Raporto L/D
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Relación de aspecto L/D
Raporto L/D. Los factores que afectan el módulo de los materiales compuestos llenos se entienden bien, siendo la relación de aspecto de las partículas de relleno y su módulo con respecto a la matriz polimérica los factores principales, además de la carga de relleno. Para lograr un alto módulo se requieren partículas de relleno de alto módulo y alta relación de aspecto, preferiblemente con una alta carga. Los compuestos llenos de talco tienen un módulo más alto que los que contienen carbonato de calcio. Esto se explica debido al alta relación de aspecto, geometría en forma de plato de partículas de talco. Las partículas con una relación de aspecto más grande imparten un módulo correspondientemente mayor en los compuestos de polipropileno rellenos con mica, sorprendentemente, la relación de aspecto tiene una influencia menor en la resistencia a la tracción. Por el contrario, la resistencia a la tracción depende más del tamaño de partícula de la mica, y las partículas más pequeñas imparten el mayor aumento de resistencia al polipropileno. Al determinar las propiedades de impacto, el tamaño de partícula es uno de los principales factores importantes. Existe una marcada relación entre la disminución del tamaño de partícula y el aumento de la resistencia al impacto en polipropilenos rellenos de minerales. Las partículas grandes (o un gran agregado de finas) parecen actuar como defectos que reducirán el estrés necesario para hacer que los compuestos se fracturen y fallen. Por lo tanto, es importante preparar un material compuesto con una buena dispersión de relleno. Los compuestos de polipropileno rellenos de talco preparados por una extrusora de doble husillo tienen una mejor dispersión de relleno y propiedades que las compuestas en el Brabender donde están presentes los agregados de rellenos. Además del tamaño de partícula, la relación de aspecto de la partícula también afecta la resistencia al impacto. Las partículas de relleno de baja relación de aspecto pueden actuar como bloqueadores de grietas, lo que resulta en una disminución de la tensión. Las partículas de relleno de alta relación de aspecto, que generalmente se necesitan para lograr la rigidez en un material compuesto, pueden causar grandes tensiones en la matriz polimérica cerca de los bordes de las partículas y facilitar la falla en condiciones de impacto. Por lo tanto, los compuestos con alta rigidez generalmente tienen baja resistencia al impacto.
Clasificación de la carga
Las cargas se han clasificado de diferentes maneras que van desde su forma hasta sus características específicas. En términos generales, las cargas se pueden clasificar en dos categorías: de acuerdo a su desempeño y de acuerdo a su tipo.
Wollastonite
Clasificación basada en el Desempeño
Cargas Extensoras
Las cargas extensoras o de extensión ocupan principalmente espacio y se utilizan principalmente para reducir el costo de formulación.Sin embargo, algunas cargas extensoras cuando se utilizan en un tamaño de partícula más fino y/o con un tratamiento superficial pueden se utilizadas como cargas funcionales. También las cargas que pueden ser funcionales en un polímero pueden ser meramente extensoras en otro polímero.En resumen, las cargas extensoras básicamente reducen el costo de la formulación y aumentan el módulo de flexión.
Cargas Funcionales
Las carga funcionales tienen una función definida aparte de la reducción del costo de la formulación. Las cargas también se utilizan para modificar o mejorar propiedades tales como conductividad térmica, la resistividad eléctrica, la fricción, resistencia al desgaste y resistencia a la flama entre otras.
Tamaño de la partícula
En general entre más fino el tamaño de la partícula, más altos los valores de resistencia a la tensión, módulo y dureza. Partículas más gruesas tienen a dar un compuesto con menores propiedades que el material virgen (sin carga) y por el contrario si el tamaño de partícula es más bien fino, las propiedades mecánicas mejoran, a este fenómeno se le conoce como refuerzo. Las impurezas en las cargas pueden tener efectos graves en el compuesto polimérico. Las partículas gruesas conducen a puntos de debilidad en polímeros flexibles y por tanto, pueden fallar bajo situaciones por debajo de lo esperado. En general, el fenómeno de refuerzo parece depender de tres factores:
Extensidad - la cantidad total de área superficial de la carga por unidad de volumen en contacto con el polímero
Intensidad - la actividad específica de la carga - interfaz con el polímero químico causando unión física y/o química
Geométrico - tales como la estructura y la porosidad de las partículas
Raporto L/D del carbonato de calcio, la fibra de vidrio, micro-esfera de vidrio, dióxido de titanio, etc.
Ventajas a la adición de rellenos
De hecho, la adición de rellenos ofrece muchas ventajas, muchas de las razones más comunes por las que se agregan rellenos a los termoplásticos y elastomeros son :
1. Eleva la resistencia al calor 2. Reduce el costo 3. Aumentar la rigidez 4. Reduce la fluencia 5. Reduce la contracción 6. Cambiar las propiedades eléctricas 7. Reduce la inflamabilidad 8. Modificar gravedad específica (densidad) 9. Modificar flujo 10. Incremente la resistencia a la compresión 11. Incremente la lubricidad 12. Mejora la resistencia a la abrasión 13. Aumentar la resistencia a la permeabilidad. 14. Mejora la resistencia al impacto 15. Mejora la estabilidad dimensional 16. Mejora la conductividad térmica 17. Mejora la procesabilidad 18. Mejora la resistencia a la humedad 19. Incrementar la degradabilidad 20. Incremente la adhesión 21. Apariencia-color, opacidad, brillo
Efecto de rellenos