صياغة الخلط · 12 سبتمبر 2026 · مركز جوهاي للبحث والتطوير

تحليل صيغة PP GF30 — الراتنج، ألياف الزجاج، عامل الربط PP-g-MAH والمضافات

البولي بروبيلين المقوى بنسبة 30% بألياف الزجاج هو بطل المواد البلاستيكية الحرارية الهيكلية خفيفة الوزن — كثافة 1.13 جم/سم³، امتصاص ماء أقل من 0.01%، ومقاومة كيميائية لا يستطيع PA6 تحقيقها، بالإضافة إلى توافقه مع مواصفات التلامس الغذائي FDA. لكن لـ PP عيب: فهو غير قطبي، لذلك لا يرتبط طبيعياً بألياف الزجاج. يحلل هذا المقال صيغة فعلية لـ PP-GF30 مكوناً بمكون، مع تركيز خاص على المكون الوحيد الذي يحدد ما إذا كان الخليط سيصل إلى مقاومة شد 95 ميجا باسكال أو يتوقف عند 75 ميجا باسكال — البولي بروبيلين المزود بأنهيدريد الماليك (PP-g-MAH).

جدول المحتويات

1. 1. ما هو المحتوى الفعلي داخل حبيبة PP-GF30

2. 2. راتنج PP الأساسي — بوليمر متماثل، بوليمر مشارك عشوائي أو بوليمر مشارك مقاوم للصدم ICP

3. 3. ألياف الزجاج — الطول، القطر وطلاء السطح الخاص بـ PP

4. 4. PP-g-MAH — جسر الربط الحاسم

5. 5. حزمة مثبت الحرارة والأشعة فوق البنفسجية

6. 6. مواد التشحيم ومساعدات المعالجة

7. 7. تعديل مقاومة الصدم — طور المطاط و ICP

8. 8. جدول الصيغة الكاملة (PP-GF30 مقابل PP-IM20)

9. 9. الاختلافات في المعالجة مقارنة بـ PA6-GF30

10. 10. PP-GF30 مقابل PA6-GF30 — مقارنة الخصائص

11. 11. الأسئلة الشائعة (FAQ)

12. 12. الملخص والخطوات التالية

1. ما هو المحتوى الفعلي داخل حبيبة PP-GF30

تبدو حبيبة بولي بروبيلين مقوى بـ30% ألياف زجاج بسيطة، لكن النسبة البالغة 70% غير المكونة من ألياف الزجاج تحمل كامل قصة الأداء. وصفة الإنتاج على آلة البثق ذات اللولب المزدوج عادةً كما يلي:

مادة PP-g-MAH بنسبة 3-5% هي أغلى مضافة لكل كيلوغرام في الوصفة، وهي التي غالباً ما يتم تقليل جرعتها من قبل مصنعي الخلط الساعين لتقليل التكلفة. عند حذفها أو استخدام أقل من 3%، تنخفض مقاومة الشد من ~95 ميجا باسكال إلى ~75 ميجا باسكال — وتصبح ألياف الزجاج مجرد مادة حشو صلبة وليس عامل تقوية.

2. راتنج PP الأساسي — بوليمر متماثل، بوليمر مشارك عشوائي أو بوليمر مشارك مقاوم للصدم ICP

يُنتج البولي بروبيلين عن طريق بلمرة البروبيلين باستخدام محفز زيغلر-ناتا أو ميتالوسين. تُستخدم ثلاثة هياكل للراتنج في خلطات PP-GF، والاختيار هنا هو القرار الأول:

بوليمر متماثل PP — الخيار الهيكلي الافتراضي

البوليمر المتماثل PP (HPP) عبارة عن سلسلة بروبيلين واحدة ذات نسبة عالية من التماثل الفراغي (~98%). يوفر أعلى صلابة، مقاومة شد ومقاومة حرارة بين الثلاثة أنواع. المقايضة هي الهشاشة في درجات الحرارة المنخفضة — البوليمر المتماثل PP غير المملوء له قيمة إيزود مشقوق تبلغ ~2.5 كيلو جول/م² عند 23 درجة مئوية ويصبح هشاً تحت 0 درجة مئوية. بالنسبة لـ PP-GF30 المستخدم في أغلفة الأجهزة الداخلية أو أدراج بطاريات السيارات التي تعمل فوق 0 درجة مئوية، يُعد HPP الخيار الصحيح والأكثر توفيراً للتكلفة. يستخدم منتج جوهاي PP-GF30 قاعدة بوليمر متماثل.

بوليمر مشارك مقاوم للصدم (ICP) — للحصول على متانة في درجات الحرارة المنخفضة

البوليمر المشارك المقاوم للصدم هو مزيج داخل المفاعل من البوليمر المتماثل PP مع طور مطاط إيثيلين-بروبيلين (EPR)، عادةً بنسبة مطاط 10-25%. يعمل طور المطاط كمعدل مقاومة صدم موزع داخل مصفوفة PP. منتج PP-GF20 القائم على ICP (مثل جوهاي PP IM20) يحقق قيمة إيزود مشقوق تبلغ 18 كيلو جول/م² عند -20 درجة مئوية — سلوك مرن وليس هشاً. هذا أمر ضروري لأحواض الغسالات (التي تتعرض للمنظفات والصدمات الميكانيكية) وصناديق التخزين البارد.

معدل تدفق الذوبان MFR

MFR (معيار ISO 1133، 230 درجة مئوية / 2.16 كجم) هو ما يعادل لزوجة PP مقارنة باللزوجة النسبية لـ PA6. بالنسبة لخلطات الألياف الزجاجية، النطاق العملي هو MFR 8-20 جم/10 دقائق. قيم MFR الأعلى (20-30) تعطي تدفقاً أفضل للأجزاء ذات الجدران الرقيقة لكنها تقلل الخصائص الميكانيكا بسبب سلاسل جزيئية أقصر. قيم MFR المنخفضة (3-8) تعطي قوة أعلى لكنها تتطلب ضغط حقن أعلى وتكون عرضة لظهور علامات التدفق.

3. ألياف الزجاج — الطول، القطر وطلاء السطح الخاص بـ PP

الألياف الزجاجية المستخدمة في PP-GF هي نفس ألياف E-glass المستخدمة في PA6-GF، لكنكيمياء طلاء السطح مختلفة — وهذا مصدر شائع لفشل عمليات الخلط.

قطر وطول الألياف

يستخدم PP-GF القياسي ألياف E-glass بقطر 10-13 ميكرومتر ومقطوعة بطول 3.0-4.5 ملم. بعد الخلط، يبلغ طول الألياف المتبقي 200-400 ميكرومتر — مشابه لـ PA6-GF. فائدة الصلابة تأتي بشكل كلي تقريباً من معامل مرونة الألياف؛ أما فائدة مقاومة الشد فتعتمد على طول الألياف والأهم من ذلك على رابطة الربط.

طلاء السطح — يجب أن يكون مخصص لـ PP

يستخدم طلاء ألياف الزجاج الخاص بـ PPسيــلان يحتوي على مجموعة عضوية تفاعلية قادرة على الارتباط مع PP، بالاقتران مع مادة رابطة مكونة للغشاء. السيلانات الأكثر شيوعاً لـ PP هي:

• أمينوسيلان (A-1100): يتفاعل مع أنهيدريد الماليك الموجود على PP-g-MAH أثناء الخلط، مكوناً رابطة أميد. هذا هو طلاء السطح القياسي عند استخدام PP-g-MAH كعامل ربط.

• ميثاكريلوكسي سيلان (A-174): يُستخدم مع أنظمة التطعيم الموضعي المحفز بالبيروكسيد، ولكنه أقل شيوعاً في خلطات PP-GF القياسية.

استخدام ألياف زجاج مطليّة لـ PA6 (أمينوسيلان مصمم للارتباط المباشر مع PA6) داخل خليط PP بدون PP-g-MAH يعطي نتائج ضعيفة — فالأمينوسيلان لا يرتبط مع PP غير القطبي، وتبقى مقاومة الشد في حدود 70-80 ميجا باسكال رغم نسبة 30% من الألياف. احرص دائماً على تحديدألياف زجاج متوافقة مع PP عند الشراء، أو تأكد من أن مصنع الخلط يضيف PP-g-MAH بنسبة 3% فأكثر.

4. PP-g-MAH — جسر الربط الحاسم

هذا هو المكون الأهم على الإطلاق في أي خليط PP-GF، وهو ما يميز مصنع الخلط الجيد عن المزج التجاري البسيط. PP غير قطبي (لا توجد مجموعات وظيفية على السلسلة)، لذلك ليس لديه أي تقارب كيميائي مع مجموعات السيلانول الموجودة على سطح الزجاج. يحل PP-g-MAH هذه المشكلة.

ما هو PP-g-MAH

PP-g-MAH هو بولي بروبيلين مطعّم بمجموعات أنهيدريد الماليك (MAH) بنسبة 0.5-1.5% على طول السلسلة. يتم إنتاجه عن طريق البثق التفاعلي: يقوم محفز البيروكسيد بسحب ذرة هيدروجين من سلسلة PP، مولداً جذوراً حرة تقوم بتطعيم مونومر MAH على السلسلة الرئيسية. النتيجة هي سلسلة PP ذات مقابض قطبية من أنهيدريد قادرة على التفاعل مع كل من ألياف الزجاج ومصفوفة PP.

آلية العمل — ثلاث روابط كيميائية

يشكل PP-g-MAH جسراً عبر ثلاث تفاعلات كيميائية أثناء الخلط عند درجة حرارة 200-220 درجة مئوية:

1. يتفاعل MAH مع الأمينوسيلان الموجود على سطح الزجاج: تنفتح حلقة أنهيدريد وتشكل رابطة أميد مع مجموعة الأمين في طلاء السيلان. هذه هي الرابطة من جهة الزجاج.

2. سلسلة PP-g-MAH تتشابك مع مصفوفة PP: بما أن PP-g-MAH هو في الأساس PP، فإن سلاسله تتشابك فيزيائياً وتتبلور معاً مع راتنج PP الأساسي. هذه هي الرابطة من جهة المصفوفة.

3. مجموعات MAH تتفاعل أيضاً مع بعضها البعض ومع الرطوبة المتبقية: مكونة روابط متقاطعة من حمض ثنائي وإيميد تعزز الطبقة البينية.

التأثير النهائي هو أن الإجهاد المطبق على الجزء ينتقل من مصفوفة PP عبر الطبقة البينية لـ PP-g-MAH إلى ألياف الزجاج. بدون PP-g-MAH، تصبح ألياف الزجاج مكوناً منفكًا — تنزلق المصفوفة بعيداً عن سطح الألياف تحت تأثير الحمل، ويفشل الجزء عند إجهاد منخفض مع سطح كسر مميز يظهر فيه «انسحاب الألياف».

تأثير نسبة الإضافة

النقطة المثلى هي3-4% من PP-g-MAH. تحت 3% تكون الطبقة البينية غير مكتملة؛ فوق 5% تدفع ثمن عامل ربط لا يحسن الخصائص أكثر (سطح الزجاج أصبح مشبعاً بالفعل)، كما أن PP-g-MAH ذو الوزن الجزيئي المنخفض قد يقلل قليلاً من مقاومة الحرارة. يستخدم منتج جوهاي PP-GF30 نسبة 4% من PP-g-MAH لضمان مقاومة شد تبلغ 95 ميجا باسكال في كل دفعة إنتاج.

5. حزمة مثبت الحرارة والأشعة فوق البنفسجية

PP أكثر عرضة بكثير للتحلل الحراري-التأكسدي والتحلل بالأشعة فوق البنفسجية مقارنة بـ PA6. عند تعرض PP النقي للحرارة أو أشعة الشمس، تظهر ظاهرة «التكلس السطحي» — تفتت السطح إلى مسحوق ناتج عن كسر السلاسل الجزيئية — خلال أسابيع قليلة. لذلك وجود حزمة مثبت أمر إلزامي.

المثبت الحراري الأساسي — مضاد الأكسدة الفينولي

مضاد أكسدة فينولي معاق (مثل Irganox 1010 أو 1330) بنسبة 0.15-0.30% يقوم بالتقاط الجذور البيروكسيدية المتكونة أثناء الأكسدة. يعمل أثناء الخلط (200-220 درجة مئوية، وقت الإقامة 60-90 ثانية) وأثناء الاستخدام الطويل الأمد عند 60-100 درجة مئوية. توفر المثبتات الفينولية أفضل أداء للشيخوخة الحرارية طويلة الأمد لأجزاء PP-GF الداخلية.

المثبت الحراري الثانوي — الفوسفيت العضوي

الفوسفيت العضوي (مثل Irgafos 168) بنسبة 0.10-0.20% يحلل هيدروبيروكسيدات المتكونة أثناء المعالجة، ويمنع كسر السلاسل الجزيئية أثناء مرحلة اللولب المزدوج عالي القص. الفوسفيتات هيمثبتات معالجة — فهي تحمي البوليمر أثناء الخلط لكنها لا تساهم كثيراً في استقرار الاستخدام الطويل الأمد. التركيبة الفينول + فوسفيت (بنسبة من 1:1 حتى 2:1) هي الحزمة «التآزرية» المعيارية في الصناعة لـ PP.

مثبت الأشعة فوق البنفسجية — HALS

بالنسبة لأجزاء PP-GF الخارجية (معدات المسابح، أثاث خارجي، أجزاء سيارات خارجية)، يلزم استخداممثبت ضوء الأمين المعاق HALS مثل Tinuvin 770 أو 944 بنسبة 0.2-0.5%. يعمل HALS عبر آلية دورية لالتقاط الجذور الحرة التي تجدد نفسها، مما يوفر حماية طويلة الأمد من الأشعة فوق البنفسجية. للأجزاء المعرضة لأشعة شمس قوية (مثل قطع معدات المسابح)، أضف ماص للأشعة فوق البنفسجية (بنزوتريازول، 0.2-0.4%) مع HALS للحصول على تأثير تآزري.

ملاحظة: يمكن لـ HALS التفاعل مع مثبطات اللهب الحمضية ومع بعض الأصباغ، مما يقلل أداء مقاومة الأشعة فوق البنفسجية. دائماً قم بالتحقق من كامل حزمة المضافات عبر اختبار التجوية بقوس الزينون لمدة 1000 ساعة (ISO 4892-2) قبل اعتماد الدرجة الخارجية.

6. مواد التشحيم ومساعدات المعالجة

مادة EBS (إيثيلين-بيس-ستيراميد) بنسبة 0.2-0.3% هي المادة التشحيمية الخارجية القياسية لـ PP-GF. تقلل عزم دوران اللولب، تحسن جودة السطح وتوفر خاصية إزالة القالب. النسب الأعلى (أعلى من 0.5%) تسبب ترسبات على القالب وتقلل التصاق الطلاء — نفس التحذير المتبع مع PA6.

ستيرات الكالسيوم (0.05-0.1%) تُضاف أحياناً كماسح للأحماض لتحييد بقايا المحفز من عملية بلمرة PP بنظام زيغلر-ناتا. استخدامها أكثر شيوعاً في درجات عبوات الجدران الرقيقة مقارنة بـ PP-GF الهيكلي.

7. تعديل مقاومة الصدم — طور المطاط و ICP

PP-GF30 البوليمر المتماثل هش في درجات الحرارة المنخفضة — تنخفض قيمة إيزود المشقوق إلى ~3-4 كيلو جول/م² عند -20 درجة مئوية مع كسر هش. للأجزاء التي يجب أن تتحمل البرودة، هناك طريقتان:

الطريقة 1: استخدام راتنج قاعدة بوليمر مشارك مقاوم للصدم ICP

طور مطاط EPR المتكون داخل المفاعل في ICP يوفر تعديل مقاومة الصدم دون الحاجة لإضافة مطاط منفصل. ICP بنسبة مطاط 15-20% مع 20% ألياف زجاج يعطي قيمة إيزود مشقوق تبلغ 15-20 كيلو جول/م² عند -20 درجة مئوية مع كسر مرن. هذه هي الطريقة المستخدمة في جوهاي PP IM20 (20% ألياف زجاج + ICP بنسبة مطاط 18%). المقايضة: المطاط يقلل قليلاً من الصلابة ودرجة حرارة التشوه HDT، لذلك يتم استخدام ICP عند نسبة 20% ألياف وليس 30% للحفاظ على التوازن.

الطريقة 2: إضافة معدل صدم مطاطي

بالنسبة لـ PP-GF30 البوليمر المتماثل الذي لا يزال يحتاج لمقاومة صدم في درجات حرارة منخفضة، أضف 5-15% من مطاط مثل بوليمر مشارك إيثيلين-أوكتين POE أو مونومر إيثيلين-بروبيلين-ديين EPDM. يجب أن يتوزع المطاط جيداً على شكل جسيمات مطاط حجمها 0.5-1.0 ميكرومتر داخل مصفوفة PP. بخلاف PA6، لا يحتاج PP إلى مطاط معالج بالماليك لتحقيق توزيع جيد — فـ POE غير القطبي يختلط مباشرة مع PP غير القطبي. مع ذلك، إضافة المطاط تقلل مقاومة الشد والصلابة بنسبة تتناسب تقريباً مع النسبة المضافة، لذلك هذا قرار قائم على المقايضة.

8. جدول الصيغة الكاملة (PP-GF30 مقابل PP-IM20)

يوضح هذا الجدول الفروقات على مستوى الصيغة بين درجتي PP من جوهاي. الفرق الرئيسي يكمن في الراتنج الأساسي (بوليمر متماثل مقابل ICP) ونسبة الألياف الزجاجية.

9. الاختلافات في المعالجة مقارنة بـ PA6-GF30

تختلف معالجة PP-GF30 اختلافاً كبيراً عن PA6-GF30، لذلك يجب على مصنعي القوالب الذين ينتقلون بين المادتين تعديل الإعدادات:

أكبر فرقان همالا حاجة للتجفيفودرجة حرارة ذوبان أقل بكثير. إن امتصاص الماء شبه الصفري لـ PP يعني أنه يمكنك الاستغناء عن مجفف إزالة الرطوبة الذي يحتاجه PA6 — وهو توفير كبير في الطاقة. نافذة الذوبان 200-220 درجة مئوية تعني أيضاً دورات إنتاج أسرع وتآكل أقل لبرميل الآلة. التحذير: يتحلل PP حرارياً فوق 250 درجة مئوية بشكل أسرع بكثير من PA6، لذلك التحكم الدقيق في درجة حرارة البرميل ضروري للغاية. لا تستخدم ملف درجات حرارة PA6 على مادة PP.

10. PP-GF30 مقابل PA6-GF30 — مقارنة الخصائص

متى تختار PP-GF30 بدلاً من PA6-GF30، والعكس:

قاعدة عامة: اختر PP-GF30 عندما تحتاج لخفة الوزن، مقاومة كيميائية، امتصاص ماء منخفض أو توافق التلامس الغذائي عند درجات حرارة وأحمال معتدلة. اختر PA6-GF30 عندما تحتاج لقوة عالية، درجة حرارة تشوه عالية، أو درجات حرارة مستمرة فوق 120 درجة مئوية. للمقارنة الرقمية المباشرة بين المادتين عند نفس نسبة الألياف الزجاجية، اطلع على مقال البيانات الخاص بنا PA6 GF30 مقابل PA66 GF30 — قيم PA6 المذكورة هناك تنطبق مباشرة على عمود PA6-GF30 أعلاه.

11. الأسئلة الشائعة

12. الملخص والخطوات التالية

بجملة واحدة: PP-GF30 هو البديل خفيف الوزن، منخفض امتصاص الماء، ومقاوم كيميائياً لـ PA6-GF30 — لكن آلية التقوية بأكملها تعتمد على 3-4% من عامل الربط PP-g-MAH (عند حذفه تنخفض مقاومة الشد من 95 إلى 75 ميجا باسكال). اختر بوليمر متماثل PP للقوة الهيكلية، و ICP للمتانة في درجات الحرارة المنخفضة، وأضف HALS للاستخدام الخارجي، وتحقق من الدرجة عبر تجربة قولبة لفحص مقاومة الشد، HDT وجودة السطح قبل الإنتاج الكمي.