Bột Wollastonite đã trở thành chất độn tăng cường ưu việt cho các vật liệu tổ hợp polypropylene (PP), đặc biệt trong ngành sản xuất linh kiện ô tô, nhờ cấu trúc hình que đặc trưng và tính chất cơ học vượt trội. Loại khoáng chất silicat canxi này khi được phân tán đều trong ma trận PP sẽ tạo thành một mạng lưới bền vững, cải thiện đáng kể hiệu suất của vật liệu, phù hợp để sản xuất các bộ phận nhẹ nhưng chắc chắn.
Tỷ lệ khía cạnh cao (tỷ lệ chiều dài trên đường kính) của bột wollastonite là yếu tố quan trọng tạo nên hiệu quả gia cố của nó. Khác với các chất độn hình cầu, các hạt dạng kim của nó đan vào nhau bên trong ma trận polymer, tạo thành một khung kết cấu có khả năng chống biến dạng dưới tác dụng của ứng suất. Điều này làm tăng đáng kể độ bền kéo và mô-đun uốn của các hợp chất PP. Các thử nghiệm cho thấy việc bổ sung 20-30% bột wollastonite có thể nâng cao độ bền kéo thêm 30-50% so với PP không pha chất độn, cho phép các bộ phận ô tô chịu được các tải trọng cơ học lớn hơn mà không bị hư hỏng. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các chi tiết như thanh cản, tấm cửa và các chi tiết trang trí nội thất yêu cầu cả độ bền và khả năng chịu va đập.
Vấn đề cong vênh, một khuyết tật phổ biến ở các chi tiết PP được sản xuất bằng phương pháp ép phun do quá trình làm nguội và co ngót không đồng đều, được giảm thiểu đáng kể khi sử dụng bột wollastonite. Hệ số giãn nở nhiệt thấp của chất độn này giúp ổn định kích thước của vật liệu composite trong quá trình làm nguội, đảm bảo các chi tiết giữ được hình dạng thiết kế ban đầu. Tính ổn định về kích thước này đặc biệt quan trọng đối với các bộ phận ô tô yêu cầu độ chính xác cao khi lắp ráp như các cụm bảng điều khiển và nắp máy, nơi mà sự cong vênh dù nhỏ nhất cũng có thể dẫn đến khó khăn trong lắp ráp hoặc các lỗi chức năng.
Khả năng chịu nhiệt là một lợi ích quan trọng khác của composit PP được gia cố bằng wollastonite. PP không được độn thường bắt đầu mềm ở nhiệt độ 100–120°C, làm hạn chế ứng dụng của nó trong các bộ phận dưới nắp ca-pô. Tuy nhiên, việc bổ sung bột wollastonite làm tăng nhiệt độ biến dạng nhiệt, cho phép vật liệu duy trì các tính chất cơ học ở nhiệt độ lên đến 150°C hoặc cao hơn. Sự cải thiện về hiệu suất nhiệt này cho phép sử dụng composit PP trong các bộ phận dưới nắp ca-pô như vỏ quạt tản nhiệt, ống nạp khí và vỏ pin, nơi thường xuyên tiếp xúc với nhiệt độ cao.
Hiệu suất xử lý được cải thiện khi sử dụng bột wollastonite trong các vật liệu composite PP. Độ hấp thụ ẩm thấp của chất độn giúp loại bỏ nhu cầu sấy khô trước, giảm thời gian sản xuất và tiêu thụ năng lượng. Tính chất bôi trơn của nó cải thiện khả năng chảy của vật liệu nóng chảy trong quá trình đúc phun, đảm bảo điền đầy hoàn toàn các khuôn phức tạp và giảm thời gian chu kỳ. Ngoài ra, màu trắng của wollastonite cho phép dễ dàng phối màu với các chất tạo màu, loại bỏ nhu cầu sử dụng các chất phụ gia đắt tiền có độ che phủ cao và hỗ trợ sản xuất các bộ phận có vẻ ngoài đồng nhất.
Tính hiệu quả về chi phí tiếp tục thúc đẩy việc sử dụng bột wollastonite trong các hợp chất PP ô tô. So với sợi thủy tinh, chất độn gia cường truyền thống, wollastonite mang lại độ bền tương đương nhưng với chi phí thấp hơn và mức độ mài mòn thiết bị ít hơn. Mật độ thấp hơn của nó cũng góp phần giảm trọng lượng, một yếu tố quan trọng trong thiết kế ô tô nhằm cải thiện hiệu suất sử dụng nhiên liệu và giảm phát thải. Bằng cách thay thế một phần polymer bằng chất độn khoáng rẻ hơn, các nhà sản xuất có thể giảm chi phí vật liệu mà không làm ảnh hưởng đến hiệu suất.
Xử lý bề mặt bột wollastonite bằng các chất kết nối (như silane) làm tăng tính tương thích với PP, cải thiện độ phân tán và liên kết tại bề mặt tiếp xúc giữa chất độn và polymer. Quá trình xử lý này đảm bảo phân bố đều các hạt, ngăn ngừa hiện tượng kết tụ và tối ưu hóa hiệu ứng gia cường. Các nhà cung cấp đưa ra nhiều cấp độ bột wollastonite khác nhau với kích thước hạt được kiểm soát (thường từ 10–45 micron) và tỷ lệ chiều dài trên đường kính (3:1 đến 8:1) nhằm đáp ứng các yêu cầu ứng dụng cụ thể, từ các bộ phận cấu trúc chịu lực cao đến các chi tiết nội thất nhẹ.
×
