Quais as vantagens de utilizar o sulfato de bário como excelente carga na modificação do nylon?

O Sulfato de Bário, também conhecido por barita, é um composto inorgânico incolor, inodoro e não tóxico, com a fórmula química BaSO4. É conhecido pela sua elevada densidade, elevada brancura, boa estabilidade química e resistência a ácidos e álcalis, sendo insolúvel em água e na maioria dos ácidos. Estas características fazem com que o sulfato de bário seja amplamente utilizado em diversos setores industriais, especialmente na área da modificação de plásticos, especialmente na modificação de nylon (PA), onde apresenta vantagens únicas.

O nylon, como material polimérico com excelentes propriedades mecânicas, resistência ao desgaste, resistência a ácidos e álcalis e autolubrificação, é amplamente utilizado em diversos setores industriais. No entanto, as desvantagens do nylon, como a elevada absorção de água e a baixa estabilidade dimensional, limitam o seu leque de aplicações. Por conseguinte, é particularmente importante modificar o nylon para melhorar o seu desempenho. Como carga neutra, o sulfato de bário desempenha múltiplas funções na modificação do nylon, tais como o reforço, a tenacidade e a melhoria do brilho.

Efeito de Reforço

Como carga inorgânica, a adição de sulfato de bário pode melhorar significativamente a rigidez (módulo) e a dureza do nylon, sendo adequada para peças industriais que exijam um elevado módulo (como engrenagens e rolamentos). Resultados experimentais relevantes mostram que, com o aumento do teor de sulfato de bário nanométrico, o módulo de flexão e o módulo de tração do nylon são melhorados. Em particular, quando a fracção mássica de sulfato de bário nanométrico atinge um determinado valor (como por exemplo 3%), as propriedades mecânicas do nylon atingem o seu melhor. Este efeito de reforço deve-se principalmente à rigidez do sulfato de bário e à sua boa ligação da interface com a matriz de nylon.

Estabilidade dimensional: reduz a contração e a deformação do nylon durante o processamento ou utilização e melhora a precisão dimensional.

Temperatura de deformação térmica (HDT): ao limitar o movimento das cadeias poliméricas, melhora a estabilidade térmica dos materiais e expande a aplicação do nylon em ambientes de alta temperatura (como peças de motores de automóveis).

Efeito de tenacidade

Para além do efeito de reforço, o sulfato de bário pode também ter um efeito de tenacidade no nylon. A interação entre as nanopartículas de sulfato de bário e a matriz de nylon forma uma camada de transição elástica, que pode transmitir e relaxar eficazmente a tensão na interface, absorvendo e dispersando a energia de impacto externo e melhorando a tenacidade do material. No entanto, é de salientar que quando o teor de sulfato de bário aumenta até certo ponto, o desempenho do material será reduzido devido à ocorrência de aglomeração.

Brilho melhorado

O sulfato de bário tem uma forte capacidade de reflexão de luz nas gamas de comprimento de onda ultravioleta e infravermelho, o que lhe permite apresentar um elevado brilho nas fórmulas de coloração de plásticos. Quando o sulfato de bário com um tamanho de partícula apropriado é selecionado para ser adicionado ao nylon, o brilho da superfície dos produtos processados ​​pode ser significativamente melhorado. Além disso, o índice de refração do sulfato de bário é semelhante ao de polímeros como o nylon, permitindo-lhe reter o brilho e a tonalidade do pigmento de coloração.

Aplicação prática

Em aplicações práticas, o sulfato de bário é geralmente disperso uniformemente na matriz de nylon sob a forma de nanómetros por mistura por fusão. Este método utiliza o efeito de tamanho, a grande área superficial específica e a forte força interfacial do nano-sulfato de bário, combinando perfeitamente a rigidez, a estabilidade dimensional e a estabilidade térmica do sulfato de bário com a tenacidade, a processabilidade e as propriedades dielétricas do nylon, obtendo assim um excelente desempenho abrangente.

O sulfato de bário demonstrou um aumento significativo da tenacidade e do brilho na modificação do nylon. Ao controlar racionalmente o teor e a distribuição do tamanho das partículas de sulfato de bário, é possível otimizar as propriedades mecânicas do nylon, melhorar a durabilidade e a estética do produto, equilibrar o desempenho e o custo, otimizar o design da fórmula para cenários específicos e, assim, alargar a gama de aplicações do nylon.