatur der neuen Phase beträgt - 8,8 ℃, während die Glasübergangstemperatur von ps in abs auf 98,8 ℃ abfällt.


Der sogenannte Kautschuk-Schlagzähplastik ist, dass eine Kautschukphase mit einer niedrigen Glasübergangstemperatur in einer Kunststoffmatrix mit einer hohen Glasübergangstemperatur dispergiert ist. nbr spielt diese Rolle in der Legierung und spielt eine Rolle bei der Spannungskonzentration, wenn sie über der Glasübergangstemperatur liegt. Die Glasübergangstemperatur bei niedriger Temperatur von abs / pvc / nbr beträgt - 74,4 - 8,8 ℃, und Kautschukpartikel spielen eine härtende Rolle für Styrol im Bereich von - 74,4 (- 8,8) ~ 98,8 ℃.

Probenname

Ladenschild

Zusammensetzung

Glasübergangstemperatur / ℃

gao qiao abs - r103

105

IMT-100

112 -85

Abs

ih-100

109,6

Lanhua als - 131

100

abs-310

106

PVC

87,9

nbr

Japan

-29,4

Lanhua als - 131

-15,7

abs / pvc / nbr

Deutschland 1

.-81 -163 44.8 96,4

Shanghai Nr. 3

Gao Qiao abs

.-74.4 -8,8 98,8

Shanghai Nr. 4

Lanhua abs

.-79.1 -7,3 96,7

Verschiedene Gummisorten haben unterschiedliche Glasübergangstemperaturen und unterschiedliche Zähigkeitseffekte in der Legierung. Wenn die Betriebstemperatur auf den Glasübergang abfällt, wird die Mikrobraunbewegung des Kettensegments eingefroren, das als Gummi verwendete Material verliert an Elastizität und wird hart und spröde Kunststoffe, wodurch die zähmachende Wirkung auf Kunststoffe verloren geht. Die Glasübergangstemperaturen von Japan und Lanhua Nbr betrugen - 29, 4, - 15, 7 ℃.


die dsc-kurven verschiedener abs / pvc / nbr-legierungen weisen eine ähnliche form auf. es gibt zwei komponenten in der abs / pvc / nbr-legierung mit niedriger glasübergangstemperatur, d. h. butadienphase in der abs- und nbr-phase. 1 (16,3 ℃), mit shanghai no. 3 und Shanghai Nr. 4 ist - 8, 8, -7,3 ≤ - daher kann davon ausgegangen werden, dass der Zähigkeitstemperaturbereich des ersteren breiter ist als der der beiden letzteren.


thermischer Abbau und thermischer Sauerstoffabbau von abs / pvc / nbr-Legierungen.


Die thermische Stabilität von Polymeren kann durch die Zersetzungstemperatur charakterisiert werden, die eng mit der Dissoziationsenergie der schwächsten Bindung in der Polymerkettenstruktur zusammenhängt, dh die chemische Struktur des Polymers selbst bestimmt seine thermischen Zersetzungseigenschaften.


die tga-kurven von abs, pvc, nbr und ihren legierungen unter hochreinem stickstoff sind in abb. 2. die schwerelosigkeitsstufe von 180 ~ 350 ℃ wird hauptsächlich durch die Entfernung von hcl aus pvc in abs / pvc / nrr-legierung verursacht, da der gewichtsverlust von reinem pvc in diesem temperaturbereich über 60% liegt und der thermische abbau von abs und nbr tritt nach 350 ° C auf, wird angenommen, dass der Gewichtsverlust vor 350 ° C in einer Kunststofflegierung hauptsächlich durch die Entfernung von PVC-HCl verursacht wird und die thermische Stabilität der Kunststofflegierung hauptsächlich von PVC im gemischten System abhängt.


in tga-kurven von abs / pvc / nbr-legierungen unterschiedlicher sorten ist der erste schwerelosigkeitsschritt hauptsächlich pvc.


aufgrund der hcl-entfernung variiert der gewichtsverlust je nach pvc-gehalt in der legierung. pvc-reinheit beträgt 61,7%, deutschland 41,13% für nr. 1 Legierung, 43,04% für Changchun-Nr. 2 legierung und 38,89% für shanghai nr. In gewissem Maße spiegelt der Gewichtsverlust den Unterschied in der Legierungszusammensetzung und -leistung wider.


Der Abbau der Kunststofflegierung ist eine typische strukturelle Veränderung. Es wird durch chemische Reaktion mit Stoffen in der Umwelt abgebaut. Das wichtigste Abbaumittel ist Sauerstoff. Oxidationsreaktion kann bei Erwärmung den Abbau induzieren und beschleunigen. 3 zeigt tg-Kurven von abs, pvc, nbr und ihren Legierungen in Luft. Die Schwerelosigkeitsstufe von 180 bis 350 l in abs / pvc / nbr-Legierung ist immer noch wie folgt.


thermischer abbau von pvc durch hcl-entfernung: pure abs hat einen langsamen gewichtsverlust von 240 ℃ auf 350 ℃ bei einem kumulativen gewichtsverlust von nur 4,98%. nbr hat eine Gewichtszunahme durch Oxidation bei 220 ° C, gefolgt von einem Schritt zum Gewichtsverlust von 4,56%. Der Abbauprozess durch Fluorierung tritt bei beiden hauptsächlich bei 350 bis 550 ° C auf. Bei der Legierung weisen alle abs / pvc / nbr-Legierungen zwei kontinuierliche Schwerelosigkeitsstufen auf, die auf die Bildung von Oxidationszwischenprodukten und deren weiteren Abbau zurückzuführen sind. Der Rückstand ist auch geringer als der, der durch thermischen Abbau unter einem Stickstoffstrom erzeugt wird, etwa 4 bis 5%.


de - hcl und konstante Temperatureigenschaften von abs / pvc / nbr

Die Messung des thermischen Abbaus und des oxidativen Abbaus von abs / pvc / nbr-Legierungen zeigt, dass der Gewichtsverlust der ersten Schwerelosigkeitsstufe bei 180 bis 350 ℃ nichts mit der Atmosphäre zu tun hat und der Gewichtsverlust in Luft und Stickstoff ähnlich ist (siehe Abb. 4) .das heißt, in diesem Temperaturbereich dominiert die thermische Degradation, dh der Prozess der Entfernung von PVC-HC1. Daher ist es ratsam, diesen Temperaturbereich für die Prüfung auf konstante Temperatur auszuwählen.

die dsc-kurven von abs, pvc, nbr und ihren legierungen bei konstanter temperatur sind in abb. 5, und der Gewichtsverlust ist in Tabelle 2 aufgeführt.


das verlustgewicht von abs / pvc / nbr-legierung bei 250 ℃ beträgt 31,82%, während das verlustgewicht von abs und nbr bei 250 ℃ 2,1% ~ 2,4% bzw. 2,3% ~ 4,6% beträgt, was nur 1/6 von ausmacht Das Gesamtverlustgewicht der Legierung. Der Gewichtsverlust der Legierung bei konstanter Temperatur wird hauptsächlich durch die Entfernung von HCl aus PVC verursacht, während der Gewichtsverlust bei 250 ° C für 30 Minuten viel höher ist als der bei 200 ° C für 30 Minuten Wenn sich die Prozessbedingungen ändern und die Temperatur nicht richtig gesteuert wird, wird eine große Menge an HCl aus der Legierung entfernt, und die Legierungseigenschaften gehen verloren. Aus diesem Grund spiegelt der Gewichtsverlust der Legierung bei 200 ℃ die Vorteile und wider Nachteile der thermischen Stabilität in gewissem Maße.


Probenname

tabelle 2 gewichtsverlust von abs, nbr und deren legierungen *%

200 ℃ 250 ℃

n2 Luft n2 Luft

abs 2.10 - 2.10 2.10

nbr lanification - 2.35 4.66

japan -

-

5,04

-

abs / pvc / nbr nr. 1

3.30

3,47

32.00

31,67

Nr.2.

4.23

4,02

27,50

33,16

Nr. 3.

5,67

4,90

29.00

31,82

Nummer 4.

6,61

6,66

-

31,71

konstante Temperatur für 30 min

Verformungseigenschaften von abs / pvc / nbr-Legierungen

die tma-kurve der abs / pvc / nbr-legierung ist in abb. 6.


Die tma-Kurve ist in einen flachen Abschnitt, einen Expansionsabschnitt und einen Erweichungsabschnitt unterteilt. Der flache Abschnitt reicht von Raumtemperatur bis 80 ° C, dh es wird der übliche Temperaturbereich verwendet, und der Legierungs-Expansionskoeffizient beträgt 100 bis 200 & mgr; m / (m ×). 80 ~ 180 ℃ ist das Expansionssegment, das durch Gummiausdehnung verursacht werden kann. Obwohl die Legierung keinen thermischen Abbau und keinen thermischen Sauerstoffabbau erfahren hat, bewirkt der Temperaturanstieg eine Volumenausdehnung des Polymers, eine Vergrößerung des freien Raums zwischen den Molekülen und eine Aktivierung des Kettensegments und sogar des gesamten Moleküls, da die Volumenausdehnung die Geometrie verursacht Formänderung, wenn sich die geometrische Form nicht willkürlich mit den Wünschen der Menschen ändert, verliert das Produkt seinen praktischen Wert. Nur im Erweichungsbereich weist die Legierung die Eigenschaften eines viskosen Fließens von Hochpolymer auf und wird verarbeitet und geformt


die notwendigen Parameter in dem Prozess, die Erweichungstemperatur begann bei 170 ℃, aus abs / pvc / nbr Legierung niedriger Temperatur (- 65 ~

Die tma-Kurve bei 0 ℃ zeigt, dass die Legierung bei niedriger Temperatur ein flaches Potential ohne erkennbare Änderung der geometrischen Abmessungen und einen Ausdehnungskoeffizienten von aufweist

45 ~ 114 & mgr; m (Buchstabe) m / (m ° C), so dass angenommen wird, dass die Legierung auch einen Gebrauchswert bei niedriger Temperatur aufweist und als Material zur Herstellung von Gefäßen wie Kühlen und Kühlen verwendet werden kann.


Die tma-Kurve von abs / pvc / nbr im dreidimensionalen Raum x, y und z ist in Abbildung 7 dargestellt. Die Verformungseigenschaften der Legierung sind anisotrop, was auf die Spannungskonzentration zurückzuführen ist, die durch die Extrusion während des Formens verursacht wird. Dieser Faktor sollte beim Formenbau und bei der Gestaltung des Formprozesses berücksichtigt werden.


iii. Schlussfolgerungen

Die thermische Analyse ist die direkteste Testmethode zur Untersuchung der Legierungsumwandlung. mit Verbrauchsmaterialien für die thermische Analyse mit stabiler Qualität kann systematisch seine thermischen Eigenschaften unter den Gesichtspunkten Glasübergang, thermischer Abbau, thermischer Sauerstoffabbau, Hcl-Entfernung, Verformung usw. charakterisieren. Es ist die Grundlage für die Untersuchung der Beziehung zwischen Prozess, Struktur und Eigenschaften von abs / pvc / nbr.


Die Glasübergangstemperatur ist ein wichtiger Parameter zur Charakterisierung der Verträglichkeit von Kunststofflegierungen. Der Niedrigtemperatur-Glasübergang von abs / pvc / nbr-Legierung beträgt - 81, - 16,3 ℃ und der Hochtemperatur-Glasübergang beträgt 96,4 ℃ (98,8 ℃). . Der Unterschied in der Glasübergangstemperatur spiegelt die Verträglichkeit des Legierungssystems wider und liefert eine technische Grundlage für die Auswahl des Formelsyntheseverfahrens.


der thermische abbau und der thermische sauerstoffabbau von abs / pvc / nbr zeigen, dass die thermische stabilität der legierung vom prozess der hc1-entfernung von pvc im legierungssystem abhängt. der gewichtsverlust von deutschen und shanghai-proben bei 250 ℃ für 30 min ist groß höher als die der Proben bei 250 ℃


Gewichtsverlust bei 200 ° C für 30 min. Der Gewichtsverlust der Legierung bei einer konstanten Temperatur von 200 ° C spiegelt in gewissem Maße die thermische Stabilität der Legierung während der Verarbeitung wider.


die tma-kurve von abs / pvc / nbr hat drei abschnitte, der flache abschnitt ist für den einsatztemperaturbereich geeignet, der ausdehnungsabschnitt verformt das produkt und verliert seinen praktischen wert und der erweichungsabschnitt liefert zuverlässige technische daten und theoretische grundlagen für Bestimmen des optimalen Prozesses.


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