中国国际医疗器械设计与制造技术展览会(Medtec China)2021

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2022年8月31-9月2日 | 上海世博展览馆1&2号馆

 

医疗设备展材料展商关注:聚丙烯收缩率难控制的5大因素

2022-07-07

医用材料作为医疗设备展Medtec China的强势品类之一,许多展商以及观众纷纷来到现场探讨关于医用材料的设计难题。聚丙烯是通用塑料中用量较大的品种之一,具有密度小,刚性好,耐挠曲,耐化学腐蚀,绝缘性好等优点。但它的不足之处是低温冲击性能较差、易老化、成型收缩率大。

通过改性可以改善聚丙烯的低温冲击性能、成型收缩和热老化性能。收缩率如果能控制好,对聚丙烯改性料的推广使用有重要意义,同时也是保证产品质量的一个重要方面。特别是利用改性聚丙烯取代传统的工程塑料,收缩率这一点显得十分重要。

聚丙烯改性在国内已经有成熟的技术,但对收缩率问题的分析较为分散。因此本文针对此问题为大家进行一些阐述,希望给行业内的各位提供思路。原因

聚丙烯的成型收缩大是聚丙烯本身的一大缺点,这主要是由于聚丙烯的高结晶度所致。结晶后的聚丙烯比重增大、体积缩小。结晶度为0%和100%时其比重分别为0.851和0.936。因此纯PP的成型收缩一般在1.7-2.2之间。

控制聚丙烯的成型收缩率主要是控制其原料成型时的结晶度:结晶度越小其成型收缩率也越小;反之,结晶度越高则成型收缩率也越大。


在聚丙烯改性塑料中,由于各种改性剂的加入都不同程度地破坏了聚丙烯原有的结晶度,从而改变了聚丙烯原有的成型收缩率。

一、橡胶对聚丙烯收缩率的影响

随橡胶含量的增大,成型收缩率呈下降趋势。这主要是由于橡胶的加入破坏了聚丙烯自身的结晶度,从而导致成型收缩率的下降,而且三种弹性体POE、EPDM、SBS对成型收缩率影响也有差异。


在弹性体含量低于5%以下时,各类弹性体对PP收缩率的影响基本相同。只是弹性体含量超过5%以后,不同弹性体品种的影响程度出现分歧,对收缩率影响大小的顺序为POE>EPDM>SBS,与弹性体对PP的增韧效果一致。在PP中采用无机填料与弹性体混合加入,收缩率下降效果更好。

医用金属以及医用橡塑材料的头部企业们悉数参加医疗设备展Medtec China:韦恩堡、庄信万丰贵金属、田中贵金属(上海)、ELGILOY特种金属、三铃制线、江阴佩尔、麦迪斯、美国奥博锐、古河科技、沈阳中核舰航、路博润、NuSil、迈图、科思创、艾曼斯、塞拉尼斯、索尔维、龙海化工、江苏君华等。点击快速预登记。

二、矿物填充对聚丙烯改性料成型收缩率的影响

聚丙烯用的矿物添加剂主要有碳酸钙、滑石粉、云母粉等。矿物添加剂对聚丙烯改性料成型收缩率的影响原因主要有三个方面: 一是矿物添加剂本身不收缩,它的加入从整体比例上降低了聚丙烯改性料的收缩率;二是矿物添加剂的加入必然影响聚丙烯的结晶度,从而影响收缩率;三是微细的矿物剂加入后,起到一种成核剂的作用,改变了聚丙烯的结构状态,防止大的球晶的形成,也影响聚丙烯的成型收缩率。

1)填料的形状
无机填料的形状不同对收缩率的影响效果不同,具体影响大小顺序为片状>针状>颗粒>球状。

2)填料的粒度
同一种填料的粒度不同,对收缩率的影响效果也不同,粒度越小对收缩率的降低幅度就越大。以滑石粉填充PP (20%滑石粉+8%POE)为例,不同粒度滑石粉对收缩率的影响如下。


3)填料的表面处理
同一种填料,在与树脂复合时是否进行表面处理,对收缩率的影响效果也不同。进行表面处理的填料,对收缩率影响效果更大。

4)填料的用量
同一种填料添加量不同对收缩率的影响也不同,添加量越大收缩率的下降越大。

三、纤维对聚丙烯改性料成型收缩率的影响
这里所指的纤维包括各类无机纤维和有机纤维。以短玻璃纤维增强为例,在PP树脂中加入不同含量的玻璃纤维都可以大幅度降低其成型收缩率。


与短玻璃纤维相比,长玻璃纤维增强聚合物的优点为收缩率更低,而且纵横向收缩率一致。晶须增强聚合物的收缩率比玻璃纤维增强聚合物的低。

玻璃纤维对聚丙烯改性料成型收缩率的影响最大。当玻璃纤维的含量达到30%以上时,其聚丙烯改性料的成型收缩率从1.8下降至0.5,而且表面处理过的玻纤对成型收缩率影响大于未进行处理的玻纤。

玻纤的加入一是破坏了聚丙烯的结晶度,影响收缩率,更重要的是玻璃纤维限制了聚丙烯的结晶收缩。

四、聚乙烯的加入对聚丙烯成型收缩率的影响

聚乙烯的加入也影响聚丙烯改性料的成型收缩率。虽然聚乙烯也是一种高结晶度的塑料,成型收缩率也很大,但在加入聚丙烯中后相互都不同程度地破坏了各自的结晶度,使整体成型收缩率下降。可以采用与其他树脂进行共混,或进行化学交联和接枝改性。

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五、聚丙烯自身MFI的变化对成型收缩率的影响

聚丙烯的成型收缩率受其结晶度的影响,而结晶度又受其自身分子量大小的影响。当MFI增大时,分子量减小,其结晶速度增大,成型收缩率增大。

各种改性剂对聚丙烯改性料成型收缩率的影响如表所示,从表中可以看出各种改性剂对聚丙烯改性料成型收缩率的影响都不一样,玻纤影响最大,顺序大致为:玻纤>矿物质>弹性体>聚乙烯。


几种改性剂并用时,聚丙烯收缩效果不一样,影响因素很多。如改性剂在聚丙烯中的分散程度、矿物改性剂自身的粒径、各种矿物填加剂的表面处理情况等,都对成型收缩率有影响。

此外,在成型过程中注塑机的成型工艺对成型收缩率的影响也很大。如注塑温度和注塑压力的变化对成型收缩率都有影响。

来源:第八元素塑料版