هل سترتفع أسعار خدمة PoE مرة أخرى؟

باعتبارها إحدى مواد التقوية الشائعة الاستخدام، فإن هذه الديناميكية تُسبب بلا شك صعوبات لشركات التعديل. تُعدّ القوة والمتانة مؤشرين هامين للأداء الميكانيكي، لذا كان تعديل البلاستيك بالتقوية اتجاهًا رئيسيًا في هذا المجال، ولا تزال إضافة عامل التقوية الوسيلة الأكثر مباشرة وفعالية لتقوية المواد.

إذن، بالإضافة إلى استخدام تقوية المطاط الصناعي، ما هي الخيارات الأخرى؟ سأشرح لكم اليوم كيفية تنظيم وتعديل طرق التقوية، وما هي الأفكار الممكنة.

يمكن تقسيم عوامل التقوية الشائعة الاستخدام إلى فئتين: عوامل تقوية فعالة وعوامل تقوية غير فعالة. العوامل الفعالة هي تلك التي تحتوي سلاسلها الجزيئية على مجموعات فعالة تتفاعل مع راتنج المصفوفة، مما يُشكل بنية شبكية ويزيد من صلابة جزء من الراتنج. أما عوامل التقوية غير الفعالة فهي فئة من عوامل التقوية المتوافقة جيدًا مع الراتنج الأساسي، ولكنها لا تشارك في التفاعل الكيميائي.

مواد تقوية مطاطية

يمكن استخدام جميع المواد المرنة تقريبًا كعوامل تقوية للمواد الهشة، ويكمن المفتاح في التوافق بين مكوناتها متعددة الأطوار؛ إذ لا يمكن تحقيق هدف التقوية المطلوب إلا من خلال نظام تقوية متوافق جيدًا، وإلا ستكون النتائج عكسية. تُصنف مواد التقوية المطاطية الشائعة الاستخدام حسب درجة حرارة التحول الزجاجي العالية أو المنخفضة.

(1) راتنج عالي المقاومة للصدمات
مثل البولي إيثيلين المكلور (CPE)، وميثيل ميثاكريلات-بوتادين-ستايرين كوبوليمر (MBS)، وأكريلات كوبوليمر (ACR)، وستايرين-بوتادين بلوك كوبوليمر (SBS)، وستايرين-بوتادين مهدرج (SEBS)، وPOE، وEVA، إلخ.
(2) مطاط مقاوم للصدمات العالية
مثل مطاط الإيثيلين بروبيلين (EPR)، وEPDM، وNBR، وNR، وSBR، وBR، وCR، إلخ.
بالإضافة إلى ذلك، عند استخدام مادة TPU كعامل تقوية لمركب PA66، تتحسن مقاومة الصدمات المشقوقة لمركب PA66/TPU بشكل ملحوظ، بينما تنخفض خصائص الشد للمركب انخفاضًا طفيفًا فقط. وتصل الخصائص الميكانيكية إلى أفضل حالاتها عند إضافة 5% من مادة TPU. وانخفضت نسبة التبلور بنسبة 50%، مما يدل على أن النظام له تأثير واضح في تقوية PA66.

التصنيف حسب البنية الداخلية للمطاط الصناعي.

(1) فئة المطاط الصناعي المحددة مسبقًا
هي بوليمرات ذات بنية أساسية-غلافية، تتكون من لب مطاطي ناعم وغلاف بوليمري ذي درجة حرارة انتقال زجاجي عالية. مثل MBS وACS وMABS وغيرها.
(2) فئة المطاط الصناعي غير المحددة مسبقًا
إنه بوليمر شبكي، ويتم تعديل تأثيره بواسطة آلية عمل المذيب، مثل CPE و EVA وما إلى ذلك.
(3) فئة المطاط الانتقالي

يقع الهيكل بين المطاط المرن المحدد مسبقًا وغير المحدد مسبقًا، مثل ABS، وما إلى ذلك.

مواد صلبة مقواة

مواد التقوية الصلبة غير العضوية (RIF)، وخاصة الحشوات غير العضوية فائقة النعومة والحشوات الخاصة.

يشير الحشو غير العضوي فائق النعومة إلى حجم الجسيمات بين 0.1-5 ميكرومتر، وتأثير تعديل هذا الحشو مع زيادة إضافة الحشو، ونظام المزج لقوة الشد وقوة الصدم ينخفض ​​بسلاسة، أو يبقى دون تغيير أو يزداد قليلاً، بينما تستمر الخصائص الأخرى في الارتفاع.

تشمل الحشوات الخاصة الألياف الفائقة (CF)، والحشوات الإبرية/الكروية، وأملاح المعادن القلوية الترابية، والمعادن الأرضية النادرة، وما إلى ذلك.

تشمل الألياف الفائقة ألياف الكربون، وألياف البورون، وألياف الكوارتز، والألياف العضوية، وأنابيب الكربون النانوية، وأنواع مختلفة من الشعيرات. ويجب أن يتم تشتيت هذه الألياف الفائقة في البوليمرات باستخدام طرق محددة وموجهة بدقة.

مادة مالئة تشبه الإبرة مثل الولاستونيت الشبيه بالإبرة، والذي له تأثير معين في التقوية.

عادةً ما يُعالج الولاستونيت بعامل اقتران السيلان أو عامل اقتران مركب لمدة 10-15 دقيقة عند درجة حرارة 50-80 درجة مئوية، ويُوصى بإضافة 10-15% من الكمية المطلوبة. ولا يُظهر الولاستونيت غير المعالج أي تأثير مُقوٍّ.
تشمل الحشوات الكروية الكريات المجهرية الزجاجية، والكرات المجهرية المجوفة الزجاجية، وخرز الولاستونيت، والخرز البلاستيكي، والخرز الخزفي، وما إلى ذلك.

تتضمن أملاح المعادن القلوية الترابية بشكل أساسي كبريتات الباريوم، وتتراوح كمية الحشو في نطاق واسع، وتتحسن قوة الصدمة لمادة الحشو بدرجات متفاوتة، وعند إضافة حوالي 60٪، تصل قوة الصدمة إلى ذروتها.
تتكون المعادن الأرضية النادرة بشكل رئيسي من أكاسيد العناصر الأرضية النادرة، ومركبات ألكيل العناصر الأرضية النادرة، وأملاح العناصر الأرضية النادرة، مثل أكسيد الروبيديوم وفلوريد السيريوم. وتعتمد آلية تقوية هذه المعادن عمومًا على عملية التبلور، حيث تُستخدم العناصر الأرضية النادرة كعوامل مُنَوِّية لتحسين البنية البلورية لنظام التقوية وتحقيق هدف التقوية. وتُستخدم هذه المعادن بشكل أساسي في تقوية البوليمرات البلورية، مثل البولي بروبيلين (PP)، والبولي أميد (PA)، والبولي أوكسي ميثيلين (POM)، وغيرها.

(2) المواد العضوية الصلبة المقواة (ROF)
مثلPMMA، PP، PS، MMA/S و SAN، إلخ. مع الوظيفة المزدوجة للتقوية والتدعيم، يكون تأثير التقوية والتدعيم مكافئًا.

مبدأ التقوية
عندما تتعرض مادة بوليمرية لحمل صدمي نتيجة تلفها (كسرها)، فإن مقدار صلابتها يعتمد على مقدار طاقة الصدمة التي امتصتها المادة وقدرتها على مقاومة انتشار الشقوق. فكيف تؤثر المواد المقوية والمادة الأساسية في زيادة صلابة البوليمرات؟

1. آلية تقوية المطاط الصناعي

يمتص المطاط الصناعي الطاقة مباشرة، فعندما تتعرض العينة للصدمة، فإنها ستنتج شقوقًا دقيقة، وعندما تتمدد جزيئات المطاط على جانبي الشق، فإن الشق الذي يتطور يجب أن يمد المطاط، وعملية تشوه المطاط تمتص الكثير من الطاقة، مما يزيد من قوة تحمل البلاستيك للصدمات.

2. نظرية العائد

تستمد المواد البلاستيكية المقواة بالمطاط مقاومتها العالية للصدمات بشكل أساسي من حدوث تشوه خضوع كبير في راتنج المصفوفة. ويعود سبب هذا التشوه إلى أن معامل التمدد الحراري ونسبة بواسون للمطاط أكبر من نظيريهما في البلاستيك. وخلال مرحلة التبريد في عملية التشكيل، يحدث انكماش حراري وانكماش عرضي في راتنج المصفوفة المحيطة، مما يؤدي إلى زيادة حجمه الحر، وبالتالي انخفاض درجة حرارة تحوله الزجاجي، مما يسهل حدوث التشوه اللدن ويحسن المتانة. ومن جهة أخرى، يُعزى ذلك إلى تأثير تركيز الإجهاد في جزيئات المطاط.

3. نظرية تكسير النواة

تعمل حبيبات المطاط كنقاط تركيز للإجهاد، مما يُؤدي إلى ظهور عدد كبير من الشقوق الصغيرة بدلاً من عدد قليل من الشقوق الكبيرة، ويتطلب توسيع العديد من الشقوق الصغيرة طاقة أكبر من توسيع عدد قليل من الشقوق الكبيرة. في الوقت نفسه، تتداخل مجالات الإجهاد الناتجة عن عدد كبير من الشقوق الصغيرة، مما يُضعف الإجهادات الرئيسية لتطور الشقوق، الأمر الذي يُبطئ بدوره من تطورها ويؤدي إلى توقفها.

4. نظرية الأنماط الفضية المتعددة

بسبب العدد الهائل من جزيئات المطاط في البلاستيك المقوى، يؤدي تركيز الإجهاد إلى ظهور عدد كبير من الأنماط الفضية، التي يمكنها تبديد كمية كبيرة من الطاقة. كما تعمل جزيئات المطاط كعوامل إنهاء للخطوط الفضية، بينما لا تستطيع الجزيئات الصغيرة إنهاء هذه الخطوط.

5. نظرية شريط القص الفضي

هذه نظرية مهمة مقبولة عمومًا في الصناعة. وقد أظهرت تجارب عديدة أن آلية تشوه البوليمر تتكون من عمليتين: الأولى هي عملية تشوه القص، والثانية هي عملية تموج الفضة. تشمل عملية القص كلاً من تشوه القص المنتشر وتكوين نطاقات القص الموضعية. يقتصر تشوه القص على تغيير شكل الجسم، بينما تبقى طاقة التماسك بين الجزيئات وكثافة الجسم ثابتة تقريبًا. أما عملية تموج الفضة، فتؤدي إلى انخفاض كبير في كثافة الجسم. فمن جهة، توجد تجاويف في جسم حبيبات الفضة، مما يشير إلى أن تحبيب الفضة قد ألحق ضررًا بالمادة، وهو ما يُعد مؤشرًا على حدوث تلف تحت مجهري. ومن جهة أخرى، تستهلك حبيبات الفضة كمية كبيرة من الطاقة في عملية التكوين والنمو، مما يحد من انتشار الشقوق ويحسن من متانة المادة، وهو أحد الآليات الميكانيكية لتقوية البوليمر. لذلك، فإن الفهم الصحيح لظاهرة التخطيط الفضي هو جوهر فهم عملية التشوه والكسر للمواد البوليمرية، وهو أحد المفاتيح لتنفيذ تصميم البلاستيك المعدل الممزوج، وخاصة البلاستيك المقوى.

6. نظرية التكهف

تشير نظرية التكهف إلى ظاهرة التكهف داخل جزيئات المطاط أو في الطبقة البينية بين جزيئات المطاط والركيزة تحت تأثير إجهاد ثلاثي الأبعاد أثناء عملية التشوه عند درجات حرارة منخفضة أو بسرعات عالية. وتنص النظرية على أنه عند تعرض البلاستيك المُعدَّل بالمطاط لقوى خارجية، تتشتت جزيئات المطاط نتيجة لتركيز الإجهاد، مما يؤدي إلى حدوث تكهف في الطبقة البينية بين المطاط والمادة الأساسية وفي نفسه. وبمجرد حدوث التكهف، يتحرر إجهاد الشد الهيدروستاتيكي المحيط بالمطاط، ويتحول الإجهاد في الرباط الرقيق للمادة الأساسية بين التجاويف من ثلاثي الأبعاد إلى أحادي البعد، ويتحول الانفعال المستوي إلى إجهاد مستوٍ. وتُعد حالة الإجهاد الجديدة هذه مُهيِّئة لتكوين نطاق القص. لذا، لا يُمكن للتكهف بحد ذاته أن يُحدث تحولًا من الهشاشة إلى المتانة في المادة؛ بل يؤدي فقط إلى تغيير في حالة الإجهاد، مما يُحفز خضوع القص، ويمنع توسع الشقوق، ويُحسِّن متانة المادة.