Добре, давайте детально пояснимо принцип модифікації еластомеру для покращення міцностінеткані тканини спанбондЦе типовий приклад досягнення високої продуктивності шляхом «максимізації сильних сторін та мінімізації слабких» за допомогою композитних матеріалів.
Основні поняття: міцність проти крихкості
Спочатку давайте розберемося з поняттям «в'язкість». В'язкість — це здатність матеріалу поглинати енергію та зазнавати пластичної деформації, доки він не зламається під напругою. Матеріал з хорошою в'язкістю є одночасно міцним та еластичним, що вимагає значної роботи для руйнування.
Крихкі матеріали (такі як немодифікований поліпропілен): під дією зовнішньої сили молекулярні ланцюги не встигають перебудуватися, напруга концентрується в місцях дефектів, що безпосередньо призводить до швидкого руйнування та низького подовження при розриві.
Міцні матеріали: під дією зовнішньої сили вони можуть піддаватися пластичній деформації, споживаючи при цьому велику кількість енергії, тим самим запобігаючи руйнуванню.
Основна мета модифікації еластомерів полягає в перетворенні напівкристалічних полімерів, таких як поліпропілен, з крихкого руйнування на пластичне.
Детальні принципи модифікації еластомерів
Принцип можна зрозуміти як на мікроскопічному, так і на макроскопічному рівнях. Основа полягає в частинках еластомеру, які діють як точки концентрації напружень та поглиначі енергії.
1. Мікроскопічний механічний механізм: індукція та припинення утворення крекінгу, підвищення межі текучості при зсуві
Це найважливіший принцип. Коли тканина спанбонд піддається зовнішнім впливам (таким як розрив або удар), всередині неї відбуваються такі процеси:
a) Концентрація напружень та ініціювання утворення тріщин
Еластомери (такі як EPDM, POE) зазвичай несумісні або частково сумісні з поліпропіленовою матрицею. Тому після змішування вони розподіляються у вигляді крихітних, диспергованих «острівних» структур у безперервній поліпропіленовій «морській» фазі.
Оскільки модуль еластомеру значно нижчий, ніж у поліпропілену, на межі розділу між двома фазами виникає велика концентрація напружень під впливом зовнішніх сил.
Ці точки концентрації напружень стають точками початку утворення крейдів. Крейдинг – це не тріщина, а мікропориста структура з пучків волокон, перпендикулярна напрямку напружень, все ще з'єднана зсередини полімерними волокнами. Утворення крейдів поглинає велику кількість енергії.
b) Припинення розтріскування та формування смуги зсуву
Друга ключова роль частинок еластомеру полягає в припиненні утворення тріщин. Коли тріщина стикається з гнучкими частинками еластомеру під час свого поширення, поле високої напруги на її кінці притуплюється, запобігаючи розвитку тріщин у фатальні макроскопічні тріщини.
Одночасно, концентрація напружень також викликає зсувну текучість у поліпропіленовій матриці. Це стосується відносного зсуву та переорієнтації молекулярних ланцюгів поліпропілену під дією зсувних напружень, утворюючи смуги зсуву; цей процес також вимагає значної кількості енергії.
c) Синергетичний механізм розсіювання енергії
Зрештою, зовнішня енергія розсіюється переважно такими шляхами:
Утворення численних тріщин: споживання енергії.
Деформація та руйнування самих частинок еластомеру: споживання енергії.
Зсувна пластичність матриці: споживання енергії.
Міжфазне розшарування: частинки еластомеру відшаровуються від матриці, споживання енергії.
Цей процес значно збільшує роботу, необхідну для руйнування матеріалу, що макроскопічно проявляється у значному покращенні ударної міцності та опору розриву, а також суттєво збільшує подовження при розриві.
2. Зміни фазової структури: вплив на поведінку кристалізації
Додавання еластомерів не лише діє як фізична «добавка», але й впливає на мікроструктуру поліпропілену.
Рафінування сферолітів: частинки еластомерів можуть діяти як гетерогенні центри нуклеації, порушуючи регулярне розташування молекулярних ланцюгів поліпропілену та змушуючи їх кристалізуватися в тонші та щільніші сферолітні структури.
Покращення інтерфейсу: Використання компатибілізаторів дозволяє покращити міжфазну адгезію між еластомером та поліпропіленовою матрицею, що забезпечує ефективну передачу напруження від матриці до частинок еластомеру, тим самим ефективніше спричиняючи утворення тріщин та зсувних смуг.
Специфічне застосування у виробництві нетканого матеріалу спанбонд
Застосування вищезазначених принципів до виробництва нетканих матеріалів методом спанбонд має такі наслідки:
Підвищена міцність окремих волокон:
Під час процесу прядіння розплав поліпропілену, що містить еластомери, розтягується у волокна. Модифіковані волокна самі стають міцнішими. Під дією зовнішніх сил волокна менш схильні до крихкого руйнування та можуть зазнавати більшої пластичної деформації, поглинаючи більше енергії.
Зміцнення та посилення структури волоконно-оптичної мережі:
Під час гарячого прокату армування волокна плавляться в точці прокатки. Волокна з кращою міцністю менш схильні до миттєвого розриву в точці прокатки під впливом розривних сил.
Зовнішні сили можна ефективніше розподіляти по всій волоконній мережі. Коли волокно піддається значному напруженню, воно може передавати це напруження навколишнім волокнам через деформацію, запобігаючи швидкому руйнуванню, спричиненому концентрацією напружень.
Стрибок уперед у стійкості до розривів та проколів:
Опір розриву: Розрив – це процес поширення тріщин. Частинки еластомеру ефективно ініціюють та завершують численні мікротріщини, запобігаючи їхньому злиття в макроскопічні тріщини, що значно уповільнює процес розриву.
Опір проколу: Прокол – це складне поєднання удару та розриву. Високоміцні матеріали можуть зазнавати значної пластичності та деформації при проколюванні стороннім предметом, інкапсулюючи його, замість того, щоб бути безпосередньо пробитим.
Висновок
Короткий зміст: Принцип модифікації еластомерів для покращення міцності нетканих матеріалів методом спанбонд полягає, по суті, у поєднанні жорсткої, але крихкої поліпропіленової матриці з м'якою, високоеластичною гумою, що створює ефективну систему розсіювання енергії всередині матеріалу.
Шляхом індукування утворення тріщин, зупинки тріщин та сприяння зсувній текучості за допомогою мікроскопічних механічних механізмів, руйнівна енергія (удар, розрив), що прикладається ззовні, перетворюється на велику кількість крихітної неруйнівної роботи деформації. Це макроскопічно покращує ударну стійкість матеріалу, стійкість до розриву та подовження при розриві, перетворюючи нетканий матеріал спанбонд з «крихкого» на «міцний». Це схоже на додавання сталевих прутів до цементу, що не тільки підвищує міцність, але й, що ще важливіше, забезпечує вирішальну в'язкість.
Dongguan Liansheng Non Woven Technology Co., Ltd.було засновано у травні 2020 року. Це велике підприємство з виробництва нетканих матеріалів, що об'єднує дослідження та розробки, виробництво та продаж. Воно може виробляти неткані матеріали спанбонд з поліпропілену різних кольорів шириною менше 3,2 метра та вагою від 9 до 300 грамів.
Час публікації: 16 листопада 2025 р.