Il solfato di bario, noto anche come barite, è un composto inorganico incolore, inodore e atossico con formula chimica BaSO4. È noto per la sua elevata densità, l'elevata bianchezza, la buona stabilità chimica e la resistenza ad acidi e alcali. È inoltre insolubile in acqua e nella maggior parte degli acidi. Queste caratteristiche rendono il solfato di bario ampiamente utilizzato in molti settori industriali. Il solfato di bario mostra vantaggi unici soprattutto nel campo della modifica delle materie plastiche e nella modifica del nylon (PA).
Il nylon, un polimero con eccellenti proprietà meccaniche, resistenza all'usura, resistenza chimica e proprietà autolubrificanti, è ampiamente utilizzato in molti settori industriali. Tuttavia, svantaggi come l'elevato assorbimento d'acqua e la scarsa stabilità dimensionale ne limitano il campo di applicazione. Pertanto, la modifica del nylon per migliorarne le prestazioni è diventata particolarmente importante. Come riempitivo neutro, il solfato di bario svolge molteplici funzioni nella modifica del nylon, tra cui il rinforzo, la tenacità e l'aumento della lucentezza superficiale.
Effetto di rinforzo
Come riempitivo inorganico, il solfato di bario può migliorare significativamente la rigidità (modulo) e la durezza del nylon. È adatto per componenti industriali che richiedono elevata rigidità, come ingranaggi e cuscinetti.
Risultati sperimentali mostrano che l'aumento del contenuto di nano-solfato di bario migliora sia il modulo di flessione che quello di trazione del nylon. In particolare, quando la frazione in massa di nano-solfato di bario raggiunge un valore ottimale (ad esempio, 3%), le proprietà meccaniche del nylon raggiungono il loro massimo. Questo effetto di rinforzo è principalmente attribuito alla rigidità intrinseca del solfato di bario e alla sua buona adesione interfacciale con la matrice di nylon.
Stabilità dimensionale: il solfato di bario riduce il restringimento e la deformazione durante la lavorazione o l'uso, migliorando la precisione dimensionale.
Temperatura di deformazione termica (HDT): limitando il movimento delle catene polimeriche, migliora la stabilità termica e amplia l'applicabilità del nylon in ambienti ad alta temperatura, come i componenti dei motori delle automobili.
Effetto indurente
Oltre al rinforzo, il solfato di bario contribuisce anche alla tenacità del nylon. Le particelle di nano-solfato di bario interagiscono con la matrice di nylon per formare uno strato di transizione elastico. Questo strato aiuta a distribuire e assorbire lo stress interfacciale, mitigando così l'energia d'impatto esterna e migliorando la tenacità del materiale.
Tuttavia, è importante notare che un contenuto eccessivo di solfato di bario può portare all'agglomerazione di particelle, con conseguente riduzione delle prestazioni.
Lucentezza migliorata
Il solfato di bario ha una forte capacità di riflettere la luce nelle gamme di lunghezze d'onda ultraviolette e infrarosse, il che gli consente di mostrare un'elevata luminosità nelle formule di colorazione della plastica.
Selezionando solfato di bario con una granulometria appropriata per il riempimento del nylon, la lucentezza superficiale del prodotto lavorato può essere notevolmente migliorata. Inoltre, poiché l'indice di rifrazione del solfato di bario corrisponde a quello di polimeri come il nylon, contribuisce a preservare la brillantezza e la tonalità di colore dei pigmenti aggiunti.
Applicazione pratica
In pratica, il solfato di bario viene tipicamente incorporato nel nylon tramite miscelazione a fusione in forma nano. Questo approccio sfrutta l'effetto dimensionale, l'elevata area superficiale specifica e la forte interazione interfacciale del solfato di bario nano. Il risultato è un composito che combina la rigidità, la stabilità dimensionale e la resistenza al calore del solfato di bario con la tenacità, la lavorabilità e le proprietà dielettriche del nylon, ottenendo prestazioni complessive eccezionali.
Il solfato di bario ha mostrato molteplici effetti, tra cui un significativo miglioramento del miglioramento della tenacità e della lucentezza nella modifica del nylon. Controllandone attentamente il contenuto e la distribuzione granulometrica, i produttori possono ottimizzare le prestazioni meccaniche del nylon, migliorarne la durata e l'aspetto, bilanciare costi e prestazioni e personalizzare le formulazioni per applicazioni specifiche, ampliando notevolmente le potenzialità applicative del nylon.
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