Quels sont les avantages de l’utilisation d’un excellent sulfate de baryum comme charge dans la modification du nylon ?
Le sulfate de baryum, également connu sous le nom de barytine, est un composé inorganique incolore, inodore et non toxique, de formule chimique BaSO4. Il est reconnu pour sa densité élevée, sa blancheur élevée, sa bonne stabilité chimique et sa résistance aux acides et aux bases, et est insoluble dans l’eau et la plupart des acides. Ces caractéristiques expliquent son utilisation fréquente dans de nombreux secteurs industriels, notamment dans la modification des plastiques, notamment du nylon (PA), où il présente des avantages uniques.
Le nylon, matériau polymère doté d’excellentes propriétés mécaniques, de résistance à l’usure, de résistance aux acides et aux bases et d’autolubrification, est largement utilisé dans de nombreux secteurs industriels. Cependant, ses inconvénients, tels qu’une forte absorption d’eau et une faible stabilité dimensionnelle, limitent son champ d’application. Il est donc particulièrement important de modifier le nylon pour améliorer ses performances. En tant que charge neutre, le sulfate de baryum joue de multiples rôles dans la modification du nylon, notamment en renforçant, en durcissant et en améliorant la brillance.
Effet de renforcement
En tant que charge inorganique, l’ajout de sulfate de baryum peut améliorer significativement la rigidité (module) et la dureté du nylon, et convient aux pièces industrielles nécessitant un module élevé (comme les engrenages et les roulements). Des résultats expérimentaux pertinents montrent qu’une augmentation de la teneur en sulfate de baryum nanométrique améliore les modules de flexion et de traction du nylon. En particulier, lorsque la fraction massique de sulfate de baryum nanométrique atteint une certaine valeur (par exemple 3 %), les propriétés mécaniques du nylon sont optimales. Cet effet de renforcement est principalement dû à la rigidité du sulfate de baryum et à sa bonne liaison à l’interface avec la matrice de nylon.
Stabilité dimensionnelle : réduction du retrait et du gauchissement du nylon lors de la transformation ou de l’utilisation, et amélioration de la précision dimensionnelle.
Température de déformation à chaud (HDT) : limitation du mouvement des chaînes polymères, amélioration de la stabilité thermique des matériaux et élargissement des applications du nylon dans les environnements à haute température (comme les pièces de moteurs automobiles).
Effet de renforcement
Outre son effet de renforcement, le sulfate de baryum peut également renforcer le nylon. L’interaction entre les nanoparticules de sulfate de baryum et la matrice de nylon forme une couche de transition élastique, capable de transmettre et de relâcher efficacement les contraintes à l’interface, absorbant et dispersant ainsi l’énergie d’impact externe et améliorant la ténacité du matériau. Cependant, il convient de noter qu’une augmentation de la teneur en sulfate de baryum entraîne une diminution des performances du matériau en raison de l’agglomération.
Brillance améliorée
Le sulfate de baryum possède une forte capacité de réflexion de la lumière dans les gammes de longueurs d’onde ultraviolettes et infrarouges, ce qui lui permet d’obtenir une brillance élevée dans les formules de coloration des plastiques. En sélectionnant des particules de sulfate de baryum de granulométrie appropriée pour le remplissage du nylon, la brillance de surface des produits transformés peut être considérablement améliorée. De plus, l’indice de réfraction du sulfate de baryum est similaire à celui des polymères tels que le nylon, ce qui lui permet de conserver la brillance et la teinte du pigment colorant.
Applications pratiques
Dans les applications pratiques, le sulfate de baryum est généralement dispersé uniformément dans la matrice de nylon sous forme de nanomètres par mélange à l’état fondu. Cette méthode exploite l’effet de taille, la grande surface spécifique et la forte force interfaciale du sulfate de baryum nanométrique, et combine parfaitement la rigidité, la stabilité dimensionnelle et la stabilité thermique du sulfate de baryum avec la ténacité, l’aptitude à la transformation et les propriétés diélectriques du nylon, obtenant ainsi d’excellentes performances globales.
Le sulfate de baryum a montré des améliorations significatives de la résistance, de la ténacité et de la brillance lors de la modification du nylon. Un contrôle rationnel de la teneur et de la granulométrie du sulfate de baryum permet d’optimiser les propriétés mécaniques du nylon, d’améliorer la durabilité et l’esthétique du produit, d’équilibrer performances et coûts, d’optimiser la formulation pour des scénarios spécifiques et d’élargir ainsi le champ d’application du nylon.