O sulfato de bário, também conhecido como barita, é um composto inorgânico incolor, inodoro e atóxico, com a fórmula química BaSO4. É conhecido por sua alta densidade, alta brancura, boa estabilidade química e resistência a ácidos e álcalis. Também é insolúvel em água e na maioria dos ácidos. Essas características o tornam amplamente utilizado em diversos setores industriais. O sulfato de bário apresenta vantagens únicas, especialmente na área de modificação de plásticos e na modificação de nylon (PA).
O nylon, um polímero com excelentes propriedades mecânicas, resistência ao desgaste, resistência química e características autolubrificantes, é amplamente utilizado em diversos setores industriais. No entanto, desvantagens como alta absorção de água e baixa estabilidade dimensional limitam sua gama de aplicações. Portanto, modificar o nylon para melhorar seu desempenho tornou-se especialmente importante. Como carga neutra, o sulfato de bário desempenha múltiplas funções na modificação do nylon, incluindo reforço, tenacidade e aumento do brilho da superfície.
Efeito de reforço
Como carga inorgânica, o sulfato de bário pode melhorar significativamente a rigidez (módulo) e a dureza do náilon. É adequado para peças industriais que exigem alta rigidez, como engrenagens e rolamentos.
Resultados experimentais mostram que o aumento do teor de nano-sulfato de bário melhora tanto o módulo de flexão quanto o módulo de tração do náilon. Notavelmente, quando a fração mássica de nano-sulfato de bário atinge um valor ótimo (por exemplo, 3%), as propriedades mecânicas do náilon atingem seu pico. Esse efeito de reforço é atribuído principalmente à rigidez inerente do sulfato de bário e à sua boa ligação interfacial com a matriz de náilon.
Estabilidade dimensional: o sulfato de bário reduz o encolhimento e a deformação durante o processamento ou uso, aumentando a precisão dimensional.
Temperatura de deformação por calor (HDT): Ao restringir o movimento das cadeias de polímero, melhora a estabilidade térmica e expande a aplicabilidade do náilon em ambientes de alta temperatura, como peças de motores automotivos.
Efeito de endurecimento
Além do reforço, o sulfato de bário também contribui para a tenacidade do nylon. Partículas de nano-sulfato de bário interagem com a matriz de nylon para formar uma camada de transição elástica. Essa camada ajuda a distribuir e absorver a tensão da interface, mitigando assim a energia de impacto externo e aumentando a tenacidade do material.
Entretanto, é importante observar que o teor excessivo de sulfato de bário pode levar à aglomeração de partículas, o que pode reduzir o desempenho.
Brilho melhorado
O sulfato de bário tem uma forte capacidade de reflexão de luz nas faixas de comprimento de onda ultravioleta e infravermelho, o que lhe permite apresentar alto brilho em fórmulas de coloração de plástico.
Quando sulfato de bário com tamanho de partícula apropriado é selecionado para preencher o nylon, o brilho da superfície do produto processado pode ser significativamente melhorado. Além disso, como o índice de refração do sulfato de bário é muito semelhante ao de polímeros como o nylon, ele ajuda a preservar o brilho e a tonalidade dos pigmentos adicionados.
Aplicação prática
Na prática, o sulfato de bário é tipicamente incorporado ao náilon por meio de mistura por fusão na forma nano. Essa abordagem aproveita o efeito de tamanho, a alta área superficial específica e a forte interação interfacial do sulfato de bário nano. O resultado é um compósito que combina a rigidez, a estabilidade dimensional e a resistência ao calor do sulfato de bário com a tenacidade, a processabilidade e as propriedades dielétricas do náilon, alcançando um desempenho geral excepcional.
O sulfato de bário demonstrou múltiplos efeitos, como aumento significativo da tenacidade e do brilho na modificação do nylon. Ao controlar cuidadosamente seu conteúdo e a distribuição do tamanho das partículas, os fabricantes podem otimizar o desempenho mecânico do nylon, melhorar a durabilidade e a aparência do produto, equilibrar custo e desempenho e adaptar formulações para aplicações específicas — expandindo significativamente os usos potenciais do nylon.
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