افزودنی‌های پلیمری

پلیمرها به دلیل تغییر شکل و خواص در حین فرآیند تولید و پس از آن، نیازمند مواد افزودنی جهت تصحیح و بهبود خواص فرآورده های پلیمری می باشند. درواقع ویژگی‌های ذاتی مواد گاهی اوقات برای رسیدن به مشخصات عملکرد مورد انتظار یا متناسب با محدودیت‌های تولید نیست. در این گونه شرایط بهترین راه این است که از مواد افزودنی پلیمری استفاده شود. برای آشنایی بیشتر و یا تهیه افزودنی های پلیمری با پلی بازار همراه باشید:

اصلاح خواص پلیمر

افزودنی ها برای تصحیح خواص فراورده‌های پلیمری به کار می‌روند. اصلاح خواص سطحی یک پلاستیک یا الاستومر داده شده از سخت‌ترین دستاورد هاست. چگونگی استفاده از افزودنی های پلیمری بسته به نوع پلیمر و کاربرد آن متفاوت است. استفاده مناسب از افزودنی های پلیمری باعث بهبود ویژگی‌های بسیاری از قبیل دوام، سختی، وضوح، قابلیت عدم فرسایش در هوا می‌شود و در نتیجه باعث ایجاد یک محصول با ارزش بالاتر می‌شود .

خواص الکتریکی می‌تواند توسط بسیاری از پرکننده‌ها (fillers) تحت تأثیر قرار گیرد به عنوان مثال، با اضافه کردن پرکننده‌های رسانا، یک محافظ الکترومغناطیسی را می‌توان به پلاستیک وارد کرد، که معمولاً هادی‌های الکتریکی ضعیف هستند؛ یا از عوامل ضد استاتیک می‌توان برای جذب رطوبت استفاده کرد، و موجب افزایش میزان بار استاتیک می‌شود.

در مواردی از یک افزودنی مانند برخی ضد اکسنده‌ها در بسیاری از پلیمرها برای طیف وسیعی از کاربرد نهایی استفاده می‌گردد. در موارد دیگر ممکن است یک افزودنی برای یک پلیمر معین و برای یک کاربرد نهایی خاص در نظر گرفته شود.

تقسیم افزودنی‌ها از نظر فیزیکی

1. جامدات
2. لاستیک ها
3. مایعات
4. گازها

تقسیم افزودنی‌ها از نظر عملکرد

گروه‌های زیادی برای تقسیم‌بندی افزودنی ها وجود دارد ولی برخی از مهمترین آنها بدین شرح است:

• پر کننده‌ها (Fillers)
• نرم کننده ها
• تأخیر دهنده‌های اشتعال (Flame Retardant)
• پایدار کننده‌های حرارتی (Stabilizer)
• عوامل ضد الکتریسیته ساکن(Antistatic agents)
• عوامل پف زا(Blowing agents)
• روان‌سازها
• مستربچ (رنگ)
• عوامل شبکه ای کننده
• افزودنی‌های ضد مه (or Defog Anti fog)
• افزودنیهای مقاوم در برابر اشعه ماورابنفش (Anti UV)

پرکننده ها (Fillers)

مواد پرکننده، ذراتی هستند که به پلیمر اضافه می‌شوند که می‌توانند خواص خاصی را بهبود بخشند یا محصول را ارزان‌تر کنند و همچنین ترکیبی از این دو ویژگی باشد .

در سراسر جهان بیش از ۵۳ میلیون تن پرکننده (با مبلغ کل تقریبی ۱۸ میلیارد دلار) هر ساله در زمینه‌های مختلف کاربرد مانند کاغذ، پلاستیک، لاستیک، رنگ، پوشش، چسب و مهر و… استفاده می‌گردد.

از پر مصرف ترین پرکننده ها می توان کربنات کلسیم زمین (ground calcium carbonate)، کربنات کلسیم رسوب شده(precipitated calcium carbonate) و هیدروکسید منیزیم (kaolin , (talc ، و carbon black را نام برد .

مواد پرکننده می‌تواند بر مقاومت کششی یا تنش تسلیم، استحکام (چقرمگی) ، مقاومت در برابر حرارت، رنگ، وضوح و غیره تأثیر بگذارد .

اکثر مواد پرکننده مورد استفاده در پلاستیک، بر پایهٔ مواد معدنی یا شیشه ای است. دو زیر شاخه اصلی مواد پرکننده وجود دارد: جداسازها و الیاف (فیبر)

جداسازها ذرات کوچکی از پرکننده هستند که در ماتریکس مخلوط شده‌اند که نسبت اندازه و نسبت آن مهم هستند. الیاف، رشته‌های کوچک دایره ای می‌باشند که می‌توانند بسیار طولانی باشند و نسبتاً ابعاد بزرگ باشند.

چند نوع پرکننده

• کلسیم کربنات (Calcium carbonate)(CaCO3)

به عنوان «گچ» در صنعت پلاستیک است از سنگ آهک و سنگ مرمر مشتق شده‌ است. این پرکننده در بسیاری از کاربردها از جمله پلی استر و پلی استرهای اشباع نشده استفاده می‌شود .

• کائولن(Kaolin)

این پرکننده به‌طور عمده در پلاستیک برای ویژگی‌های ضد مسدود سازی آن و همچنین جذب مادون قرمز در مارک لیزر استفاده می‌شود. خواصی مانند مقاومت ضربه و مقاومت در برابر حرارت را افزایش می‌دهد .

• هیدروکسید منیزیم (Magnesium hydroxide) (talc)

این پرکننده نرمترین سنگ معدن شناخته شده است و به‌طور کلی گرانتر از کربنات کلسیم است. در صنایع پلاستیکی به دلیل پایداری حرارتی بلند مدت آن برای بسته‌بندی و استفاده از مواد غذایی استفاده می‌شود.

• وولاستونیت (Wollastonite) (CaSiO3)

افزودنی‌های این پرکننده می‌توانند رطوبت، مقاومت در برابر سایش، پایداری حرارتی و مقاومت دی الکتریک بالا را بهبود بخشند .

• و موارد دیگر از قبیل شیشه، نانوفیلرها و …

نرم‌کننده‌ها و نرم سازها (Plasticizers)

از نظر جرم معمولاً فراوان‌ترین افزودنی هستند .

این ترکیبات چرب مانند، اما غیر فرار، به پلاستیک‌ها برای بهبود انعطاف‌پذیری کمک می‌کنند؛ زیرا بسیاری از پلیمرهای آلی در موارد دیگر برای کاربردهای خاص سخت هستند.

این مواد علاوه بر صنعت پلیمر در بتن و سیمان نیز کاربرد دارد. نرم‌کننده‌های پلاستیک‌ها معمولاً از دسته ی فتالات‌ها هستند که انعطاف‌پذیری و دوام پلاستیک را افزایش می‌دهند. عملکرد این مواد به این صورت است که با قرار گرفتن بین مولکول‌های مواد پلیمری فضاهای خالی را افزایش داده و موجب پایین آمدن دمای ذوب کریستالی و در نتیجه نرم‌تر شدن پلیمر می‌شود.

عمل آلیاژ کردن نرم سازها با برخی پلیمرها از همان روزهای اول صنعت پلاستیک انجام می‌شده‌است؛ وقتی اولین مرتبه به کار گرفته شدند، اساساً به عنوان جداکننده مولکولهای پلیمر عمل می‌کردند. طبعاً انرژی کمتر جهت چرخش پیوند مولکولی لازم بود و پلیمرها در دمای پایین‌تر از دمای تجزیه‌شان قابلیت جریان داشتند. بعدها دریافتند که نرم سازها دو نقش دیگر هم ایفا می‌کنند، کم کردن گرانروی مذاب و تغییر خواص فیزیکی محصول مانند افزایش نرمی و انعطاف‌پذیری و کاهش دمای انعطاف سرد . (دمایی که زیر آن آمیزه پلیمر انعطاف‌پذیری خود را از دست می‌دهد)

به عبارت دیگر تعریف نرم‌کننده یا پلاستی‌سایزر عبارت است از ماده‌ای که در ترکیب با ماده دیگر (عموماً پلاستیک یا الاستومر) منجر به افزایش انعطاف می‌شود. حضور نرم‌کننده می‌تواند باعث کاهش دمای انتقال شیشه‌ای، ویسکوزیته مذاب و مدول الاستیک شود.

امروزه از نرم سازها در بسیاری از پلیمرها مانند پلی وینیل استات، پلیمرهای آکریلی، سلولز استات و مهم تر از همه پلی وینیل کلراید (PVC) استفاده می‌شود. بیشترین بازار مصرف نرم‌کننده در صنایع پلیمری (حدود 80%) متعلق به صنعت پی‌وی‌سی است. استفاده از مقادیر کم نرم‌کننده در فرمولاسیون پی‌وی‌سی موجب کاهش دمای فرایند و ممانعت از تخریب حرارتی آن می‌شود. از طرف دیگر این افزودنی به دلیل ایجاد انعطاف‌پذیری یکی از اجزای اصلی فرمولاسیون پی‌وی‌سی نرم به‌شمار می‌رود. مقادیر کم (کمتر از 15Phr) نرم‌کننده با نفوذ میان زنجیرها و جلوگیری از ارتعاش و حرکت مولکولی خاصیت ضد نرم‌کنندگی مشاهده می‌شود. در این مقادیر نرم‌کننده، افزایش مدول و استحکام کششی و کاهش ازدیاد طول در نقطه شکست و استحکام ضربه مشاهده می‌شود. همچنین در مقادیر بسیار بالای نرم‌کننده (بیشتر از 90Phr) تغییرات خواص مکانیکی با تغییر میزان نرم‌کننده بسیار ناچیز است. در غلظت میانی نرم‌کننده (20-80phr) ساختار شیمیایی نرم‌کننده نقشی تعین کننده بر سهولت فرایندپذیری پی‌وی‌سی دارد.

می‌دانیم که نرم سازها در اصل حلّال های غیر فرّار هستند. در نتیجه می‌بایست از پارامترهای انحلال پذیری نزدیک به پارامترهای انحلال پذیری پلیمر و وزن مولکولی دست کم ۳۰۰ برخوردار باشند. در صورتی که پلیمر یا نرم ساز متمایل به تبلور باشند، طبعاً نیاز به برخی برهم کنش‌های ویژه میان پلیمر و نرم ساز خواهد بود.

از موارد خاص قابل توجه این است که وقتی دو نرم ساز با وزن مولکولی و پارامتر انحلال پذیری یکسان، با پلیمر آلیاژ شوند، آمیزه‌هایی با خواص بسیار متفاوت بدست می‌آید. تفسیرهای زیادی در این خصوص پیشنهاد شده که رایج‌ترین آنها فرضیه قطبیت و فرضیه پیوند هیدروژنی است.

در فرضیه قطبیت نرم سازها به عنوان فضاگیر عمل نمی‌کنند بلکه با مولکولهای پلیمر اتصال برقرار می‌کنند، گرچه این اتصالات احتمالاً موقتی باشند. گفته می‌شود در این حالت برهم کنش دوقطبی میان یک گروه قطبی از مولکول پلیمر مانند اتم کلری که بخشی از دو قطبی کربن – کلر را تشکیل می‌دهد و یک گروه قطبی از نرم ساز نظیر یک گروه استر اتفاق می‌افتد. در جایی که بین نرم ساز یا تعدادی مولکولهای بیشتری اتصال برقرار شود، شکلی از اتصالات عرضی قطبی اتفاق می‌افتد.

برخی مولکول ها نه تنها حاوی گروه‌های قطبی اند بلکه شامل گروه‌های قطبش پذیر مثل حلقه‌های بنزنی هستند که اتصال قطبی را تقویت می‌کنند؛ بنابراین طیفی از نرم سازها با درجات مختلف قطبیت و قطبش پذیری در دست خواهد بود. در اثر همین تفاوت هاست که اثرات متفاوتی از دو نرم ساز تری تولیل فسفات و دی اکتیل سباسات در PVC دیده می‌شود. اولی شدیداً قطبی و بسیار قطبش پذیر بوده و دومی از قطبیت کمتری برخوردار است. اتصال قویتر فسفات بر روی اثر فضاگیری نرم ساز تأثیر می‌گذارد به طوری که آمیزه‌های حاصل از مدول و سختی بیشتر و در دمای انعطاف سرد بالاتری در مقایسه با آنچه که از اثر فضاگیری تنها انتظار می‌رود برخوردار می‌شوند. در مورد PVC هیدروژن برروی کربن چسبیده به کلر، فعال بوده به طوری که مولکول پلیمر به عنوان یک پروتون دهنده عمل می‌کند.

برخی از موارد، بخشی از نرم سازها توسط ارزان کننده جایگزین می‌شود، این دسته، موادی هستند که خود نرم ساز نبوده ولی استفاده از آنها تا غلظت مشخصی در یک سیستم پلیمر – نرم ساز مجاز است. از روغن های پالایش و واکس های کلردار به شکل گسترده‌ای در PVC به همین منظور استفاده می‌شود که هدف اصلی کاهش هزینه بوده گرچه واکس های کلردار به عنوان پایدار کننده حرارتی هم عمل می‌کنند.

دی اکتیل فتالات (DOP) یکی از مهم‌ترین نرم‌کننده‌های پودر پی وی سی است روش تولید این ماده در یک رآکتور مجهز به همزن در مجاورت کاتالیزور پاراتولوئن سولفونیک اسید (PSTA) با دو ماده اولیه دو اتیل هگزانول و انیدرید فتالیک تولید می‌شود و مراحل تولید DOP عبارتند از استریفاکسیون، بازیابی الکل مازاد و صاف کردن محصول. کاربرد در صنایع چرم مصنوعی، کفش، رنگسازی، شیلنگ سازی، اسباب بازی کابل سازی، گرانول سازی، فیلتر هوا، توپ سازی، نوار دور شیشه و… .

رطوبت گیر (Desiccant)

در هنگام استفاده از گرانول‌های نو و بازیافتی با مشکل رطوبت در مواد اولیه سر و کار داریم که باعث ایجاد حباب در محصول نهایی و سوراخ شدن آن و ایجاد صداهای ناهنجار در خط تولید می‌گردد.

یک سری از مواد پلیمری نظیرPA , PET , ABS و… جاذب رطوبت بوده و رطوبت هوا را جذب می‌کنند که استفاده از این مواد مستلزم خرید تجهیزات خشک کن و گازگیری قبل از تولید می‌باشد .

آنتی استاتیک (عامل ضد الکتریسیته ساکن)

نارسانا بودن اکثر پلیمرها در برابر الکتریسیته و توانایی بالای آنها در جذب الکتریسیته ساکن سبب ایجاد مشکلاتی در فرایند تولید می‌شود که عبارتند از:

1. جذب گرد و غبار و چسبیدن فیلم‌ها به یکدیگر
2. ایجاد جرقه موقع دست زدن به محصول
3. ایجاد آتش‌سوزی به علت تخلیه الکتریکی

که با اضافه کردن این افزودنی این مشکلات تا حدودی حل می‌شوند .

آنتی اکسیدانت (عوامل ضد اکسایش)

اکثر پلیمرها در اثر تماس با اکسیژن هوا اکسید می‌شوند و نور و حرارت این اکسید شدن را تسریع می‌بخشد، مستربچ‌های آنتی اکسیدانت به منظور جلوگیری از تخریب زنجیرهای پلیمری حین فرایند یا در زمان کاربری محصول مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مستربچ‌های آنتی اکسیدانت به دو دسته اولیه و ثانویه یا ترکیبی از هر دو نوع تقسیم می‌شوند که هرکدام دارای خواص منحصر به فرد خود می‌باشد. استفاده از این افزودنی درپلیمر PP به نسبت PE بیشتر است زیرا پایداری PP نسبت به دیگر مواد پلی الفینی کمتر می‌باشد. همچنین استفاده از این مستربچ سبب افزایش OIT در محصول می‌گردد.

آنتی یو وی (پایدارکننده نوری)

هدف اصلی از استفاده کردن از مستربچ‌های آنتی یو وی حفاظت از فیلم‌های پلیمری در مقابل تخریب‌های طولانی مدت ناشی از نورهای مضر خورشید می‌باشد.

رنگدانه‌ها

رنگدانه‌ها موادی هستند که برای رنگ کردن و دادن خاصیت رنگی به پلیمر استفاده می‌شود و شامل رنگدانه‌های آلی و معدنی می‌شود.

رنگدانه‌های معدنی

رنگدانه‌های غیر آلی، نمک‌های فلزی و اکسیدها هستند. این عوامل رنگ زا می‌توانند یک لایه از یک جسم پلاستیکی را با رفتار قابل پیش‌بینی رنگی کنند. اکثر این عوامل رنگ زا دارای ذراتی با ابعاد میانگین بین ۰/۲ تا ۱/۰ میکرون هستند. تولیدکنندگان، رنگ‌های مرغوب را با زدودن ذرات بالاتر از ۵ میکرون، تولید می‌کنند. رنگدانه‌های غیر آلی به جز چند استثناء، مواد خام ارزان قیمت هستند که بخاطر دوام نسبتاً پایین این رنگ‌ها، این رنگدانه‌ها همیشه بهترین کیفیت را ندارند.

رنگدانه‌های آلی

رنگدانه‌های آلی، گسترهٔ وسیعی از لحاظ پیچیدگی ساختاری دارند؛ که ساختار این مواد می‌تواند به سادگی کربن سیاه یا به پیچیدگی ساختار چهارتایی رنگدانه‌های فتالوسیانین باشد. استفاده از رنگدانه‌های آلی در آلیاژها و آمیخته‌های پلیمری به سرعت در حال افزایش است که این افزایش نتیجه‌ای از دیدگاه کاهش مصرف فلزات سنگین است. به‌طور نمونه، دوام رنگدانه‌های آلی ۱۰–۲۰ بار بیشتر از رنگ‌های غیر آلی مورد مقایسه‌است و این به خاطر این است که رنگ‌های آلی ذرات کوچکتری نسبت به رنگ‌های غیر آلی دارند.

افزودنی های دیگر

چند گروه افزودنی های پلیمری دیگر که به آن اشاره نکردیم شامل کمک فرایند، آنتی بلاک، براق کننده، اسلیپ می شوند که در این جا اشاره مختصری به ویژگی های آنها می کنیم :

افزودنی کمک فرآیند

این افزودنی پلیمری باعث راحت جدا شدن مواد ازسطح قالب می شود. در بعضی مواقع ما اختلاط چند کامپاند را با هم داریم یا اختلاط چند مواد را با هم داریم یا سیلندر ماردون ضعیف یا کوچک است یا مشکلاتی از این قبیل که مواد به سختی از دای جدا میشود.

در واقع این افزودنی پلاستیک بیشتر برای کاهش استهلاک ماشین آلات مورد استفاده قرار می گیرد و موجب راحت تر شدن فرایند تولید خواهد شد.

مستربچ افزودنی کمک فرآیند با کم کردن فشار و دما باعث افزایش عمر دستگاه تولید پلاستیک خواهد شد.

افزودنی براق کننده

در اکثر قطعات برای براق کردن محصول استفاده می شود ، این محصول به نام های optical brightner یا افزودنی اپتیکال دار یا حتی نام های دیگر شناسایی می شود . باعث براق شدن سطح قطعه می شود و می توان موادی مثل PP یا پلی اتیلن که مات هستند را می توان مانند ای بی اس براق و درخشان کرد .این محصول بسیار پر کاربرد و پر طرفدار در ساخت قطعات و حتی در سطح نایلون می باشد که براقیت خاصی به نایلون می دهد .

افزودنی لیزکننده

اگر در فروشگاه ها دقت کنیم نایلون هایی را مشاهده می کنیم که باز کردن آن ها سخت انجام می شود، اگر افزودنی لیز کننده به این محصول اضافه شود این ایراد برطرف خواهد شد .

افزودنی آنتی بلاک

عملکرد افزودنی انتی بلاک به این صورت است که به سطح مهاجرت میکنند, وجود این لایه روی سطح سبب میشود اصطکاک کمتر شود.

خرید افزودنی از پلی بازار

در این راستا، پلی بازار به عنوان یک شرکت تولیدکننده معتبر و مورد اعتماد برای خرید افزودنی های باکیفیت، مجموعه ای گسترده از این محصولات را در اختیار مشتریان قرار می دهد. با ورود به وبسایت پلی بازار، شما می توانید از تنوع انواع مستربچ ها، افزودنی و کامپاندها بهره برده و محصولی را که به ویژگی های مطلوب شما می تواند پاسخگو باشد، انتخاب کنید. همچنین، با استفاده از سیستم مطمئن خرید پلی بازار، می توانید با اطمینان خاطر محصول موردنظر خود را سفارش داده و به آسانی درب محل موردنظرتان تحویل بگیرید.