Breve descripción de los tipos de agentes nucleantes de PET y el efecto de los agentes nucleantes sobre las propiedades cristalinas de PET

Respuesta rápida: Los productos químicos industriales especializados generalmente se evalúan según la pureza, la adecuación del proceso, el cumplimiento y la estabilidad del material en la formulación o ruta de fabricación prevista. La mejor decisión de compra generalmente se toma después de la revisión de las especificaciones y la validación de la aplicación.

 

Hay tres tipos principales de agentes nucleantes para PET: agentes nucleantes inorgánicos, agentes nucleantes orgánicos y agentes nucleantes poliméricos. Este artículo describe brevemente el impacto de estos agentes nucleantes en las propiedades cristalinas del PET.

I. Agentes nucleantes inorgánicos.

Los agentes de nucleación inorgánicos son básicamente cargas inorgánicas comúnmente utilizadas en polímeros, los agentes de nucleación inorgánicos en el proceso de cristalización son equivalentes a la segunda fase de pequeñas partículas en la masa fundida de PET, a altas temperaturas estas partículas no están en estado fundido, en el proceso de enfriamiento, la cadena molecular del PET a estas partículas como centro, se adsorbe a las partículas y forma una disposición ordenada y la formación de núcleos. Por lo tanto, estas pequeñas moléculas inorgánicas, cuando se utilizan como agentes de nucleación heterogéneos, reducen la energía de activación necesaria para la formación de núcleos en PET y tienen poco efecto en el proceso de cristalización posterior, es decir, los segmentos de la cadena molecular de PET se adsorben en la superficie del núcleo y entran en la red.

Cuando se utiliza talco como agente nucleante en PET, la cristalización inicial se forma en la superficie de las partículas de relleno y va acompañada de la transferencia de cristales desde la estructura laminar mediante una pequeña difusión lateral sobre la superficie de las partículas. Se ha descubierto que el efecto de los carbonatos como agentes nucleantes sobre las propiedades cristalinas del PET es eficaz como agentes nucleantes cristalinos para PET con Na2CO3 y NaHCO3. Con Na2CO3 o NaHCO3 como agentes nucleantes, se puede producir PET con buenas propiedades mecánicas en un ciclo de moldeo relativamente corto al 90% de la temperatura del molde. Se compararon los efectos de nucleación del talco, CaCO3 y agentes nucleantes de sal orgánica de sodio y se encontró que el talco era más favorable a la tasa de cristalización del PET que el CaCO3. Cuando el contenido en masa de talco es del 5%, la contribución a la tasa de cristalización isotérmica del PET es cercana a la contribución del 1% de sal de sodio orgánica, y la adición de talco mejora significativamente la resistencia a la tracción y la resistencia a la flexión del PET, mientras que la sal de sodio orgánica reduce estas propiedades.

En segundo lugar, agentes nucleantes orgánicos.Los agentes de nucleación orgánicos son principalmente sales de Na, Li, Ba, Mg, Ca del ácido monocarboxílico, sales de Na, K, Ca del ácido benzoílico, hidroxisulfonatos aromáticos, sales de Mg, Zn de compuestos orgánicos de fósforo, de los cuales el mejor efecto es la sal sódica del ácido carboxílico y la sal potásica del ácido carboxílico. El mecanismo de nucleación de los agentes nucleantes orgánicos está relacionado principalmente con su estructura química. Las sales de PET y carboxilato de sodio sufren una reacción química cuando se extruyen a altas temperaturas, generando sustancias PET-COONa, que forman grupos iónicos entre el PET fundido con grupos terminales iónicos.

El efecto de agregar un agente nucleante derivado de benzoato de sodio (Nu) y un promotor de cristalización de copolímero de poliéster poliéter (Pro) sobre la velocidad de cristalización del PET. Se descubrió que Nu/Pro-PET cristaliza ligeramente más rápido que Nu-PET a temperaturas de cristalización de 228 °C y 230 °C; sin embargo, a temperaturas de cristalización más altas, Nu/Pro-PET cristalizó ligeramente más lentamente que Nu-PET, lo que indica que la cristalización de este acelerador no aumentó más la velocidad de cristalización del PET a temperaturas más altas. La adición de agente nucleante de benzoato de sodio dio como resultado un período de inducción de la cristalización más corto, una energía de activación de la cristalización reducida y una tasa de cristalización general aumentada para el PET; y la variación aumentó al aumentar la adición, pero redujo la cristalinidad, lo que no conducía a la estabilidad de las propiedades del material mezclado. Por tanto, cuando se utiliza benzoato de sodio en PET, se debe prestar atención a la dosificación, y también es necesario utilizarlo con otros modificadores.

En tercer lugar, agentes nucleantes de polímeros.

Los agentes de nucleación de polímeros incluyen sales de poliéster zwitteriónico de metales alcalinos, polvo de poliéster totalmente aromático, polvo de PTFE, PP isotáctico de bajo peso molecular, PET de alto punto de fusión, ionómero, polímero de cristal líquido (LCP), etc., de los cuales el ionómero es un material polimérico cristalino de PET comúnmente utilizado. La temperatura de transición vítrea del PET se reduce mediante la mezcla, lo que acelera la velocidad de cristalización y mejora su resistencia al impacto. Los ionómeros se refieren a polímeros con una pequeña cantidad de grupos ionizables en la cadena principal del polímero, cuyos componentes principales consisten en una cadena principal no iónica y una pequeña cantidad de componentes que contienen iones. Generalmente se considera que el contenido molar de grupos iónicos no supera el 15%. En el sistema de mezcla binaria de ionómeros, el ionómero puede interactuar a través de ion a ion, ion a dipolo, enlaces de hidrógeno, ácidos y bases, transferencia de carga, complejos de coordinación de metales de transición, etc., y el entrecruzamiento físico de múltiples pares de iones o grupos de iones formados entre cadenas de polímeros.Esta composición especial y estructura morfológica de los ionómeros les confiere muchas propiedades únicas, como excelente tenacidad, alta resistencia al impacto, resistencia al desgaste, transparencia y alta viscosidad en estado fundido. Surlyn es un ionómero ampliamente utilizado desarrollado por DuPont como agente nucleante de Surlyn, que es una sal sódica del copolímero de etileno y ácido metacrílico, donde la relación en peso de etileno/ácido metacrílico es 90/10 y la neutralización del sodio es aproximadamente del 45 %. Los productos de la reacción pueden formar grupos iónicos terminados en iones (PET-COONa), que actúan como agentes de nucleación heterogéneos en el proceso de cristalización por enfriamiento.

En comparación con los agentes de nucleación orgánicos de molécula pequeña, el agente de nucleación de polímero Surlyn con grupos terminales iónicos en la generación de moléculas grandes al mismo tiempo, se genera PET-R (R para grupo flexible del agente de nucleación orgánico), porque la cadena molecular R que la cadena molecular de PET es más flexible, en el sistema y desempeña el papel de facilitador, su introducción para promover el movimiento molecular del PET, reduce la energía libre de la difusión de la cadena molecular en el carácter y también reduce el mosaico de PET, mejora el PET. También reduce la formación de baldosas de PET y aumenta la velocidad de cristalización del PET, lo que no ocurre con los agentes nucleantes de moléculas pequeñas.

Cómo suelen evaluar los compradores los productos químicos industriales especializados

La compra de productos químicos especializados suele ser más sencilla cuando los equipos definen primero el riesgo de uso final y luego verifican la pureza, la compatibilidad, el comportamiento de procesamiento y el ajuste normativo como un solo paquete. Esto a menudo evita costosos retrabajos después de que el material llega a producción o pruebas por parte del cliente.

• Comience desde el estándar de uso final: el contacto con alimentos, los plásticos, los recubrimientos, la conservación y el procesamiento industrial crean diferentes prioridades de especificación.
• Compruebe la compatibilidad en el sistema real: un material compatible aún puede ser una elección comercial incorrecta si desestabiliza la formulación o el proceso.
• Revisar manejo y almacenamiento: algunos productos químicos especiales tienen éxito o fallan según cómo se comportan durante la mezcla, el transporte o el almacenamiento a largo plazo.
• Utilice la validación de muestras antes de la ampliación: las comprobaciones piloto de en la fórmula prevista o el paso de producción generalmente ahorran la mayor cantidad de tiempo y costos.

Referencias de productos recomendados

• Ceniza de sosa ligera de grado industrial: Una referencia de abastecimiento directo cuando se están revisando el grado de carbonato de sodio y la aplicación adecuada.

Preguntas frecuentes para compradores y formuladores

¿Por qué la coincidencia de especificaciones no es suficiente para productos químicos especiales?
Porque un material puede cumplir con las especificaciones básicas y aun así fallar en la formulación real, el proceso o el requisito de cumplimiento posterior.

¿Debería el precio ser el primer filtro para materias primas especiales?
El precio importa, pero la idoneidad técnica, el cumplimiento y la confiabilidad del proceso generalmente deciden si el material es realmente económico en su uso.