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O polipropileno é um dos plásticos de uso geral mais utilizados, com as vantagens de baixa densidade, boa rigidez, resistência à flexão, resistência química e bom isolamento. Suas desvantagens são o baixo desempenho ao impacto em baixas temperaturas, o envelhecimento fácil e a grande contração de moldagem.

A modificação pode melhorar as propriedades de impacto a baixas temperaturas, a contração de moldagem e as propriedades de envelhecimento térmico do polipropileno. A contração, quando bem controlada, é importante para a promoção de modificadores de polipropileno e também um aspecto importante para garantir a qualidade do produto. Em particular, a contração é muito importante quando se utiliza polipropileno modificado para substituir plásticos de engenharia tradicionais.
A modificação do polipropileno possui tecnologia consolidada na China, mas a análise dos problemas de retração ainda é bastante dispersa. Este trabalho integra as informações existentes na rede de plásticos em cadeia, com o objetivo de fornecer alguns detalhes sobre o assunto e, assim, contribuir com ideias para o setor.

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A elevada contração do polipropileno é uma das principais desvantagens desse material, principalmente devido à sua alta cristalinidade. Após a cristalização, a densidade do polipropileno aumenta e seu volume diminui. A densidade é de 0.851 e 0.936 com cristalinidade de 0% e 100%, respectivamente, portanto a contração de conformação do PP puro geralmente fica entre 1.7 e 2.2.

O principal fator que controla a contração do polipropileno é a cristalinidade da matéria-prima: quanto menor a cristalinidade, menor a contração; inversamente, quanto maior a cristalinidade, maior a contração.

Inplásticos modificados com polipropilenoA adição de diversos modificadores danificou, em graus variados, a cristalinidade original do polipropileno, alterando assim a contração original do polipropileno para moldagem.

I. Efeito da borracha na contração do polipropileno

À medida que o teor de borracha aumenta, a contração de moldagem tende a diminuir. Isso se deve principalmente ao fato de que a adição de borracha destrói a cristalinidade do próprio polipropileno, o que leva a uma redução na contração de moldagem, e os três elastômeros POE, EPDM e SBS têm efeitos diferentes na contração de moldagem.

Quando o teor de elastômero é inferior a 5%, o efeito de cada tipo de elastômero na contração do PP é basicamente o mesmo. Somente após o teor de elastômero ultrapassar 5%, o grau de influência das diferentes variedades de elastômero diverge, e a ordem de influência na contração é POE > EPDM > SBS, o que está de acordo com o efeito de tenacificação dos elastômeros no PP.

A redução do encolhimento é melhor quando cargas inorgânicas são adicionadas ao PP em uma mistura com elastômeros.

II. Efeito do enchimento mineral na contração de modificadores de polipropileno na moldagem

Os principais aditivos minerais para o polipropileno são carbonato de cálcio, talco, pó de mica, etc. Existem três razões principais para a influência dos aditivos minerais na contração dos modificadores de polipropileno para moldagem.

Em primeiro lugar, o próprio aditivo mineral não encolhe, e sua adição reduz o encolhimento do modificador de polipropileno em relação à proporção geral; em segundo lugar, a adição do aditivo mineral afeta inevitavelmente a cristalinidade do polipropileno, o que afeta o encolhimento; em terceiro lugar, a adição do agente mineral microfino desempenha o papel de agente nucleante, que altera o estado estrutural do polipropileno e impede a formação de grandes cristais esféricos, o que também afeta o encolhimento do polipropileno em formação.

1) O formato do enchimento
A forma do material de enchimento inorgânico tem um efeito diferente na taxa de contração, sendo o efeito específico na seguinte ordem: flocos > agulhas > grânulos > esferas.

2) Tamanho das partículas do material de enchimento
Partículas de tamanhos diferentes do mesmo material de enchimento têm efeitos distintos na taxa de contração; quanto menor o tamanho da partícula, maior a redução na taxa de contração. Tomando como exemplo o PP com talco (20% de talco + 8% de POE), o efeito de diferentes tamanhos de partículas de talco na contração é o seguinte.

3) Tratamento de superfície de materiais de enchimento
O efeito na contração varia dependendo se o mesmo material de enchimento recebe tratamento superficial quando laminado com resina. O material de enchimento com tratamento superficial tem um efeito maior na contração.

4) Quantidade de enchimento
A quantidade de material de enchimento adicionada tem um efeito diferente na taxa de retração; quanto maior a quantidade adicionada, maior a diminuição na taxa de retração.

III. Efeito das fibras na contração de modificadores de polipropileno na moldagem
As fibras aqui referidas incluem todos os tipos de fibras inorgânicas e orgânicas. No caso do reforço com fibras curtas de vidro, por exemplo, a adição de fibras de vidro em diferentes proporções à resina de PP pode reduzir substancialmente a sua contração durante a moldagem.

Polímeros reforçados com fibras longas de vidro apresentam a vantagem de menor contração em comparação com fibras curtas de vidro, além de contração uniforme nas direções longitudinal e transversal. Polímeros reforçados com whiskers apresentam uma taxa de contração menor do que polímeros reforçados com fibras de vidro.

As fibras de vidro têm o maior efeito na contração de moldagem dos modificadores de polipropileno. Quando o teor de fibra de vidro atinge 30% ou mais, a contração de moldagem do modificador de polipropileno diminui de 1.8 para 0.5, e a fibra de vidro com tratamento superficial tem um efeito maior na contração de moldagem do que a fibra de vidro sem tratamento.

A adição de fibra de vidro, em primeiro lugar, destrói a cristalinidade do polipropileno e afeta a contração, e, mais importante, a fibra de vidro limita a contração cristalina do polipropileno.

IV. Efeito da incorporação de polietileno na contração da moldagem de polipropileno
A adição de polietileno também afeta a contração de moldagem do modificador de polipropileno. Embora o polietileno também seja um plástico altamente cristalino com grande contração de moldagem, a adição de polietileno ao polipropileno interrompe a cristalinidade de cada um em diferentes graus, resultando em uma redução na contração de moldagem geral.

Podem ser utilizadas misturas com outras resinas, ou modificações por reticulação química e enxertia.

V. Influência das alterações no índice de fluidez (MFI) do polipropileno na contração de moldagem
A contração de moldagem do polipropileno é influenciada por sua cristalinidade, que por sua vez é influenciada pelo seu próprio peso molecular. Quando o índice de fluidez (MFI) aumenta, o peso molecular diminui, a cristalinidade aumenta e a contração de moldagem aumenta.

Comparação do efeito de modificadores na contração em moldagem de polipropileno

A tabela mostra o efeito de vários modificadores na contração do polipropileno, demonstrando que o efeito de cada modificador é diferente, sendo a fibra de vidro a que apresenta maior influência, na seguinte ordem: fibra de vidro > mineral > elastômero > polietileno.

Quando vários modificadores são utilizados, o efeito de contração do polipropileno não é o mesmo, sendo influenciado por muitos fatores. Por exemplo, o grau de dispersão do modificador no polipropileno, o tamanho das partículas do próprio modificador mineral, o tratamento superficial de vários materiais de enchimento mineral, etc., todos têm impacto na contração da peça moldada.

Além disso, o processo de moldagem da máquina de moldagem por injeção tem um impacto significativo na taxa de contração durante o processo de moldagem. Por exemplo, alterações na temperatura e na pressão de injeção afetam a taxa de contração.