عوامل پراکنده ساز و اتصال دهنده برای پلاستیک های پرشده
در صنعت پلاستیک پرکننده ها نقش مهمی را در رسیدن به استحکام، پایداری ابعادی، و دیگر خواص مورد نیاز برای کاربردهای مورد نظر، دارند. عمل کرد پلیمرهای تقویت شده نه تنها به مشخصات فیلر، بلکه به میزان پراکنش و نیز به بر هم کنش های ایجاد شده در سطح مشترک فیلر-پلیمر، بستگی دارد. پراکنش خوب پرکننده در یک رزین پلیمری برای دست یابی به عمل کرد مطلوب در کاربرد نهایی بسیار مهم است .به منظور پراکنش موثر ماده پرکننده، در ابتدا لازم است که در مورد عوامل پراکنده ساز و اتصال دهنده، چگونگی عمل کرد این مواد افزودنی در سطح پرکننده/پلیمر و نیز مزایای استفاده از آن ها در فرمولاسیون، در راستای ارائه عمل کرد بهتر و هزینه کمتر، بیش تر بدانیم.
چرا به عوامل پراکنده ساز و اتصال دهنده نیاز داریم؟
از چند دهه گذشته تا کنون، ترکیب مواد پرکنندهی معدنی و آلی در یک ماتریس پلیمری از اهمیت صنعتی قابل توجهی برخوردار بوده است. این افزودنی ها برای تولید کامپوزیت های جدید با خواص مطلوب جهت استفاده در کاربردهای خاص به ترکیب اضافه می شوند. رنگدانه ها، مواد پرکننده، و سایر مواد جامد با اندازه بسیار کوچک را می توان از طریق افزودن عوامل پخش کننده و عوامل اتصال، با سهولت بیشتری در ترکیبات پلاستیکی گنجاند.پخش کننده ها برای خیس کردن، پایداری و افزایش میزان افزودن رنگدانه ها و سایر مواد پرکننده بکار می روند. آنها معمولاً در کامپوزیت ها و نانوکامپوزیت ها برای موارد زیر استفاده میشوند: پراکنش مناسب و افزایش سطح بر هم کنش بین پرکننده مورد استفاده و ماتریس پلیمری بنابراین، عوامل پراکنده ساز و نیز عوامل اتصالدهنده به تولید یک سوسپانسیون پایدار کمک می کنند تا بتوان بدون همزدن مکانیکی انها را فرآیند کرد و در نتیجه تجمع ذرات را تا حد امکان کاهش داد. در همین راستا: انرژی مورد نیاز برای پراکنش کاهش و همگنی محصولات نهایی بهبود می یابد. بعلاوه، در نتیجه پراکنش بیش تر، استحکام رنگ رنگدانه ها افزایش می یابد و منجر به افزایش بازده آنها خواهد شد. در هر غلظتی، عوامل پراکنده ساز و عوامل اتصال دهنده می توانند به طور موثری فرآیندپذیری، خصوصیات مکانیکی و زیبایی پلاستیک ها را افزایش دهند.
مزایای استفاده از عوامل پراکنده ساز در کامپوزیت ها:
- ویسکوزیته کمتر/بهبود جریان پلیمر جهت افزایش بازدهی به معنی پر کردن بهتر قالب، تولید قطعاتی با دیوارهی نازک تر (نمودار پایین).
- افزایش استحکام ضربه
- تنش تسلیم و ازدیاد طول تا پارگی بالا
- استحکام رنگ بالاتر در نتیجهی پراکنش بهتر
- افزایش زیبایی
- مسدود شدن سطح پرکننده و عدم جذب مواد افزودنی دیگر از پلیمر
بهبور خواص ذکر شده پلاستیکها را مناسب استفاده در کاربردهایی نظیر موارد زیر میسازند:
- بستهبندی
- قطعات الکترونیکی
- اتومبیل
- هوافضا
- لوازم خانگی
سازوکار:
چسبندگی پلیمر به سطح پرکننده توسط عواملی بهبود می یابد که حداقل دارای دو گروه عاملی باشند. یک گروه به سطح پرکننده و گروه دیگر چسبندگی به پلیمر را ایجاد کرده و به طور مؤثری از تجمع ذرات پرکننده جلوگیری می کند.
ساختار کلی پراکنده ساز شامل یک گروه لنگر (A) است که باید به صورت شیمیایی با سطح فیلر پیوند برقرار کند و یک گروه بافر (B) که ذرات را از هم جدا کرده و در نتیجه ذرات به هم نمی چسبند. عوامل پراکنده ساز به ذرات می چسبند اما هیچ گونه برهم کنش قوی و خاصی با پلیمر اطراف ندارند. این مواد باعث افزایش همگنی شده و از ایجاد نقص هایی که در نقاط تجمع ذرات به وجود می آیند جلوگیری می کنند.
ساختار کلی عامل اتصال دهنده اما، از یک گروه لنگر (Anchor) (A)، یک گروه بافر/پل (Buffer/Bridge) (B) و یک گروه جفتکننده (Couplant) (C) تشکیل شده است. عوامل اتصال دهنده در اصل مولکول های هیدروکربن با زنجیره کوتاه هستند، که یک انتهای آن ها با پلیمر سازگار یا واکنش پذیر است در حالی که انتهای دیگر قادر به واکنش با الیاف یا پرکننده هاست.
این عوامل به ذرات می چسبند اما باید از طریق پیوندهای شیمیایی یا گره خوردگی های زنجیری به پلیمر هم متصل شوند تا استحکام را برای ماده به ارمغان بیاورند.
معمولاً الیاف یا ذرات پرکننده، قبل از قرار گرفتن در ماتریس پلیمر با عامل جفتکننده اصلاح شده و با یک لایه سطحی به صورت شیمیایی پوشش داده می شوند.
انواع پراکنده سازها
عوامل پراکنده ساز موجب بهینه شدن توزیع مواد پرکننده در ترکیبات می شوند. در طی فرآیند پراکنش، این مواد افزودنی به پوشاندن سطح تازه تشکیل شده از ذرات اولیه کمک می کنند. بدین ترتیب، آنها از تجمع و کلوخه شدن ذرات جلوگیری می کنند.
انواع پراکنده سازها مشابه انواع عوامل اتصال هستند چرا که در هر دو مورد، شیمی مورد نیاز برای اتصال ماده افزودنی به سطح پرکننده یکسان است.
انواع مختلف عوامل پراکنده ساز و عوامل اتصال دهنده شامل موارد زیر می شوند:
- ارگانوسیلان ها
- ارگانومتالیک ها (مانند تیتانات ها، آلومینات ها و زیرکونات ها)
- اسیدهای غیراشباع
- پلیمرهای دارای گروه عاملی اسیدی
- پراکنده سازهای پلیمری
- واکس ها ( پلی اتیلن، پلی پروپیلن، متالوسن، و …)
- و دیگر موارد…
هیچ عامل پخش کننده یا اتصال دهندهای مناسب همه سیستم های پرکننده-پلیمر نیست. برخی از این عوامل معمولاً بیش تر از سایرین کاربرد دارند، در حالی که برخی دیگر در موارد خاص استفاده می شوند.
عوامل اتصال دهنده و پخش کننده سیلانی
در طی اصلاح سطح یک ماده پر کننده یا رنگدانه با سیلان، یک واکنش بین گروه های عاملی ماده پرکننده یا رنگدانه (مانند گروه های OH) و گروه های آلکوکسی سیلان انجام می شود تا یک سطح عام لدار شده سیلانی ایجاد شود.
به منظور بهبود سازگاری پرکننده با ماتریس پلیمر، می توان سطح پرکننده را از طریق ایجاد برهمکنش های خاص یا واکنش شیمیایی بین گروه عاملی پلیمر و گروه عاملی آلی ارگانوسیلان، عاملدار کرد. عاملیت سیلان نیز باید متناسب با ماتریس پلیمر انتخاب شود.
اصلاح سیلانی همچنین به ایجاد یک لایه محافظ می انجامد که از کلوخه شدن مجدد ذرات جلوگیری می کند.
استفاده از عامل پخش کننده سیلانی در فرمولاسیون ترموپلاستیک، لاستیک و یا ترموست پرشده، مزایای زیادی به همراه دارد که در نهایت باعث فرآیندپذیری آسان تر و یا عمل کرد بهتر محصول نهایی می شود.
فرمول عمومی یک ارگانوسیلان دارای دو نوع گروه عاملی است:
(RnSiX(4-n
- R یک گروه عاملی آلی است که عامل اتصال را قادر به برقراری پیوند با رزین های آلی و پلیمرها می کند.
- X یک گروه قابل هیدرولیز، غالباً آلکوکسی، اسیلوکسی، آمین، و یا کلرین است.
یک عامل اتصالدهنده سیلانی در اصل به عنوان نوعی واسطه عمل کرده و سطح پرکننده را به ماتریس پلیمر متصل می کند. از طریق هیدرولیز، یک گروه فعال سیلانول تشکیل میشود که میتواند با سایر گروههای سیلانول از جمله گروههای روی سطح سیلیکا، سیلیس وسایر فیلرها (که در سطح خود گروه هیدروکسی دارند)، متراکم شده و پیوند سیلوکسان ایجاد کند. این ویژگی عوامل اتصال سیلانی را به گزینهای مناسب برای بهبود استحکام مکانیکی و سختی کامپوزیتها، ارتقای چسبندگی رزینها، و همچنین اصلاح سطح مبدل میکند.
پخشکنندهها و عوامل اتصال آلی فلزی (organometallic) (تیتانات ها، زیرکونات ها، آلومینات ها)
پخش کننده ها و عوامل اتصال آلی فلزی بعنوان پل های مولکولی در سطح مشترک بین فیلرهای معدنی (مانند CaCo3، BaSO4، گرافیت، تالک، دوده، سیلیکا، و اکسیدهای فلزی) و پلیمرها عمل کرده و غالباً به منظور افزایش انعطاف پذیری به کار برده می شوند.
در خانواده عوامل اتصال دهنده آلی فلزی، تیتانات ها بیش از زیرکونات ها و آلومینات ها دارای محبوبیت هستند.
عوامل اتصال دهنده آلی فلزی غالباً از طریق پیوند کووالانسی، نیروهای وندروالس و پیوند هیدروژنی پیوند برقرار می کنند و هم برای ترموپلاستیک ها و هم برای رزین های ترموست مناسب هستند. همان طور که در بالا ذکر شد، این مواد افزودنی بر روی پرکننده هایی مانند کربن سیاه، گرافیت، سولفات باریم و سایر مواد پرکننده بدون گروه هیدروکسی مؤثر هستند.
پراکنده سازهای پلیمری
پخش کننده های پلیمری، که به آن ها Hyperdispersants نیز گفته می شود، مواد پلیمری هستند که برای سطوح عمل کردی به مراتب بالاتر طراحی شده اند. این مواد به طور معمول دارای وزن مولکولی بالاتری هستند و این بدان معنی است که ممکن است حاوی چندین گروه لنگر و زنجیره های پایدارکننده باشند. پراکنده سازهای پلیمری می توانند متناسب با طیف وسیعی از رنگدانه ها یا مواد پرکننده و در محیط های مختلف طراحی شوند.
در مقایسه با محلول های پخش کننده استاندارد مانند استئارات و واکس، پراکنده سازهای پلیمری به دلیل ساختار و ویژگیهای خاصشان، مزایا و عملکرد بی نظیری را برای ترموپلاستیک ها، ترموست ها و رنگ دهنده های مایع ارائه می دهند. از جمله این مزایا می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کیفیت بالاتر – استحکام بالای رنگ
- انعطاف پذیری بهبودیافته
- بهبود فرآیندپذیری و افزایش تولید
بهترین عوامل پراکنده ساز برای پرکننده های مختلف به ترتیب:
انواع مختلفی از پرکننده ها در دسترس هستند که هر کدام به عوامل پراکنده ساز و اتصال دهنده متفاوتی نیاز دارند. این پرکننده ها عبارتند از:
- دوده
- کلسیم کربنات
- سیلیکای رسوبی
- آلومینیوم هیدروکسید
- تالک
- کائولین
- و موارد دیگر…
رزین پلی پروپیلن فوم شونده جدید ExxonMobil با استحکام بالای مذاب
فوم‌های گرمانرم به فوم‌هایی اطلاق میشود که حاصل فوم‌سازی پلیمرهای گرمانرم (Thermoplastic) هستند. عنوان گرمانرم به پلیمرهایی گفته میشود که در اثر حرارت ذوب شده ولی ترکیب شیمیایی خود را حفظ می‌کنند. بنابراین میتوان آنها را به دفعات فابل قبول ذوب و منجمد کرد و بازیافت نمود. میزا بلورینگی مهم‌ترین معیار طبقه‌بندی پلیمرهای گرمانرم است. بر این اساس پلیمرهای گرمانرم به دو دسته بی‌شکل (Amorphous) و نیمه بلورین (Semi-Crystalline) تقسیم‌بندی میشوند. گرمانرم‌های بی‌شکل شفاف بوده و در دمای کمتر از دمای گذار شیشه‌ای قابل استفاده هستند. از مهم‌ترین پلیمرهای بی‌شکل میتوان به پلی‌استایرن (PS)، پلی‌کربنات (PC)، اکریلونیتریل‌بوتادی‌استایرن (ABS)، پلی‌متیل‌متاکریلات (PMMA) اشاره کرد. گرمانرم‌های نیمه‌بلوری به طور همزمان، حاوی نواحی بی‌شکل و بلوری بوده و لذا مقاومت بیشتری در برابر حلال‌ها و مواد شیمیایی دارند. اگر فاصله صفحات بلوری از طول موج نور بیشتر باشد پلیمر کدر خواهد بود. از مهم‌ترین پلیمرهای نیمه بلوری میتوان پلی‌اتیلن (PE)، پلی‌پروپیلن (PP)، پلی بوتیلن‌ترفتالات (PBT) و پلی‌اتیلن‌ترفتالات (PET) را نام برد.
در چند دهه گذشته، گروهی از محققین دریافتند که با قرار دادن حفره های خالی در ساختار پلیمرها می توان خواص ویژهای در محصولات تولیدی ایجاد کرد. امروزه این محصولات را با نام فوم های پلیمری می شناسیم. در واقع پلیمرهای عادی با قرار گرفتن عامل فوم زا به ساختارهای فومی تبدیل می شوند. از جمله مهم ترین مزایای فوم ها وزن کم، ﻧﺴﺒﺖ بالای اﺳﺘﺤﮑﺎم مکانیکی ﺑﻪ وزن، ﻋﺎﯾﻖ ﺣﺮارﺗﯽ، ﻋﺎﯾﻖ ﺻﻮﺗﯽ و ﺧﻮاص ﻣﮑﺎﻧﯿﮑﯽ ﺧﻮب است. فوم های پلیمری کاربرد بسیار گستردهای در صنایع مختلفی همچون خودروسازی، هوافضا، بسته بندی، عایق سازی تأسیسات، ساختمان و … دارند.
ExxonMobil، شرکت نفت و گاز آمریکایی و دومین شرکت نفتی و بزرگ جهان بر اساس میزان درآمد سالانه، به تازگی رزین پلی پروپیلن فوم شونده جدیدی را معرفی کرده است. این رزین با نام Achieve Advanced PP6302E1 هموپلیمر پلی پروپیلن با ساختاری شاخه ای، و گریدی با استحکام بالای مذاب (HMS) است که فرآیندپذیری بسیار مطلوبی را در اکستروژن، تزریق، و قالب گیری دمشی ارائه داده و از طرفی سفتی محصول را در مقایسه با فوم HMS PP استاندارد تا ۳۰ درصد افزایش می دهد. عایق صوتی و گرمایی است و قابلیت استفاده در کاربردهایی نظیر بسته بندی مواد غذایی و نوشیدنی، بسته بندی های صنعتی و نیز محصولات ساختمانی را داراست.
در گذشته، تنها فوم های تولیدشده از پلیمرهای آمورفی مانند پلی استایرن، پلی یورتان، و پلی(وینیل کلراید) به کار برده میشدند. این ماده جدید با خط تولید فوم PS و با عوامل فوم زای متنوعی قابل فرآیند بوده و به ماده اولیه کم تری هم برای تولید محصول از آن نیاز است. همچنین در صورت وجود امکانات لازم قابل بازیافت نیز هست. صاحبان برندها، و سازندگان تجهیزات اصلی، می توانند با استفاده از این ماده فرصت های جدیدی را برای تولید محصولاتی با وزن کم ایجاد کنند که در آن ها از مزیت های PP هم بهره مند شوند.
در بسته بندی مواد غذایی و آشامیدنی (مانند گوشت)، استفاده از این ماده بسیار مقرون به صرفه بوده و سفتی مطلوبی ارائه می دهد. همچنین فوم های جدید در این کاربرد، در کنار ویژگی عایق بودن دارای خواصی نظیر مقاومت طولانی مدت در برابر چربی و رطوبت نیز هستند. در بسته بندی های صنعتی، این ماده ارائه دهنده چقرمگی، پایداری دمایی، مقاومت شیمیایی و مقاومت در برابر رطوبت و همچنین وزن کم است. در کاربردهای ساختمانی (مانند عایق ها) نیز از ویژگی هایی نظیر دوام بالا و سهولت نصب به دلیل وزن کم، برخوردار هستند.
منبع خبر:
www.exxonmobilchemical.com
همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.
info@fara-ps.com 📧
عوامل جفت کننده (Coupling Agents)
بسیاری از مواد پرکننده معدنی با محیط پلیمری سازگاری نداشته، نمی‌توانند با آن جفت شوند. لذا برای بهبود چسبندگی در سطح مشترک بین پرکننده و پلیمر، از موادی به نام مواد جفت کننده استفاده میشود. این مواد با تشکیل پیوندهای بین مولکولی در میان سطح پرکننده و شبکه پلیمری، باعث چسبندگی در سطح مشترک میشوند. به این ترتیب، تنش اعمالی به کامپوزیت از طریق شبکه به نحوی بهتر به ذرات پرکننده یا الیاف انتقال می‌یابد و در نتیجه، استحکام کامپوزیت بهبود بیشتری می‌یابد. یک مولکول جفت کننده، عموماً حاوی یک گروه عامل معدنی و یک گروه ماده آلی است. عوامل جفتکننده به سه گروه اصلی طبقه بندی‌می‌شوند: آلی، غیر آلی و آلی-غیر آلی.
- عوامل آلی شامل ایزوسیانات‌ها، ایمیدها، آکریلات‌ها، کلروتریازین‌ها، اپوکسایدها، اسیدهای آلی، مونومرها، پلیمرها و کوپلیمرها.
- تعداد محدودی از عوامل جفتکننده غیر آلی نظیر اسیدهای غیر آلی و سیلیکات‌ها در کامپوزیتها استفاده میشوند.
- عوامل آلی-غیر آلی شامل سیلان‌ها، کمپلکس‌های کروم، استرهای غیر آلی، زیرکونات‌ها، آمومینات‌ها و تیتانات‌ها هستند. مشهورترین عامل‌های اتصال در صنعت کامپوزیت محدود به ایزوسیانات‌ها، انیدریدها ، سیلان‌ها و پلیمرهای اصلاح شده با انیدرید است.
جفت کننده‌های سیلانی
سازگارکننده‌های سیلانی توانایی تشکیل پیوند بادوام بین مواد آلی و معدنی را دارند. رویایی مواد غیر مشابه اغلب دارای یک عضو سیلیسی است یا دارای شیمی سطح مشابهی با آنها است؛ شیمی سطح فصل مشترک چنین موادی به یک ناحیه پویا تبدیل شده است که در آن سطوح به منظور ایجاد محیط‌های ناهمگون موردنظر یا ترکیب خواص توده (بالک) فازهای مختلف جهت ایجاد ساختار کامپوزیتی یکنواخت اصلاح شده‌اند.
فرمول کلی یک سازگارکننده سیلانی به طور معمول دو دسته عاملیت را نشان میدهد. X گروه با قابلیت هیدولیز است که اغلب شامل آلکوکسی، آسیلوکسی، هالوژن و آمین هستند. به دنبال هیدولیز یک گروه واکنش پذیر گروه سیلانولی تشکیل میشود که میتواند با سایر گروههای سیلانولی متراکم شود. محصولات تراکمی پایدار با اکسیدهایی نظیر آلومینیوم، زیرکونیوم، قلع، تیتانیوم و نیکل تشکیل میشوند. با اکسیدهای آهن، بور و کربن پیوندهای با پایداری کمتر ایجاد میشود. اکسیدهای فلزهای قلیایی و کربنات‌ها با Si_O پیوند پایدار ایجاد نمی‌کنند. گروه R یک رادیکال آلی غیر هیدرولیز پذیر است که ممکن است یک عاملیت را در ویژگیهای مورد نظر ارائه دهد. نتیجه نهایی واکنش ارگانوسیلان با بستر، تغییر خصوصیات ترشوندگی و چسبندگی است. به کارگیری بستر جهت تسریع تحولات شیمیایی در فصل مشترک ناهمگون، سامان دهی ناحیه بین سطحی و اصلاح ویژگیهای حد فاصلی است. به طور قابل توجهی توانایی ایجاد یک پیوند کوالانسی بین مواد آلی و معدنی را شامل میشود.
سیلان چگونه یک سطح را اصلاح میکند؟
اصلاح‌کننده‌های سیلانی با هدف بهبود چسبندگی بین سطحی در کامپوزیتها و سایر مواد، برای بهبود استحکام مکانیکی، مقاومت شیمیایی، رطوبت‌پذیری و خواص الکتریکی به کار می‌روند. به طور کلی عامل سیلانی از دو روش برقراری جذب فیزیکی و اتصال شیمیایی موجب اصلاح سطح ذرات غیر آلی میشود.
اصلاح با روش جذب فیزیکی
در این روش، واکنش ذرات با مولکول‌های کوچک فقط از راه جذب سطحی انجام‌پذیر است، اما در جذب فیزیکی ممکن است عمل واجذب نیز رخ دهد. این روش به تشکیل ساختاری برگشت‌پذیر و ناپایدار منجر میشود. زیرا اتصال عامل اصلاح‌کننده سیلانی به سطح ذرات از نوع جاذبه‌های ضعیف فیزیکی است و پیوندهای شیمیایی تشکیل نمی‌شود. برهم کنش‌ها اغلب از نوع واندروالس یا پیوند هیدروژنی هستند. در نتیجه، این برهم‌کنش‌های ضعیف در برابر گرما و حلال ناپایدارند. ذرات اصلاح شده با عامل اصلاح‌کننده سیلانی از دو بخش ذرات غیر آلی آب‌دوست و عامل اصلاح‌کننده سیلانی آبگریز تشکیل شده اند.
اصلاح با روش اتصال شیمیایی
برای اصلاح سطح ذرات به روش شیمیایی ابتدا با توجه به نوع ذره، عامل اصلاح‌کننده سیلانی مناسب دارای گروههای عاملی متفاوت با نسبت‌‌های مولی مختلف انتخاب میشوند.
اکثر ارگانوسیلان‌های پرکاربرد دارای اتم یا گروه آلی تعویض پذیر و ۲ گروه قابل هیدولیز هستند. در اکثر قریب به اتفاق درخواست‌های اصلاح، گروه آلکوکسی، تری آلکوکسی سیلان‌ها هیدرولیز شده تا گونه‌های حاوی سیلانول را تشکیل دهند. آب لازم برای انجام هیدرولیز به طرق مختلف مانند اضافه کردن و محیط تامین میشود. تشکیل پیوند کوالانسی بر روی سطح دارای مقدار معینی قابلیت بازگشت است. با حذف آب، به طور کلی با گرم کردن به مدت ۳۰ تا ۹۰ دقیقه یا تخلیه به مدت ۲ تا ۶ ساعت، پیوند ممکن است تشکیل، شکسته یا به منظور حذف تنش داخلی اصلاح شود. مکانیزم مشابه میتواند اجازه‌ی جابه‌جایی موقعیتی اجزای فصل مشترک را بدهد. واکنش این سیلان‌ها شامل ۴ مرحله است. در ابتدا هیدولیز سه گروه ناپایدار رخ میدهد که مرحله تراکم الیگومرهای را به دنبال دارد. این مرحله شامل پیوند هیدروژن با گروههای OH بستر است. سرانجام در مرحله خشک شدن یا پخت یک پیوند کوالانسی با بستر به همراه ازدست دادن آب تشکیل میشود. اگرچه این واکنش‌ها به ترتیب توضیح داده شده اند، اما این واکنش‌ها می‌توانند به طور همزمان پس از مرحله هیدولیز اولیه رخ دهند. در فصل مشترک معمولا تنها یک پیوند از هر سیلیس به سطح بستر ارگانوسیلان وجود دارد. دو گروه سیلانول باقی مانده به صورت متراکم یا آزاد وجود دارند. گروه R برای واکنش کوالانسی یا برهمکنش فیزیکی با فازهای دیگر در دسترس باقی می‌ماند. سیلان‌ها می‌توانند سطوح را تحت شرایط بی آب(خشک) و با استفاده از تک لایه و رسوب دهی بخار اصلاح کنند. زمان واکنش بین ۴ تا ۱۲ ساعت و دمای آن بین ۵۰ تا ۱۲۰ درجه سلسیوس است. از بین سیلان‌ها تنها متوکسی سیلان‌ها بدون تاثیر از رسوب دهی بخار به کمک کاتالیزور هستند. موثرترین سیلان‌ها برای رسوب دهی بخار آزاسیلان‌های حلقوی هستند.
ساز و کار ارتقاء‌دهنده‌های چسبندگی با سیلان در فاز میانی
عوامل جفتکننده سیلانی هنگامی که در منطقه فاز میانی حضور دارند، مساحت بین بستر غیر آلی (نظیر شیشه، فلز و مواد معدنی) و بستر آلی (نظیر پلیمر آلی، پوشش‌ها و چسب‌ها) به عنوان عامل پیوند یا پل جهت بهبود چسبندگی بین دو ماده نامتشابه عمل خواهد کرد. اصلاح منطقه فاز میانی میتواند تغییرات مطلوب زیر را ایجاد کند: بهبود ترشوندگی بستر غیر آلی توسط پلیمر، بهبود پراکندگی پرکننده در پلیرهای مایع، کاهش ویسکوزیته مخلوط پلیمرهای پخت نشده/پرکننده. محافظت از مواد معدنی در برابر تجزیه، بهبود نقایص موجود در سطح، استحکام بخشیدن به لایه‌های پلیمر در فصل مشترک از طریق نفوذ داخلی با عامل جفتکننده برای تشکیل شبکه‌های پلیمری درهم‌نفوذکننده (interpenetrating polymer networks (IPNs)). در منطقه فاز میانی میان پلیمر و ماده غیر آلی برهم کنش‌های پیچیده از عوامل شیمیایی و فیزیکی مربوط به چسبندگی، استحکام فیزیکی و حفظ خواص چسب‌ها، کامپوزیتها و مخلوط‌های مواد آلی و غیر آلی نظیر کامپوزیتها وجود دارد. پیوندهای چسبنده می‌توانند توسط مهاجرت آب به داخل این منطقه فاز میانی از بین می‌روند، که پیوندها را هیدرولیز می‌کنند و سبب جدا شدن فیزیکی میشود. عوامل جفتکننده سیلانی خواص فیزیکی و شیمیایی منصر به فردی دارند که نه تنهت استحکام پیوند را افزایش میدهد، بلکه از جدایش در فصل مشترک نیز ممانعت میکند. در کامپوزیتها اغلب ۴۰% استحکام خمشی افزایش می‌یابد که از طریق استفاده از عامل جفتکننده حاصل میشود. در پوشش‌ها و چسب‌ها، عوامل جفتکننده سیلانی به طور چشم‌گیری استحکام پیوند و مقاومت در برابر رطوبت و سایر شرایط نامساعد محیطی را افزایش میدهد، به طوری که فقط شکست هم‌چسبی پیوند مشاهده میشود.
چشم انداز انتخاب سیلان برای اصلاح سطح بستر معدنی
عوامل موثر بر انتخاب اصلاح کننده‌ی سطح سیلانی:
- غلظت گروههای هیدروکسیل سطح
- نوع گروههای هیدروکسیل سطح
- پایداری هیدرولیتیکی (آبکافتی) پیوند تشکیل شده
- ابعاد فیزیکی بستر یا ویژگیهای آن
هنگامی که سیلان‌ها با سطح بستر واکنش می‌دهند، اصلاح سطح به میزان حداکثر است و حداکثر سایت‌های در دسترس با سطح انرژی مناسب را ارائه میدهد. افزون بر آن خواص فیزیکی و شیمیایی فاز میانی مطرح است. فاز میانی میتواند ویژگیهای کل سیستم مربوط به خواص فیزیکی مانند مدول و خواص شیمیایی مانند مقدار آب را ارتقا یا کاهش دهد. بسترهای حاوی هیدروکسیل از نظر غلظت و نوع گروههای هیدروکسیل متفاوت اند.
بسترهای تازه ذوب شده که تحت شرایط خنثی نگهداری میشوند دارای حداقل مقدار هیدروکسیل اند. آبکافت نشأت گرفته از اکسیدها در هوای مرطوب از نظر فیزیکی مقدار قابل توجهی آب جذب کرده که میتواند درجفت شدن اختلال ایجاد کند. پیوند هیدروژن سیلانول‌های مجاور با سازگار کننده‌های سیلانی واکنش بیشتری میدهد، در صورتی که هیدروکسیل‌های جدا یا آزاد با اکراه واکنش نشان می‌دهند. سیلان‌ها با سه گروه آلکوکسی نقطه شروع برای اطلاح بستر هستند. این مواد تمایل به رسوب به صورت فیلم‌های پلیمری دارند که تاثیر گذار بر پوشش کلی و به حداکثر رساندن عاملیت آلی است. آنها مواد اولیه در کامپوزیتها، چسب‌ها، درزگیرها و پوشش‌ها هستند. محدودیت‌های ذاتی در استفاده از رسوب دهی چند لایه برای مواد نانو و نانوکامپوزیت‌ها قابل توجه است که در آن ابعاد فاز میانی توسط رسوب دهی چند لایه ایجاد شده است که ممکن است به بستر نزدیک شود. گروههای هیدروکسیل باقی مانده (غیر متراکم) از آلکوکسی سیلان‌ها می‌توانند در فعالیت تداخل ایجاد کنند. مونو آلکوکسی سیلان غالبا یک جایگزین در بسترهای دارای نانو به دلیل محدودکردن رسوب دهی به یک لایه مورد استفاده قرار می‌گیرد. اگر ثبات هیدرولیتی پیوند اکسان بین سیلان و بستر ضعیف باشد یا زمانی که کاربرد آن در محیط‌های تهاجمی است، استفاده از سیلان‌های دوقطبی بهبود عملکرد قابل توجهی را از خود نشان میدهد. این مواد شبکه‌های محکم تری را تشکیل می‌دهند و ممکن است مقاومت بیشتر تا ۱۰۵ در برابر هیدرولیز نشان دهد و آنها را مناسب برای کاربردهای آغازگر می‌سازد.
اهمیت کشش سطح بحرانی و چسبندگی
در حالی که زاویه تماس آب بر روی یک بستر شاخص خوبی از آبگریزی یا آبدوستی نسبی بستر است اما شاخص خوبی برای تر شوندگی بستر توسط مایعات دیگر نیست.
کشش سطحی بحرانی با ترشوندگی یا آزاد شدن خواص یک جامد همراه است. این به عنوان یک پیش بینی بهتر رفتار یک جامد در طیفی از مایعات به کار می‌رود. مایعات با کشش سطحی زیر کشش بحرانی یک بستر سطح را مرطوب می‌کنند. به عنوان مثال زاویه صفر را نشان می‌دهند. کشش سطحی بحرانی برای هر ماده جامد منحصر به فرد بوده و با رسم کسینوس زاویه تماس مایعات در کشش‌های مختلف سطح و برون یابی به ۱ به دست می‌آید. رفتار آب دوست به طور کلی در سطوح با کشش سطحی بحرانی بالاتر از dynes/cm 45 مشاهده میشود. نتیجه افزایش کشش سطحی بحرانی، کاهش مورد انتظار در زاویه تماس همراه با رفتار جذب قوی‌تر و گرمازایی بیشتر است.
رفتار آب گریز به طورکلی در سطوح با کشش سطحی بحرانی کمتر از dynes/cm 35 مشاهده میشود. در ابتدا کاهش در کشش سطحی با رفتار اولئوفیلیک مرتبط است، به عنوان مثال ترشدن سطح توسط روغن‌های هیدروکربنی. زمانی که کشش سطحی بحرانی به زیر dynes/cm 20 کاهش می‌یابد، سطح در برابر خیش شدن توسط روغن‌های هیدروکربنی مقاومت میکند و به عنوان آبگریز در نظر گرفته میشود.
کاربرد عوامل جفت کننده در پلیمرها
ماده اصلاح‌کننده سیلانی به عنوان اتصالدهنده عمل میکند و می تواند موجب اتصال میان بستر غیر آلی (مانند الیاف شیشه، فلزات، اکسید فلزات، مواد غیر آلی و پرکننده‌ها) و ماده آلی مانند پلیمر (لاستیک، پلاستیک، چسب و پوشش) شود و دو ماده نامشابه را به یکدیگر اتصال دهد. همچنین مواد اصلاح‌کننده سیلانی برای شبکه‌ای کردن پلیمرهای غیر قطبی و پلیمرهای واکنش‌ناپذیر مانند پلی‌اتیلن و کوپلیمرهای اتیلن به کار می‌روند. برای نمونه کاربرد وینیل سیلان‌ها در شبکه‌ای کردن پلیمرهای غیر قطبی و پلیمرهای واکنش‌ناپذیری مانند پلی‌اتیلن و کوپلیمرهای اتیلن، از راه ساز و کار رادیکالی است. به طور کلی، برای انجام واکنش پیوندزنی، از وینیل سیلان‌ها همراه با پراکسیدهای آلی استفاده میشود. این نوع اصلاح‌کننده‌ها برای ترکیباتی به کار می‌روند که با پراکسید و گوگرد ولکانیزه شده اند. با این روش میتوان پلیمرهایی مانند پلی‌پروپیلن، پلی‌اتیلن، اتیلن‌وینیل‌استات و لاستیک EPDM را اصلاح کرد.
آمینوسیلان‌ها نیز برای اصلاح بسیاری از پرکننده‌ها و الیاف شیشه به کار می‌روند. برای مثال آنها قابلیت پیوند زنی به EVA را به وسیله واکنش آمین‌کافت درارند. با این اصلاح‌کننده میتوان به اصلاح پلیمرهایی نظیر پلی‌پروپیلن، پلی‌اتیلن، پلی‌استایرن، پلی‌وینیل‌کلراید، پلی‌کربنات، ملامین فرمالدهید، پلی‌یورتان، EVA، اپوکسی، فنل‌فرمالدهید و لاستیک سیلیکونی پرداخت. مختصرا به توضیح بیشتر در پلیمرهای پرکاربرد می‌پردازیم.
ترموپلاستیک‌ها
ترموپلاستیک‌ها رقابت بیشتری برای استفاده از سازگارکننده‌های سیلانی در مقایسه با ترموست‌ها از خود نشان می‌دهند. سیلان‌ها می‌بایست با پلیمر واکنش دهند نه ماده‌ای اولیه (منومر) که نه تنها راه‌های اتصال را محدود میکند بلکه مشکلات اضافی در رئولوژی و خواص حرارتی را در طی مراحل فرمولاسیون کامپوزیت نشان میدهد. علاوه بر این در اینجا الزامات مکانیکی سختگیرانه در نظر گرفته شده است. از پلیمرهایی که دارای سایت‌های منظم در زنجیره اصلی یا به صورت آویزان جهت واکنش کوالانسی هستند میتوان به پلی‌دی انها، پلی وینیل کلراید، پلی وینیل سولفون، هموپلیمرهای آکریلیک، مالئیک اندرید، آکریلیک، وینیل استات، کوپلیمرهای دی‌انی، هالوژن و کلروسولفون‌های اصلاح شده اشاره کرد. تعداد بالایی از مواد می‌توانند توسط آمینوآلکیل سیلان‌ها جفت شوند که شگفت آور است. پلیمرهای کلردار می‌توانند به آسانی ترکیبات نوع چهارم را تشکیل دهند در حالی که گروههای کربوکسیلات و سولفونات، آمیدها و سولفونامیدها را تحت شرایط فرآیند تشکیل می‌دهند. در دمای بالا آمین‌ها از طریق بسیاری از پیوندهای دوگانه اضافه میشوند؛ اگرچه که مرکاپتو آلکیل سیلان‌ها عوامل سازگار کننده‌ی ترجیحی هستند.
از بین پرکاربردترین عوامل سازگار کننده آمینو آلکیل سیلان‌ها اقتصادی ترین بوده، اما لزوما بهترین نیستند. به عنوان مثال اپوکسی سیلان‌ها برای کوپلیمرهای آکریلیک اسید و مالئیک اسید با موفقیت مورد استفاده قرار می‌گیرند.
ترموپلاستیک‌های تراکمی
آن دسته از پلیمرها که به میزان بیشتری محدودیت‌هاى تئوری در رابطه با استحکام کامپوزیت را برطرف می‌کنند، فرصت‌های قاعده‌مند و منظمی برای برقراری یا تشکیل پیوند کووالانسی با زیرلایه (بستر) را ندارند. بسیاری از پلیمرهای تراکمی نظیر پلی آمید، پلی استر و پلی کربنات در این گروه هستند. چسبندگی با معرفی گروه‌‌ها با سطح انرژی بالا و پتانسیل پیوند هیدورژنی در فاز میانی ارتقا می‌یابد. همچنین میتوان با استفاده از پلیمرها با جرم مولکولی کم، فرصت را برای واکنش گروههای انتهایی فراهم کرد. آمینو الکیل سیلان‌ها، کلروآلکیل سیلان‌ها و ایزوسیانات سیلان‌ها نامزدهای معمول سازگار کننده برای این نوع به شمار می‌روند. این گروه دارای بیشترین مقاومت مکانیکی در بین ترموپلاستیک‌ها هستند که اجازه‌ی استفاده را در کاربردهای اتصال دهنده، چرخ دنده و قرقره به جای فلزات میدهد.
پلی اولفین‌ها
پلی اولفین‌ها و پلی اترها فرصت مستقیمی برای اتصال کوالانسی ندارند. تا همین اواخر اصلاح سطح انرژی پرکننده‌ها برای تطبیق آن با پلیمرها انجام می‌شد. برای بهینه سازی تقویت پلیمر می‌بایست دارای وزن مولکولی بالا، خطی و ویسکوزیته مذاب کم باشند. بهبود استحکام کامپوزیتها از طریق آلکیل سیلان‌های زنجیره بلند یا آمینوسیلان‌ها انجام شده است. بسازگار کننده با گروههای وینیل یا متاکریلوکسی بسیار اثر بخش‌تر است، به خصوص اگر سایت‌های اضافی سازگارکننده با افزودن پراکسیدها ایجاد شوند. ترکیباتی نظیر دی کیومیل پراکساید و بیس t-بیوتیل پراکسی در مقدار ۱۵/۰ تا ۲۵/۰ درصد به پلی اتیلن با الیاف شیشه (یا رس) اصلاح شده با وینیل سیلان اضافه میشوند. افزایش ۵۰ درصدی خواص کششی و خمشی در مقایسه با حالت بدون پراکسید مشاهده شده است. روش دیگر اصلاح پلی اتیلن و پلی پروپیلن استفاده از سیلان سولفونازیدها است.
اما روش نوآورانه برای اصلاح سطح پلی اولفین‌ها استفاده از اصلاح کننده‌های الیگومری چند حالته نظیر SSP-055 است. چنین الیگومرهایی چسبندگی بهتری را برای اتصال پیوند دو قطبی سیلان فراهم می‌کنند. در آخر اصلاح با استفاده از پلاسما سبب ایجاد رادیکال‌های هیدروکسیل در سطح پلی اولفین میشوند. این کار سایت‌های لازم برای اتصال سیلان به سطح پلی اولفین را فراهم کرده و برای طیف وسیعی از سیلان‌ها قابل اجرا است.
در حقیقت این ترکیبات که در مقادیر کم استفاده میشوند با پروتون‌های آزاد در فصل مشترک غیر آلی تشکیل‌دهنده یا چند لایه تک‌مولکولی روی سطح غیر آلی، واکنش می‌دهند. مولکول انتخاب شده برای این هدف باید در دو انتهایش گروه ای عاملی داشته باشد که قادر به واکنش با سطح ذرات غیر آلی و مواد ماتریس هستند. این افزایش چسبندگی که در نتیجه این واکنش رخ میدهد، باعث بهبود انتقال تنش بین اجزای کامپوزیت، چقرمگی شکست و استحکام سایشی میشود، بارگذاری بیش تر پرکننده را ممکن می‌سازد، پراکندگی ذرات را بهینه میکند، جریان‌یافتگی پلیمرهای پرشده و پرنشده در دماهای فرآیندی پایین‌تر را افزایش میدهد و شکنندگی کامپوزیت نهایی را کاهش میدهد. طیف وسیعی از عوامل جفت کننده‌ای که دارای دو گروه عاملی هستند برای این منظور کارامد می‌باشند-یک گروه که به چسب متصل میشود و گروه دیگر که به سطح بستر جذب میشود. به طور کلی ، اگر گروه عاملی عامل جفتکننده ماهیت غیر واکنشی داشته باشد، چسبندگی را افزایش نمی‌دهد، اما عوامل جفت‌کننده‌ای وجود دارند که چسبندگی را از طریق بهبود سازگاری فصل مشترک بین دو جزء ارتقا می‌دهند یا خواص سطح مواد را تغییر می‌دهند، یا آنها را به پلیمرها کوپلیمره می‌کنند.
مثال‌هایی از انواع جفت کننده‌های سیلانی را مشاهده می‌کنید:
همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.
info@fara-ps.com 📧
استفاده از PET بازیافتی در ساخت خودروی برقی مفهومی موسوم به LUCA
امروزه برسر استفاده از PET خام اولیه و PET بازیافتی در کاربردهای مختلف، رقابت چشم‌گیری مشاهده میشود. این در حالی است که روز به روز بر گستره کاربردهای PET نسبت به گذشته اضافه میشود. از آنجایی که استفاده از PET بازیافتی برای ساخت محصولات صرفه اقتصادی بیش تری دارد، لذا جای‌گزینی آن با PET دست اول قابل توجه تولیدکنندگان و سرمایه‌گذاران قرار گرفته است. از طرفی، با توجه به استفاده از الیاف و آلیاژ و آمیزه‌سازی با سایر رزین‌های گرمانرم (ترموپلاستیک‌ها) کاربرد PET بازیافتی در برخی کاربردهای خاص نیز گسترش یافته و به این ترتیب استفاده از PET بازیافتی در حوزه کاربردهای مهندسی و رقابت با پلاستیک‌های مهندسی میسر شده است.
محصولات تهیه شده از PET بازیافتی
-تولید الیاف پلی‌استری جهت تولید محصولاتی همچون فرش، کیسه خواب، لباس، انواع منسوجات و… که ۷۵% از مصرف PET بازیافتی اروپا را به خود اختصاص میدهد.
-تولید صفحات گرماشکل‌دهی شده (Thermoforming) جهت کاربرد در بستهبندی و تولید پوشش‌های غیرخوراکی، سبد لباس و زباله و… . حدود ۸% از کل PET بازیافتی در تولید جعبه‌های تخم مرغ و دیگر جعبه‌های پلاستیکی مانند جعبه‌های میوه مورد استفاده قرار می‌گیرد.
-همچنین، از آمیزه‌های PET تقویت شده برای تولید سپر خودرو، انواع وسایل نقلیه تفریحی و سبک، ضربه‌گیر، صفحه کلید کامپیوتر، کلاه ایمنی، تسمه نقاله، وسایل ورزشی و … استفاده میشود.
تولیدات جدید
صنایع تولید و بازیافت PET در راستای تولید محصولات جدید سعی دارند که تولیدات خود را در شاخه‌هایی نظیر فوم‌های پلی‌یورتان‌ها، رزین‌های شیمیایی که می‌توانند در ساخت قطعات کامپوتری مورد استفاده قرار گیرند، کیف و کفش، ژئوتکستایل‌ها و … گسترش دهند.
در این راستا، شرکت Econcore بلژیک هسته لانه زنبوری PET بازیافتی را برای تولید این خودروی مفهومی تهیه کرده است. ساخت ماشین الکتریکی با استفاده از پلاستیک های بازیافتی موسوم به LUCA، ایدهای که با هدف کاهش برداشت از منابع فسیلی و تأکید بر اهمیت و کاربرد بازیافت پلاستیک صورت گرفت. این خودروی برقی کوچک توسط محققان هلندی دانشگاه Eindhoven طراحی شده است. پروژه LUCA نه تنها برای ارزان تر کردن اتومبیل های برقی طراحی شده است بلکه نشاندهنده ارزش این ضایعات نیز هست.
این شرکت به مدت چهار سال با تیم TU/Ecomotive در دانشگاه صنعتی Eindhoven همکاری داشته و در سال جاری بیش از ۲۰ متر مربع هسته لانه زنبوری PET بازیافت شده تأمین کرده است. در شاسی این خودرو و همچنین در قسمتهایی نظیر بخش پشت صندلی، داشبورد و محفظه باتری از مواد هسته لانه زنبوری (honeycomb core) استفاده شده است.
لازم به ذکر است ﻻﻧﻪ زﻧﺒﻮری ﺑﻪ ﺳﺎزه‌ای ﮔﻔﺘﻪ ﻣـﻲﺷـﻮد ﻛـﻪ از ﭼﻴـﺪه ﺷـﺪن ﺳﻠﻮلﻫﺎی ﺑﺎز ﻣﻴﺎن ﺗﻬﻲ در ﻛﻨﺎر ﻫﻢ ﺑﻪ وﺟﻮد ﻣﻲآﻳـﺪ. این ﺳﻠﻮلﻫﺎ از اﺗﺼﺎل ورقﻫﺎی ﺑﺴﻴﺎر ﻧﺎزﻛﻲ از ﻣـﺎده‌ای ﺧـﺎص ﺑﻪ یک‌دﻳــﮕﺮ ﺗـﺸﻜﻴﻞ ﺷـﺪه‌اند و ﺷـﻜﻞﻫـﺎی ﻣﺨﺘﻠﻔـﻲ دارﻧـﺪ. ساختارهای لانه زنبوری دارای آرایشی با سلول‌های باز است که از اتصال دیوارهای بسیار نازک به وجود می‌آیند. سطح مقطع سلول‌ها معمولاً به شکل شش وجهی و یا اشکال هندسی دیگر است. در شکل زیر ساختار لانه زنبوری با مقطع شش وجهی نشان داده شده است. امروزه در بسیاری از صنایع مثل صنایع هوا-فضا، کشتی‌سازی، خودروسازی، ساختمان، نظامی و ساختارهای ساندویچی کاربرد فراوانی دارد. در سال‌های اخیر استفاده از گرمانرم‌ها برای ساخت هسته لانه زنبوری‌ها به دلیل داشتن استحکام ویژه زیاد و وزن کم به شکل رایج درآمده است.
علاوه بر تأمین مواد، شرکت Econcore در زمینه چسباندن هسته PET بازیافتی به ورق کامپوزیتی حاوی الیاف کتان هم مشاورههای بسیار کارآمدی را ارائه کرده است. در این راستا این شرکت پیشنهاد استفاده از پشم پلی استر بافته نشده را جهت پوشش سطح هسته های لانه زنبوری مطرح کرده که با چسب و پوسته کامپوزیت سازگاری دارد. به گفته مدیر فنی شرکت Econcore، خودروی LUCA بیان‌گر تنوع در کاربردهای پنل های لانه زنبوری بازیافتی است که نیازمند مقاومت، وزن کم، و استحکام قابل توجه هستند.
منبع خبر:
www.econcore.com
همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.
info@fara-ps.com 📧
پنجمین کنفرانس بین المللی مستربچ و کامپاندهای پلیمری: شرکت فراپلیمرشریف ارائه‌هنده خدمات و محصولات در حوزه صادرات و واردات پلیمر، آمیزه‌های پلیمری، مشتقات نفتی و مواد شیمیایی
توسعه صادرات محصولات، شناسایی دقیق و تأمین مناسب و به موقع مواد اولیه، دو بال توسعه پایدار و رشد شرکت‌ها می‌باشد .شرکت فراپلیمرشریف در حوزه صادرات تلاش میکند و در کنار به اشتراک‌گذاری تجربه‌ها و زیرساخت لازم برای صادرات با شرکت‌ها، از حداکثر ظرفیت ایجاد شده توسط خود و دیگر مجموعه‌ها در کشورهای هدف (دفاتر، انبارها، ساز و کار مالی و …) جهت توسعه صادرات استفاده می‌نماید. همکاری انحصاری با دفاتر کریدور صادرات با حمایت معاونت فناوری در چند کشور در حوزه محصولات پلیمری و شیمیایی یکی از این ظرفیت‌ها می‌باشد. همچنین حضور تیم فنی توانمند در کنار مجموعه‌های لجستیک و تأمین خارجی، بهترین انتخاب‌ها را همراه با تأمین مناسب و به موقع مواد اولیه، به مشتریان نوید میدهد.
در همین راستا در روز دوم از پنجمین کنفرانس بین‌المللی مستربچ و کامپاندهای پلیمری “جناب مهندس خضرایی” از شرکت فراپلیمرشریف به بررسی جای‌گاه صادرات و ظرفیت‌های همکاری بین‌المللی در این حوزه پرداختند.
ایشان ابتدا به اهمیت و جای‌گاه ویژه کامپاندهای پلیمری اشاره کردند و اعلام داشتند با وجود این که کامپاندهای پلیمری حضور خود را در برخی صنایع نظیر خودروسازی، بستهبندی، تجهیزات پزشکی، لوله و اتصالات و الکترونیک اثبات کرده‌‌اند، اما هنوز استفاده از این ترکیبات در برخی صنایع در سطح پایینی قرار دارد. همچنین توسعه سریع صنایع مختلف بر الگوی مصرف اثرگذار بوده و این موضوع افزایش تقاضا را به همراه خواهد داشت.
در بخش بعدی با بیان ملزومات ضروری جهت موفقیت شرکت‌های کامپاندینگ و بازرگانی، زمان بندی مطلوب توزیع مواد و قیمت مناسب را از نکات مهم بر شمردند. شرکت‌های مدیریت صادرات (EMC) درب جدیدی را به روی شرکت‌های پلیمری و مشتقات نفتی باز می‌کنند. در واقع باعث رونق بازار بین‌المللی در جهت فروش بیشتر محصولات میشوند. همچنین علاوه بر صادرات، واردات و خدمات فنی مهندسی را ارائه می‌دهند.
مزایای رقابتی این شرکت‌ها
✓ نیروی بازرگانی متخصص در زمینه پلیمر و بازرگانی
✓ تأمین پایدار و پیوسته در زمینه پلیمر و مواد اولیه
✓ امکان فعالیت به صورت سفارشی در حوزه تخصصی پلیمرها (انعطاف‌پذیری تأمین)
✓ بهره‌مندی از دفاتر بین‌المللی
✓ بهره‌مندی از شرایط ویژه حمل و نقل و لجستیک (زمینی، ریلی، دریایی، هوایی)
✓ توانایی انتقال وجوه مالی براساس استانداردهای بین المللی
✓ دارای شرکت خارجی معتبر و به ثبت رسیده در شرکت‌های پتروشیمی ایران
ایشان در بخش بعد به معرفی شرکت فراپلیمر شریف پرداختند. این شرکت با برقراری ارتباطات مناسب با تأمین‌کنندگان، نیاز مواد اولیه کشور را تأمین کرده است.
از نظر محدوده عملکرد و توان‌مندی، شرکت فراپلیمرشریف به سه بخش کلی تقسیم می‌گردد:
تأمین مواد اولیه مورد نیاز در صنایع پلاستیک، لاستیک، کامپوزیت
✓ انواع پلیمرهای مهندسی (PA6, PA66, POM, PBT, PC, PMMA, PPS, PSU,…)
✓ انواع ترموپلاستیک الاستومرها (TPU, TPE, TPO, …)
✓ انواع پلیمرهای مورد استفاده در صنعت چسب، فوم و کفش (EVA 18%, EVA 28%, POE)
✓ انواع الیاف شیشه مناسب برای استفاده در صنعت کامپوزیتها و آمیزه‌سازی پلیمرها
✓ انواع افزودنی‌های پلیمری (Antioxidant, UV Stabilizer, Flame Retardant, Titanium Dioxide, …)
مرسولات صادراتی
✓ انواع پلی‌الفین‌ها (پلی‌اتیلن و…) و آمیزه‌های پلیمری پایه الفینی
✓ انواع پلیمرهای استایرنی
✓ آمیزه‌های پلیمری زیست تخریب‌پذیر و زیست‌سازگار
✓ آمیزه‌های مهندسی پلیمری (PA6, PA66, PA6-GF, PA66-GF, PC-PBT, PC-PET, PBT-PET, …)
✓ محصولات نهایی ساخته شده از مواد پلیمری (بستهبندیهای زیست‌سازگار، فیلم‌های کشاورزی، انواع ژئوتکستایل و ژئوممبران، انواع لوله‌های پلیمری، انواع پروفیل‌ها، ورق‌های پلیمری، لوازم آشپزخانه، ملزومات مصرفی پزشکی و…)
✓ انواع قیرهای نفوذی
✓ محصولات شیمیایی صنایع بالادستی و پتروشیمی (اتانول، متانول، روغن‌های صنعتی و…)
به دلیل بهره‌مندی از توان و تخصص تیم تشکیل‌دهنده شرکت فراپلیمر شریف، این شرکت آماده ارائه خدمات فنی و مهندسی به صنعت‌گران محترم شرکت می‌باشد. از جمله این خدمات میتوان به موارد زیر اشاره نمود:
✓ مشاوره فنی در زمینه انتخاب مواد
✓ مرتفع نمودن مشکلات خطوط تولید
✓ دسترسی به مراکز تحقیقاتی مجهز
✓ ارائه خدمات آزمایشگاهی در حوزه مواد پلیمری
همچنین با مطالعه بازار اولیه، امکان‌سنجی شرکت‌های فعالیت‌کننده در زمینه مواد پلیمری و بازاریابی میدانی امکان صادرات برا برای شرکت‌ها فراهم کرده است.
صنایع هدف
✓ صنعت مستربچ و کامپاندهای پلیمری
✓ صنعت خودرو
✓ صنعت لوازم خانگی
✓ صنعت لوازم الکتریکی و الکترونیک
✓ صنایع کشاورزی
✓ صنایع لوله و ساختمان
✓ صنایع اداری و مصرفی
✓ صنایع پزشکی
✓ صنایع نفت و پتروشیمی
دفاتر و مراکز همکار
شرکت فراپلیمر شریف با توسعه صادرات محصولات، شناسایی دقیق و تأمین به موقع مواد اولیه شرایط را برای سایرین فراهم میکند. از دفاتر این مجموعه و کریدور صادرات میتوان به کشورهای چین، اندونزی، هندوستان، ترکیه، عراق، سوریه و انگلستان اشاره کرد.
همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.
info@fara-ps.com 📧
شرکت Ineos خرید مواد بازیافتی انعطاف پذیر را به معاملات خود اضافه می کند.
امروزه اهمیت زیاد بازیافت زباله ها بر کسی پوشیده نیست. حجم بالای تولید زباله و نگرانی‌های زیست محیطی از یک سو و افزایش تقاضا و محدودیت تهیه منابع اولیه از سوی دیگر، نگرانی‌های متعددی در عرصه تولید ایجاد کرده است؛ حال آن که بسیاری از این مواد دور ریختنی مجدداً قابل استفاده اند و همین مسئله، صنعت بازیافت را برای تولیدکنندگان جذاب میکند. با رشد واحدهای مختلف تولیدی، مواد زائد صنعتی نیز افزایش پیدا کردند. بخش زیادی از این زباله ها که از مواد بازیافتی تولید شده اند، قابلیت استفاده مجدد در صنایع تبدیلی را دارند. از این روی، خطوط بازیافت پسماند با تبدیل این مواد زائد به مواد خامِ دیگر کارخانه ها، به یکی از بهترین راهکارها برای حفظ محیط زیست، صرفه جویی در منابع و استفاده حداکثری از مواد اولیه و البته سودآوری بیشتر در تولید، بدل شده است.
پلی‌اتیلن سبک LDPE و پلی‌اتیلن سبک خطی LLDPE بازیافتی با کاربرد در بستهبندیهای انعطاف‌پذیر طیف مواد را شامل میشوند. در این گریدهای جدید از ترکیب پلاستیک‌های بازیافتی با پلیمرهای مهندسی خالص استفاده شده تا خواص استاندارد معادل پلیمرهای خالص حاصل شود. این توسعه جدید مرزهای فنی را جا‌به‌جا کرده و نیازمند کاربردهایی نظیر فیلم‌های ارتجاعی مواد شوینده و محصولات مراقبت‌های فردی است.
در همین راستا شرکت Polymer Europe & Ineos Olefins قرارداد تأمین مواد را با شرکت مدیریت پسماند Saica Natur که LDPE و LLDPE بازیافتی را پوشش میدهد، امضا کرده است. این توافق امکان گسترش دامنه Recycl-IN را برای Ineos فراهم میآورد تا شامل کاربرد بسته بندی های انعطاف پذیر با بیش از ۶۰% مواد بازیافتی، شود.
Recycl-IN پلاستیک بازیافتی را با آنچه Ineos از آن به عنوان “پلیمرهای خام بسیار مهندسی شده” نام می برد، ترکیب میکند تا خواصی معادل گریدهای خام استاندارد حاصل شود.
به گفته این تولیدکننده رزین، این پیشرفت جدید با استفاده از سطوح بالاتری از مواد بازیافتی و پرداختن به کاربردهای مورد تقاضا مانند فیلم های کششی و لایه ای برای بسته بندی مواد شوینده و مواد و وسایل مراقبت های فردی، مرزهای فنی را از بین می برد.
Soica Natur یکی از شرکت های تابعه Saica Group و از بزرگ‌ترین تأمین کنندگان کاغذ بازیافتی برای مقواهای نازک موج دار در اروپاست. فعالیت آن ها در اسپانیا، پرتغال، فرانسه، و انگلیس است و عملیات Natur Cycle Plus این شرکت مختص بازیابی فیلم LDPE مصرف شده برای استفاده در بازیافت است.
منبع خبر:
www.ineos.com
همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.
info@fara-ps.com 📧
سفارش ۲۸ خط گرانول ساز Maag Pelletising Line توسط شرکت Poly Plastic چین
دستگاه گرانولساز: دستگاهی است که مواد آسیابی یا پرک و کندر را به گرانول تبدیل میکند. این دستگاه میتواند تک‌مرحله‌ای و دو مرحله‌ای و یا تک پیچ و یا دو پیچ باشد. گرانول با کیفیت تحت تأثیر دو عامل مهم و اساسی می‌باشد:کیفیت مواد ورودی و دستگاه گرانول سازی. کیفیت مواد ورودی مواد اولیه پرک یا کندری که به دستگاه گرانول ساز داده میشود باید به گونه‌ای باشد که جداسازی و شستشوی کامل بر روی آن انجام شده باشد. مناسب کلید اولیه تولید گرانول درجه ۱ است از سایر پلاستیک‌های مشابه برای مثال جداسازی بادی از تزریقی، جداسازی صحیح در نایلون‌ها یا فیلم‌های پلیمری، جداسازی مواد ترموپلاست از ترموست، جداسازی ترموست از ترموپلاست. مواد به اصطلاح زنده یا ضایعات پلاستیک باید جداسازی و شستشوی خوبی داشته باشند تا کیفیت مواد گرانول بازیافتی افزایش یابد. در واقع دستگاه گرانول ساز موادی پرک یا آسیابی را که به صورت خوراک داده می شود را گرانول میکند بنابراین هر چه مواد تمیزتر باشد کیفیت گرانول بهتر خواهد بود برخی از افراد فعال بازیافت پلاستیک، شستشوی سنتی دارند که در این دستگاه‌ها کیفیت پرک چندان افزایش نمی‌یابد و نمی‌توان از این دستگاه‌ها انتظار مواد با کیفیت داشت و در واقع بعد از گرانول کردن اشکالات گرانولشان مشخص می‌گردد از قبیل بوی نامطبوع گرانول، شکننده بودن قطعه تولیدی از آن و گازدار بودن گرانول و غیره ایجاد می‌گردد.شستشوی کامل صنعتی متناسب با آلودگی بار ضایعاتی که شامل انتخاب آسیاب مناسب با نوع ضایعات، خط کامل شستشو و دارای فلات تانک، سانتری فیوژ و خشک کن صنعتی و در صورت نیاز شستشو با آب گرم. (www.polymeresabz.com)
در این راستا شرکت چینی (Poly Plastic Masterbatch (Suzhou، تولیدکننده مستربچ، در بخش به‌سازی و به روزرسانی کارخانه ۲۷۰۰۰ متر مربعی خود در Suzhou، سفارش عمده ای را برای خرید تجهیزات گرانولساز به شرکت Maag داده است. این سفارش شامل ۲۸ سیستم pelletizer (گرانولساز) با توان ترکیبی ۲۵۰۰۰ کیلوگرم در ساعت است که شامل دو سیستم Jet Stream اتوماتیک، ۶ سیستم نوار نقاله EBG با گرانولساز رشته ای برش خشک Baolis و ۲۰ خط حمام آب WSG با گرانولساز رشتهای برش خشک Primo E می شود. این تجهیزات در سه ماهه دوم سال آینده نصب خواهند شد. Poly Plastic Masterbatch (PPM)، که در سال ۲۰۰۲ راه اندازی شد، متخصص در تولید مستربچ های افزودنی PA و PET مورد استفاده در نخهای ریسیده از پلیمرهای رنگی (dope dyed yarn) است. دامنه محصولات این شرکت شامل مستربچ های رنگی، مشکی، افزودنی، و مات‌کننده برای کاربردهای ورزشی، پارچه، فرش، و مد می شود. این شرکت در دو محل سوژو و سیانگ فعالیت داشته و ظرفیت تولید کل آن حدود ۳۷۰۰۰ تن است و در زمره تولیدکنندگان اصلی مستربچ چین قرار دارد. شرکت سازنده ماشین آلات و تجهیزات Maag ضمن معرفی PPM به عنوان مشتری جدیدش، علت انتخابشان توسط PPM را این طور بیان کرده است که تجهیزات Maag پاسخ‌گوی تقاضای PPM برای کیفیت بالای ماشین‌آلات و گرانول های تولیدی بوده و قادر به تأمین و پشتیبانی تمام فنآوری های مختلف گرانول سازی در شانگهای است. گروه Maag همچنین توانایی دیجیتال خود را با خریداری Xan Tec در آلمان که تولیدکننده سیستم های کنترل صنعتی پیشرفته مورد استفاده در کارخانه های تولیدی، سیستم های گرانولساز و اکسترودرهاست، تقویت کرده است. رئیس گروه Maag، Ueli Thuering گفته است: “اخذ این حق مالکیت کاملاً منطبق با استراتژی ما برای تقویت قابلیتهای دیجیتالیمان بوده است.”
منبع خبر:
www.maag.com
www.ppm-sz.com
همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.
info@fara-ps.com 📧
شرکت Leistritz در حال اجرای طرح پایلوت بازیافت شیمیایی PET
با توجه به مصرف روزافزون پلی(اتیلن ترفتالات) برای تهیه محصولات متنوع، به ویژه بطری‌ها، پژوهش‌گران به یافتن راه‌کارهایی برای کنترل و بازیافت حجم رو به افزایش زباله‌های PET ترغیب شده‌اند. به همین سبب تاکنون راه‌های بازیافت گوناگون اعم از اکستروژن مجدد، مکانیکی، شیمیایی و بازیافت انرژی برای این پلیمر توسعه یافته است. روش‌های مختلف بازیافت شیمیایی پلی(اتیلن ترفتالات) که امکان تهیه مواد اولیه سازنده آن را فراهم می کند، معرفی خواهند شد. طی فرآیند بازیافت شیمیایی، با رخ‌داد یک سری واکنش‌های وابسپارش (Depolymerization)، گروههای استری موجود بر روی زنجیرهای پلی(اتیلن ترفتالات) در اثر واکنش با یک واکنش‌گر مناسب شکسته شده و به منومرها، الیگومرها یا مواد شیمیایی متنوعی تبدیل می شوند.
این محصولات کوچک مولکولی پس از خالص سازی به عنوان مواد خام برای تولید پلیمر یا محصولات شیمیایی با کیفیت بالا مورد استفاده قرار می گیرند. از جمله این محصولات میتوان به ترفتالیک اسید، دی متیل ترفتالات، ترفتالامید، پلی‌ال‌های پلی‌استری قابل استفاده در تهیه پلی‌یورتان‌ها، رزین های پلی استر غیراشباع و الیگومرهای پلی استری با گروه انتهایی اکریلات اشاره کرد. مهم‌ترین روش‌های بازیافت شیمیایی پلی(اتیلن ترفتالات) شامل هیدرولیز (آبکافت)، گلیکولیز (گلیکول کافت)، متانولیز (متانول کافت)، آمینولیز (آمین کافت) و آمونولیز (آمونیاکافت) هستند. این مبحث در مقالات بعدی تشریح خواهد شد.
در همین راستا شرکت آلمانی تولیدکننده ماشین آلات و تجهیزات اکستروژن Leistritz، و شرکت Rittec Umwelttechnik، بر سر یک همکاری راهبردی برای راه اندازی و تجاری سازی فنآوری بازیافت PET، توافق کردند. این قرارداد شامل برنامه هایی برای ساخت یک کارخانه آزمایشی با ظرفیت ۱۰۰۰۰ تن در سال تا پایان سال ۲۰۲۱ است. این دو شرکت قبلاً با هم در زمینه توسعه فن آوری RevolPET همکاری داشته اند، فن آوری که با دی پلیمریزه کردن پلیمر PET، ماده اولیه جدیدی را برای استفاده مجدد در همان کاربرد قبلی ایجاد میکند. در این مرحله جدید از همکاری، شرکت Leistritz از ماشین آلات اکسترودر دو پیچه خود و نیز تخصصش در مدیریت پروژه استفاده خواهد کرد. Anton Furst مدیرعامل شرکت Leistritz می گوید: “ما سال هاست که به شدت در این بخش متمرکز شده و در این زمینه تلاش می کنیم. ترکیبات پلاستیکی غیر قابل بازیافت و غیر قابل بازیافت بهینه از جمله عوامل محدود کننده در این حوزه به شمار می روند. ما با فن آوری RevolPET در حال برداشتن گامی بزرگ در جهت بازیافت شیمیایی موفقیت آمیز هستیم.”
منبع خبر:
همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.
info@fara-ps.com 📧
عرضه گسترده پلیمرهای فوق مهندسی توسط شرکت Conventus Polymers
یکی از پلیمرهای فوق مهندسی پلی اتراترکتون PEEK است که دارای مقاومت حرارتی بسیار بالا و استحکام کششی فوق العاده است؛ به طوری که استحکام کششی آن حدود ۱۰۰ مگاپاسکال می‌باشد، یعنی حدود ۱/۵ برابر پلی کربنات. این پلیمر در قطعات هواپیما و بدن انسان کاربرد دارد.
ماه گذشته شرکت Conventus اعلام کرد که گرید خاصی از این پلیمر را به طور گسترده در تمام کاربردهای صنعتی برای کشورهای آمریکا و کانادا عرضه میکند. همچنین مسئولیت تأمین گریدهای ویژه پلی‌آمید بر عهده این شرکت است.
گفته میشود این گرید از پلی‌اتراترکتون ترکیبی از خواص شیمیایی، حرارتی، مقاومت در برابر سایش، سختی بالا، وزن کم و فرآیندپذیری متنوع را ارائه میدهد.
هدف اول این شرکت جای‌گزینی قطعات فلزی غیر خودرویی با قطعات قالب‌گیری تزریقی است، به طوری که مقاومت شیمیایی و چقرمگی مناسب را فراهم کند.
منبع خبر:
www.conventuspolymers.com
همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.
info@fara-ps.com 📧
سازگارکننده‌های پلیمری
مخلوط‌های پلیمری تقریباً یک سوم کل پلیمرهای مصرفی جهان را تشکیل می‌دهند. آنها تعادل خوبی از خصوصیات فنی را ارائه می‌دهند؛ یا ممکن است انگیزه اقتصادی باشد، مانند زمانی که یک پلیمر ارزان قیمت برای کاهش هزینه‌ها به یک پلیمر مهندسی گران‌تر اضافه میشود. برخی از جفت پلیمرها به راحتی در اکسترودر امتزاجپذیر هستند، ولی برخی دیگر ناسازگارند و آن ها دو فاز تشکیل می‌دهند، یکی در دیگری پخش میشود. خواص مکانیکی مخلوط ناسازگار به دلیل فصل مشترک ضعیف میان دو فاز، ضعیف است.
سازگارسازی: فرآیند اصلاح خواص بین سطحی در پلیمرهای امتزاج‌ناپذیر که منجر به کاهش کشش بین سطحی و تثبیت ریزساختار مطلوب و در نتیجه محصول آلیاژ پلیمری مطلوب می‌گردد. سازگارسازی، از کاهش فعالیت بین سطحی و بهبود چسبندگی در آلیاژهای پلیمری است. سازگارسازی در آلیاژهای دو فازی مورد استفاده قرار می گیرد زیرا در آلیاژهای تک فازی، بر هم کنش میان اجزا مناسب بوده و نیازی به استفاده از روش های سازگارسازی نیست. این امر سبب خواهد شد که چسبندگی میان اجزاء بهبود یابد و در نتیجه خواص استحکامی ماده حاصله، بسیار مناسب شود. از سوی دیگر سازگارسازی باعث می شود تا اندازه ذرات پخش شده در آلیاژ پلیمری، کوچک تر شده و در نتیجه خواص مناسب تری حاصل شود. نقش مهم دیگری که یک سازگارکننده دارد ایفای تثبیت مورفولوژی است. استفاده از سازگارساز باعث می شود که مورفولوژی آلیاژ حاصله، در فرآیندهای بعدی تغییر نکرده و در نتیجه خواص مورد نظر از محصول به دست آید. (نکته مهم این است که آلیاژهای تولید شده، برای تبدیل به محصول نهایی باید وارد فرآیندهای شکل دهی شوند. اگر تثبیت مورفولوژی انجام نگیرد، در فرآیندهای بعدی مورفولوژی آلیاژ و ابعاد ذرات پخش شده تغییر خواهد کرد و این امر باعث تغییر خواص آلیاژ خواهد شد.)
سازگارکننده: پلیمر یا کوپلیمری که یا به یک مخلوط پلیمری اضافه می‌گردد یا در حین اختلاط واکنشی تولید شده، مشخصات فصل مشترک را بهبود می‌بخشد و باعث تثبیت ریزساختار می‌گردد. سازگارکننده‌ها گونه‌های ماکرومولکولی هستند که فعالیت‌های بین سطحی در مخلوط‌های پلیمری ناهمگن را به نمایش می‌گذارند.
پلیمرها با ساختارهای مختلف از لحاظ ترمودینامیکی امتزاجپذیر نیستند و بنابراین مخلوط‌های ناهمگن (آلیاژ) ایجاد کنند. پلیمر در غلظت بالاتر فاز پیوسته‌ای تشکیل خواهد داد و پلیمر با غلظت کم در بستر پیوسته پراکنده خواهد شد. اما چسبندگی بین مولکولی میان فاز پراکنده و پیوسته خیلی ضعیف است، در حالی که منجر به عمل‌کردهای مکانیکی ضعیف مخلوط میشود.
عملکرد آلیاژها بستگی به خواص اجزاء تشکیل‌دهنده آلیاژ، غلظت اولیه اجزاء در آلیاژ و ریزساختار آلیاژ حاصل دارد. فرآیند آلیاژ کردن بایستی منجر به مخلوط پلیمری با خواص پایدار و تکرار پذیر گردد. بنابراین ریزساختار یا باید پایدار و غیر قابل تغییر در حین مراحل تهیه باشد و یا این که تغییرات آن قابل پیش‌بینی باشند.
آلیاژسازی از روش‌های پراکندن فازها در یکدیگر و همچنین سازگارسازی آنها با هم استفاده می‌نماید. روش سازگارسازی سه وظیفه اصلی را برعهده دارد:
- کاهش کشش بی سطحی فازها که منجر به پراکندگی ریزتر و یکنواخت فازها در هم میشود.
- پایدارسازی ریزساختار در مقابل اثرات حرارتی و برشی در حین مراحل فرآیند.
- چسبندگی بین سطحی در فصل مشترک در حالت جامد.
راه‌کارهای مختلفی برای عمل سازگارسازی به کار می‌رود که عبارتند از:
- افزودن مقدار کمی از یک حلال مشترک و یا جزء سومی که با هر دو امتزاجپذیر باشد.
افزودن یک کوپلیمر بلوکی یا پیوندی که قسمتی از آن با یک فاز و قسمتی دیگر از آن با فاز دیگر امتزاجپذیر باشد. . این کوپلیمرها اغلب دارای دوجزء هستند به طوری که هر یک از اجزاء می‌توانند با یکی از فازها برهمکنش برقرار کند و به این ترتیب با کاهش تنش بین سطحی دو پلیمر و ممانعت از به هم پیوستن قطرات، اندازه قطرات به وجود آمده در فرآیند اختلاط را کاهش دهند و سبب چسبندگی بهتر بین دو فاز و پایدارسازی مورفولوژی سامانه حین فرآیند شده و فصل مشترک دو فاز را بهبود بخشند.
- افزودن مقدار زیادی از یک کوپلیمر به صورت هسته-پوسته که معمولاً به منظور بهبود خواص ضربه استفاده می‌گردد.
- اختلاط واکنشی که منجر به اصلاح حداقل یکی از اجزاء ماکرومولکول و ایجاد نواحی امتزاجپذیر می‌گردد.
- مخلوط کردن مکانیکی-شیمیایی
مرجع دیگری بیان میکند معمولاً زنجیرهای سازگارکننده ساختار قطعه‌ای (Block) دارند، با یک بلوک امتزاجپذیر سازنده با یک جزء مخلوط و بلوک امتزاجپذیر دوم با جزء دیگر مخلوط دارند.
روش‌های سازگارسازی می‌توانند به دو دسته تقسیم‌بندی شوند:
- (i) افزودن مقدار کمی از یک جزء که با هر دو فاز امتزاجپذیر است (ii) افزودن مقدار کمی کوپلیمر که یک قسمت با فاز اول سازگار است و قسمت دیگر با فاز دیگر (iii) افزودن مقدار زیادی از یک هسته-پوسته، سازگارکننده-اصلاح کننده ضربه چند-منظوره.
- سازگارسازی واکنشی که از راهبردهایی نظیر موارد ذکر شده استفاده میکند: (i) واکنش‌های ترانس (ii) تشکیل واکنش پیوندی (graft)، قطعه‌ای (block) یا کوپلیمر دارای اتصالات عرضی سبک، (iii) تشکیل ساختارهای پیوندی از لحاظ یونی (iv) اختلاط مکانیکی-شیمیایی که میتواند منجر به شکست زنجیره‌ها و بازترکیب شود، بنابراین در حالی که کوپلیمرها را تولید می‌کنند.
فشارهای شدید زیست محیطی صنایع را به بازیافت پلیمرهای زائد به ویژه آن‌هایی که در کاربردهای بستهبندی سر و کار دارند، سوق می‌دهند. پلی‌اتیلن در تمام اشکال تجاری موجود (HDPE)، (LDPE)، (LLDPE)، در حال حاضر بیش از ۵۰٪ از بازار بازیافت پلیمر را نشان میدهد. همراه با پلی‌پروپیلن (PP) ، پلی‌استایرن (PS) ، پلی وینیل کلراید (PVC) و پلی اتیلن ترفتالات (PET)، PE عمده مواد زائد پس از مصرف در مورد مواد پلیمری را تشکیل می‌دهند.
با توجه به ترکیب پلیمری مورد نظر، انواع مختلف سازگارکننده‌ها به صورت تجاری موجود است:
یکی از عوامل مهم در امتزاج‌پذیری، سرعت رسیدن به تعادل ترمودینامیکی است که این عامل، خود به ضریب اثرات متقابل ترمودینامیکی و نیروهای مقاوم ریولوژیکی مانند خود-نفوذی (Diffusion-Self) بستگی دارد. برای مثال در مخلوط‌های پلی‌الفینی ضریب اثرات متقابل نزدیک به صفر است از طرفی ضریب خودنفوذی ماکرومولکول‌ها هم بسیار کوچک است، لذا رسیدن به تعادل ترمودینامیکی به ندرت اتفاق می‌افتد. عامل دیگر روش تهیه مخلوط است. برای مثال مخلوط‌های پلی‌الفینی که به روش محلول تهیه می‌گردند به دلیل داشتن فرصت کافی برای رسیدن به تعادل ترمودینامیکی، امتزاج‌پذیرند. در حالی که چنانچه مخلوط به روش اختلاط مکانیکی تهیه گردد، امتزاج‌ناپذیر خواهد بود.
در پلیمرهای امتزاج‌ناپذیر به دلیل کوچک بودن برهمکنش ذاتی بین آنها محصولی با مورفولوژی نایکنواخت و ناپایدار و دارای چسبندگی ضعیف بین فازی حاصل می‌گردد که این امر باعث افت خواص فیزیکی و مکانیکی محصول نهایی میشود. این مشکل از برهمکنش ضعیف بین فازها ناشی میشود که در پی آن میان فازها یک فصل مشترک شکل می‌گیرد و در این ناحیه به دلیل چگالی پایین گره‌خوردگی زنجیرهای پلیمری با یکدیگر، انتقال تنش بین دو فاز به خوبی صورت نمی‌پذیرد به طوری که از یک سو موجب بالا بودن تنش بین سطحی بین اجزاء در حالت مذاب می‌گردد و در نتیجه تغییر شکل و شکست (Break-Up) قطرات برای پراکندگی فاز متفرق در حین اختلاط و مقاومت در برابر پدیده ائتلاف (Coalescence) قطره را در فرآیندهای بعدی مشکل می‌سازد و از سویی دیگر موجب چسبندگی ضعیف در حالت جامد شده که بر حسب نوع تنش اعمال شده و ساز و کار شکست منجر به شکست مکانیکی زود هنگام میشود. موفولوژی و چسبندگی بین سطحی با استفاده از فرآیند سازگارسازی بهبود می‌یابند.
این نوع سازگارسازی نتیجه اثر ممانعت فضایی‌ای (Hindrance Effect) است که به دلیل حضور سازگارکننده در فصل مشترک و به دنبال آن گرادیان غلظت سازگارکننده روی فصل مشترک و متعاقب آن به وجود آمدن نیروهای مارانگونی (Marangoni Forces) روی فصل مشترک دو پلیمر، ایجاد می‌گردد. (اثر مارانگونی پدیده‌ای است که در آن به علت وجود گرادیان تنش بین سطحی در طول فصل مشترک دو سیال، انتقال جرم انجام میشود. گرادیان تنش بین سطحی میتواند در اثر وجود گرادیان غلظت و یا گرادیان دما ایجاد شود زیرا تنش بین سطحی تابع دما است) همان طور که گفته شد، ابعاد نهایی قطرات از تعادل بین نیروهای ویسکوز و نیروهای تنش بین سطحی منشأ میشود. در تحقیقاتی که توسط محققین صورت گرفته اگر چسبندگی بین دو فاز مناسب باشد، قطره میتواند تغییر شکل بسیار زیادی را قبل از شکست تحمل کند و در نتیجه ریزساختار فازی با ذرات ریزتری حاصل میشود.
گفته شد اصطلاح سازگارکننده به ماده افزودنی گفته میشود که جهت بهبود امتزاج‌پذیری و خواص مخلوط پلیمری استفاده میشود. گاهی اوقات به طور خاص‌تر به معنای افزودنی است که برای تقویت چسبندگی بین یک پلیمر و یک سطح غیر آلی مانند یک ماده معدنی یا الیاف شیشه استفاده می شود. در این گزارش عوامل جفت‌کنندهایی که جهت ارتقاء چسبندگی میان پلیمرها و افزودنی‌های معدنی استفاده میشوند، تحت عنوان پرکننده‌ها مورد بحث قرار می گیرند، و این بخش تقریباً به طور کامل در مورد سازگارکننده‌هایی که برای ارتقاء قابلیت سازگاری دو پلیمر آلی استفاده میشوند، متمرکز است.
سازگارکننده‌ها به طور معمول کوپلیمرهای (قطعه‌ای یا پیوندی هستند، نه تصادفی). کوپلیمرهای بلوکی مولکول‌های طویلی دارند که در آنها دنباله‌ای متشکل از چندین واحد ساختاری یکسان، ppppp، در ادامه دنباله دیگری با واحدهای ساختاریی یکسان اما مجزا از دنباله اول، QQQQQ، در یک زنجیر قرار می گیرد. در مورد کوپلیمرهای گرافت شده، یک بخش منشعب به زنجیر اصلی متصل میشود و ساختاری T شکل را ایجاد میکند، و بخشی از زنجیر اصلی نیست.
سازگارکننده معمولاً از وزن مولکولی بالاتر نسبت به پلیمرهای مخلوط شده برخوردارند. خواه کوپلیمر یک بلوک باشد یا یک گرافت، یک توالی، P برای سازگاری با پلیمر A و دیگری Q، با پلیمر B انتخاب میشود. توالی P حتی ممکن است با واحد تکراری پلیمر A یکسان باشد ، یا نه. اگر پلیمر A و پلیمر B ناسازگار باشند و در حال مخلوط شدن باشند، ساده ترین چیدمان استفاده از کوپلیمر بلوک A و B به عنوان سازگارکننده است، اما این تنها احتمال نیست. از پلیمرهای تری‌بلاک مانند PPPPPP – QQQQQ – TT RRRRRR نیز گاهی استفاده میشود، اما لزوماً از انواع دی‌بلاک موثرتر نیستند.
از کوپلیمرهای هسته-پوسته نظیر گلیسیدیل متاکریلات-اتیلن-وینیل استات، در حالی که حاوی هر دو بخش قطبی و غیر قطبی هستند، جهت سازگارسازی و چقرمه‌سازی مخلوط‌های دو پلیمر شکننده استفاده شده است.
عوامل مؤثر در روش افزودن کوپلیمر بلاک یا گرافت به آلیاژ پلیمری عبارتست از نوع کوپلیمر و میزان آن. باید توجه داشت که اگر سطح مشترک بین دو فاز از کوپلیمر سازگارساز اشباع شود، با افزایش این جزء، بهبود بیشتری در چسبندگی حاصل نمی شود و بهبود خواص به دست نمی آید (در برخی موارد، با افزایش بیش از حد سازگارساز حتی افت خواص نیز حاصل خواهد شد.)
سازگارکننده‌ها معمولاً از گره‌خوردگی‌های مولکولی جهت اتصال به دو پلیمر غیر مشابه استفاده می‌کنند. مخلوط‌های سازگارشده از مخلوط‌های طبیعی پلیمرهای امتزاجپذیر متفاوتند، به این دلیل که هر کدام از پلیمرهای اصلی به حضورشان در نواحی بسیار کوچک و متمرکز از خود یا پلیمر دیگر، معمولاً در حد نواحی میکرونی، ادامه می‌دهند.
سازگارکننده‌ها می‌توانند مانند سورفکتانت‌های جامد عمل کنند، در حالی که ضریب تنش بین سطحی را کاهش می‌دهند، اندازه ذرات یک پلیمر پراکنده را در دیگری کاهش می‌دهند و اغلب باعث بهبود پراکندگی آنها میشوند. عمل‌کردهای دیگر سازگارکننده‌ها ایجاد ثبات در مورفولوژی و بهبود چسبندگی بین مواد تشکیل دهنده است. برای دستیابی به موفقیت در همه این موارد ممکن است بیش از یک سازگارکننده لازم باشد. هر دو ساز و کار شیمیایی فیزیکی و واکنشی ممکن است در این امر دخیل باشند. همیشه به حداکثر رساندن سازگاری یک ترکیب مطلوب نیست، زیرا درجه خاصی از ناسازگاری، ناهمگنی و ضعف سطحی باعث افزایش مقاومت در برابر ضربه میشود.
همراهان عزیز می‌توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.
info@fara-ps.com 📧