abs, pvc 및 nbr 합금의 열적 특성 연구를위한 열 분석

2019-02-21

초록 : dsc, tga 및 tma 기술은 abs / pvc / nbr 합금의 유리 전이, 열화, 열 산소 분해, hcl 제거 공정 및 변형 특성에 대한 체계적인 연구에 사용됩니다. 결과는 abs / pvc / nbr 합금의 다양한 변화가 에너지, 질량 및 치수의 변화를 동반한다는 것을 보여줍니다. 유리 전이 온도는 플라스틱 합금의 호환성을 특징 짓는 중요한 매개 변수입니다. 합금의 열적 안정성은 합금 시스템에서의 pvc의 hcl 제거 공정에 의존한다. abs / pvc / nbr의 tma 곡선은 평면 섹션, 확장 섹션 및 연화 섹션으로 나뉘어져 있으며, 확장 섹션 제품은 변형되어 실용적인 VA lue. 평평한 단면은 적용 범위에 속하며 연화 단면은 최적의 공정을 결정하기위한 기술적 데이터와 이론적 기초를 제공합니다.


abs / pvc / nbr은 가방, 자동차 패널 및 기타 외부 포장 제품에 널리 사용되는 새로운 유형의 고분자 소재입니다. 열적 거동 및 열적 안정성은 처리 및 성능과 관련이 있습니다. 따라서 abs / pvc / nbr 합금의 열적 성질에 대한 연구가 필요합니다.


1. 실험적인 부분

1.1 실험용 악기 ment

dupont 1090 열 분석기가 사용되며, 열 분석 시료 도가니 .

1.2 실험 방법

dsc : 고분자 및 그 합금의 유리 전이 결정;

tga : 열분해, 열 산화 분해 및 중합체 및 그 합금의 일정 온도 특성 결정;

tma : abs / pvc / nbr 합금의 팽창 계수 및 변형 특성 결정.


2. 결과 및 토론

2.1 abs / pvc / nbr 합금 및 그 구성 요소의 유리 전이

abs, pvc, nbr 및 abs / pvc / nbr의 dsc 곡선이도 1에 도시되어있다. 곡선의 흡열 방향에 대한베이스 라인의 갑작스런 변화의 위치는 중합체의 유리 전이이며, 이는 얼음 - 비결정질 고분자 내의 결합 된 부분은 활성이고 열용량의 급격한 변화를 갖는다.


플라스틱 합금 부품의 호환성은 플라스틱 합금의 우수한 성능의 핵심이며 유리 전이 온도는 합금 호환성을 특성화하는 중요한 매개 변수입니다. abs, pvc, nbr 및 그 합금의 유리 전이 온도는 표에 나열되어 있습니다.


ab simt-100의 유리 전이 온도는 -85 ℃와 112 ℃이고, pvc는 87.9 ℃이며, nbr은 -29.4 ℃이며, 3 가지 재료를 혼합했을 때 유리 전이 온도는 서로 가깝게 닫히고 -74.4 ℃, -8.8 ℃, -98.8 ℃로 고무상이 플라스틱 상과 부분적으로 상용 성이 있음을 알 수있다. nbr 및 pvc의 용해도 파라미터는 유사하고 열역학적 호환성을 갖는다. 블렌딩 공정에서 완전히 호환되어 새로운 "상"을 형성하여 pvc 및 nbr 자체의 유리 전이 온도가 사라져 새로운 유리 전이 온도를 초래할 수 있습니다. 새로운 단계의 유리 전이 온도는 -8.8 ℃이고 abs의 ps의 유리 전이 온도는 98.8 ℃로 떨어진다.


소위 고무 강화 플라스틱은 유리 전이 온도가 높은 플라스틱 매트릭스에 유리 전이 온도가 낮은 고무상이 분산되어 있습니다. nbr은 합금에서이 역할을하며 유리 전이 온도보다 높은 경우 응력을 집중시킵니다. abs / pvc / nbr의 저온 유리 전이 온도는 -74.4 ℃, -8.8 ℃이며 고무 입자는 -74.4 ℃ (-8.8 ℃) ~ 98.8 ℃의 범위에서 스티렌의 강화 역할을한다.

샘플 이름

가게 사인

구성

유리 전이 온도 / ℃


gaoqiao abs - r103


105


imt-100


112 , -85

복근

어 - 100


109.6


lanhua as - 131


100


abs-310


106

PVC



87.9

nbr

일본


-29.4


lanhua as - 131


-15.7

abs / pvc / nbr

독일 1 #


-81 , -163, 44.8 , 96.4


상하이 3 #

가오 교 아브

-74.4 , -8.8 , 98.8


상하이 4 #

lanhua abs

-79.1 , -7.3 , 96.7

고무의 다른 상점 표지판은 다른 유리 전이 온도, 합금의 다른 toughening 효과가 있습니다. 온도가 유리 전이로 떨어지면 체인 세그먼트의 마이크로 브라운 운동이 멈추고 고무로 사용되는 재료는 높은 탄성을 잃어 단단하고 부서지기 쉬운 플라스틱이되어 플라스틱에 대한 강화 효과가 없어지기 때문입니다. 일본과 lanhua nbr의 유리 전이 온도는 -29이다. 4, -15. 7 ℃였다.


abs / pvc / nbr 합금의 서로 다른 매장 표지의 dsc 곡선은 모양이 비슷합니다. 저온 유리 전이 온도를 갖는 abs / pvc / nbr 합금에는 abs 및 nbr 상에 부타디엔 상이 첨가 된 2 가지 성분이 첨가된다. 합금의 저온 유리 전이 온도에 대해서는 독일 1 #이 가장 낮고 (16.3 ℃), 상해 3 #에 대해 상해 4 #가 각각 -8.8, -7.3 ℃이다. 따라서 전자의 강화 온도 범위는 후자의 것보다 넓다고 볼 수있다.


2.2 abs / pvc / nbr 합금의 열적 열화 및 열 산소 분해

중합체의 열 안정성은 중합체 사슬 구조에서 가장 약한 결합의 해리 에너지와 밀접한 관련이있는 분해 온도에 의해 특성화 될 수 있는데, 즉 중합체 자체의 화학적 구조가 열분해 특성을 결정한다.


고순도 질소 하에서의 abs, pvc, nbr 및 그 합금의 tga 곡선을도 2에 나타내었다. 180 내지 350 ℃의 무중단 단계는 주로 abs / pvc / nrr 합금에서 pvc로부터 hcl을 제거함으로써 야기된다. 이 온도 범위에서 순수한 pvc의 중량 손실이 60 % 이상이고 abs와 nbr의 열적 분해가 350 ℃ 이상에서 일어나기 때문에 플라스틱 합금의 350 ℃에서의 중량 손실은 주로 pvc의 hcl 제거로 인한 것으로 생각되며, 플라스틱 합금의 열 안정성은 주로 혼합 시스템의 PVC에 달려있다.



서로 다른 매장 표지의 abs / pvc / nbr 합금의 tga 곡선에서 첫 번째 무중력 단계는 주로 pvc hcl 제거로 인한 것입니다. 체중 감량은 합금의 PVC 함량에 따라 다릅니다. 순수 PVC는 61.7 %, 독일 1 # 합금은 41.13 %, 장춘 2 # 합금은 43.04 %, 상해 3 # 합금은 38.89 %이다. 어느 정도까지, 체중 감량은 합금 조성 및 성능의 차이를 반영한다.


플라스틱 합금의 분해는 전형적인 구조 변화이다. 그것은 환경 내의 물질과의 화학 반응에 의해 분해된다. 가장 중요한 분해제는 산소입니다. 산화 반응은 가열 될 때 분해를 유도하고 촉진시킬 수있다. 그림 3은 공기 중 abs, pvc, nbr 및 그 합금의 tg 곡선을 보여줍니다. abs / pvc / nbr 합금에서 180 ~ 350 ℃의 무중력 단계는 hcl 제거에 의한 pvc의 열화이다. 순수 ABS는 240 ℃에서 350 ℃까지 느린 체중 감량을 보이며 누적 체중 감량은 4.98 %에 불과합니다. nbr은 220 ℃에서 산화 중량 증가율을 보이고, 4.56 %의 체중 감량 단계를 거친다. 둘 다 불소화 분해 과정은 주로 350 ~ 550 ℃에서 일어난다. 합금의 경우, 모든 abs / pvc / nbr 합금은 산화 중간체의 형성 및 그 이상의 분해로 인해 두 개의 연속적인 무중력 단계를 갖는다. 잔류 물은 질소 흐름 하에서 약 4 % ~ 5 %의 열분해에 의해 생성 된 잔류 물보다 적다.



abs / pvc / nbr의 2.3 hcl 제거 및 일정 온도 특성

abs / pvc / nbr 합금의 열분해 및 산화 분해를 측정 한 결과, 180 ~ 350 ℃에서 무중계 1 단계의 중량 손실은 대기와 관련이 없으며 공기와 질소의 중량 손실은 유사합니다 (그림 4 ). 다시 말하면,이 온도 범위에서, 열적 저하, 즉 pvc hcl 제거 공정이 지배적이므로, 일정 온도 시험을 위해이 온도 범위를 선택하는 것이 유익하다.


일정한 온도에서 abs, pvc, nbr 및 그 합금의 dsc 곡선을도 5에, 중량 손실을 표 2에 나타내었다.

250 ℃에서의 abs / pvc / nbr 합금의 중량 손실은 31.82 %이며, 250 ℃에서의 abs 및 nbr의 중량 손실은 각각 2.1 % ~ 2.4 % 및 2.3 % ~ 4.6 %이며, 합금의 총 손실 중량. 일정 온도에서 합금의 무게 손실은 주로 pvc에서 hcl 제거로 인해 발생하는 반면, 250 ℃에서 30 분 동안의 중량 손실은 200 ℃보다 훨씬 높습니다. 공정 과정에서 공정 조건이 바뀌고 온도가 적절히 제어되지 않으면 많은 양의 hcl이 합금에서 제거되어 합금 특성이 손실됩니다. 따라서 200 ℃에서 합금의 중량 손실은 열 안정성의 장단점을 어느 정도 반영합니다.



표 2 abs, nbr 및 그 합금의 중량 손실 %

샘플 이름

200 ℃

2 5 0 ℃

2

공기

2

공기

복근

2.10

-

2.10

2.10

br lanhua

-

-

2.35

4.66

일본

-

-

5.04

-

abs / pvc / nbr 1 #

3.30

3.47

32.00

31.67

abs / pvc / nbr 2 #

4.23

4.02

27.50

33.16

abs / pvc / nbr 3 #

5.67

4.90

29.00

31.82

abs / pvc / nbr 4 #

6.61

6.66

-

31.71

30 분 동안 일정한 온도를 유지한다.

2.4 abs / pvc / nbr 합금의 변형 특성

abs / pvc / nbr 합금의 tma 곡선을도 6에 나타내었다.



tma 곡선은 평탄 부, 팽창 부 및 연화 부로 구분된다. 평탄 부는 실온 ~ 80 ℃, 즉 통상의 사용 온도 범위이며, 합금 팽창 계수는 100 ~ 200㎛ / (m · ℃)이다. 80 ~ 180 ℃는 고무 팽창에 의한 팽창 부분입니다. 합금은 열 분해 또는 열 산소 분해를 겪지는 않았지만, 온도 증가는 중합체의 부피를 증가시키고, 분자 사이의 자유 공간을 증가 시키며, 사슬 세그먼트 및 심지어 전체 분자를 활성화시킨다. 체적 변화가 기하학적 모양 변화를 야기하기 때문에, 기하학적 모양이 사람들의 의지에도 불구하고 임의로 변하면 제품은 실용적인 가치를 잃을 것이다. 연화 구간에서만 합금은 고분자의 점성 유동 특성을 가지며 공정 및 형성에 필요한 매개 변수입니다. 연화 온도는 abs / pvc / nbr 합금 저온 (- 65 ~ 0 ℃) tma 곡선에서 170 ℃에서 시작되며, 합금은 기하학적 치수의 명백한 변화없이 저온에서 평탄한 전위를 나타내고, 팽창 계수가 45 ~ 114μm / (m · ℃)이기 때문에 저온에서의 사용 가치를 가지며, 냉동 용기 등의 선박 재료로 사용할 수있는 것으로 생각된다.


x, y 및 z 3 차원 공간에서의 abs / pvc / nbr의 tma 곡선이도 7에 도시되어있다. 합금의 변형 특성은 압출 성형 동안 응력 집중에 의해 야기되는 이방성이다. 이 요소는 금형 제작 및 성형 공정 설계시 고려되어야합니다.



3. 결론

에이. 열 분석 방법은 합금 변형을 연구하는 가장 직접적인 테스트 방법입니다. ~을 사용하여 열 분석 소모품 안정적인 품질로 유리 전이, 열 분해, 열 산소 분해, hcl 제거, 변형 등의 측면에서 열 특성을 체계적으로 특성화 할 수 있습니다. 이것은 abs / pvc / nbr 처리 프로세스, 구조 및 특성 간의 관계를 연구하기위한 기초입니다.


비. 유리 전이 온도는 플라스틱 합금의 호환성을 특징 짓는 중요한 매개 변수입니다. abs / pvc / nbr 합금의 저온 유리 전이 온도는 -81 ℃, -16.3 ℃, 고온 유리 전이 온도는 96.4 ℃ (98.8 ℃)이다. 유리 전이 온도의 차이는 합금 시스템의 호환성을 반영하고 공식 합성 공정 선택을위한 기술적 기반을 제공합니다.


기음. abs / pvc / nbr의 열적 열화 및 열 산소 분해는 합금의 열적 안정성이 합금 시스템에서의 hvr 제거 공정에 의존한다는 것을 보여준다. 250 ℃에서 30 분 동안의 독일과 상하이 샘플의 무게 손실은 200 ℃에서의 샘플보다 훨씬 높다. 어느 정도까지, 200 ℃의 일정 온도에서 합금의 중량 손실은 가공 중에 합금의 열적 안정성을 반영한다.


디. abs / pvc / nbr의 tma 곡선은 플랫 섹션이 사용하기에 적합한 온도 범위이며 팽창 섹션은 제품을 변형시키고 실용적인 가치를 잃지 만 세 부분을 가지고 있으며 연화 섹션은 최적의 공정을 결정하기위한 신뢰할 수있는 기술 데이터와 이론적 근거를 제공합니다 .

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