وضعیت ورود
درحال حاضر شما وارد سایت نشده اید.
آمار بازدیدکنندگان
  • کاربران حاضر: 0
  • بازدید امروز: 348
  • بازدید ماه: 39,841
  • بازدید سال: 269,171
  • کل بازدیدکنند‌گان: 127,913
قیمت روز

بسپار

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 مؤثر 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).

 

Untitled

 

 

  • افزایش استحکام ضربه
  • تنش تسلیم و ازدیاد طول تا پارگی بالا
  • استحکام رنگ بالاتر در نتیجه­ پراکنش بهتر
  • افزایش زیبایی
  • مسدود شدن سطح پرکننده و عدم جذب مواد افزودنی دیگر از پلیمر

بهبود خواص ذکر شده پلاستیک­ ها را مناسب استفاده در کاربردهایی نظیر موارد زیر می­ سازند:

  • بسته ­بندی
  • قطعات الکترونیکی
  • اتومبیل
  • هوافضا
  • لوازم خانگی

ساز و کار:

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.

Untitled

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.

Untitled

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 عامل دار شده­ سیلانی ایجاد شود.

به منظور بهبود سازگاری پرکننده با ماتریس پلیمر، می ­توان سطح پرکننده را از طریق ایجاد برهم ­کنش­ های خاص یا واکنش شیمیایی بین گروه عاملی پلیمر و گروه عاملی آلی ارگانوسیلان، عامل ­دار 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 می­ تواند با سایر گروه­ های سیلانول از جمله گروه­ های روی سطح سیلیکا، سیلیس و سایر فیلرها (که در سطح خود گروه هیدروکسی دارند)، متراکم شده و پیوند سیلوکسان ایجاد کند. این ویژگی­ عوامل اتصال سیلانی را به گزینه ­ای مناسب برای بهبود استحکام مکانیکی و سختی کامپوزیت­ ها، ارتقای چسبندگی رزین ­ها، و هم­چنین اصلاح سطح مبدل می ­کند.

پخش ­کننده ­ها 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 ، 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…
  • Untitled

 

 

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 📧

 

ارتباط MFI با ویسکوزیته

رابطه MFI و ویسکوزیته

در حین تولید محصول پلیمری، تنها پارامتری از جریان شخص فرآیند کننده به آن دسترسی دارد، MFI است. اما MFI اندازه‌گیری تک‌نقطه‌ای ویسکوزیته در دما و سرعت برشی پایین نسبتاً پایین است. از آنجایی که مقادیر دما و سرعت برشی به کار گرفته شده در آزمون MFI اساساً با مقادیری که در فرآیندهای مقیاس بزرگ واقعی که با آن‌ها می‌توان مواجه شد؛ متفاوت است، MFI به طور مستقیم به رفتار فرآیندی مرتبط نمی‌باشد. تا جایی که به فرآورش مربوط می‌شود، هر دو ویسکوزیته‌های برشی بالا و پایین مواد مهم هستند. خواص برشی پایین در کاربردهایی مهم هستند که استحکام مذاب و خمش از قبیل قالب‌گیری دمشی و پوشش‌دهی مورد اهمیت واقع می‌شوند. از طرف دیگر خواص برشی بالا به کاربردهایی مرتبط هستند که پایداری مذاب، شکست مذاب و تولید حرارت مهم هستند. MFI اغلب به عنوان یک پارامتر تعریف شده تجربی در نظر گرفته می‌شود.

رابطه معکوسی بین MFI و ویسکوزیته برشی صفر وجود دارد. مثلاً برای پلی‌اتیلن رابطه زیر وجود دارد:

BB

رابطه بین MFI و ویسکوزیته ذاتی را به صورت زیر ارائه شد که از این طریق رابطه معکوس بین MFI و ویسکوزیته برشی صفر به شرح زیر است:

CC

 

 

با استفاده از این تعریف که 

3

روابط ۳ و ۴ می‌توانند به سادگی از روابط ۱ و ۲ مشتق شوند.

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

برای اکثر مذاب‌های پلیمری ترموپلاستیک (فرآورش شده در ناحیه پلاتو ویسکوزیته نیوتنی برشی پایین)، تخمین منطقی خوبی از ویسکوزیته برشی صفر می‌توان از داده‌های MFI از طریق معادله زیر به دست آورد.

8

 

 

9

 

 

 

 

همراهان عزیز می توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.

 info@fara-ps.com 📧

اهمیت شاخص جریان مذاب (MFI: Melt Flow Index / MFR: Melt Flow Rate)

شاخص جریان مذاب یک ویژگی از ترموپلاستیک‌هاست که خصوصیات محصول تولیدی را تحت تأثیر قرار می‌دهد. MFI یک عدد کاربردی می‌باشد که سرعت جریان مذاب ترموپلاستیک را بیان می‌کند و معیاری از سیالیت یک ترموپلاستیک و تابعی از وزن مولکولی آن در دما و فشار مشخص است. این آزمایش بر اساس استاندارد ASTM D1238 (ISO 1133) و با استفاده از دستگاه پلاستومتر انجام می‌گیرد. دانستن MFI پلاستیک ها کمک می‌نماید تا بتوان پایه پلیمری را به درستی انتخاب نمود. برای این مهم ابتدا باید نوع پلیمر تشخیص داده شود تا با توجه به آن روش و شرایط آزمون مهیا گردد.

به طور مشخص مقدار گرم یک پلیمر ترموپلاستیک که در اثر فشار حاصل از یک وزنه معین در درجه حرارت مشخص از یک دای به طول mm8 و قطر mm0955/2 در مدت زمان ۱۰ دقیقه عبور نماید را نرخ جریان مذاب آن ترموپلاستیک می‌گویند.

این آزمون برای مواد اولیه (جهت تائید کیفیت مواد) و نیز برای محصول انجام می‌شود. به این صورت که MFI به دست آمده برای محصول مطابق استاندارد، نباید بیش‌تر از ۲۵% با MFI ماده اولیه تفاوت داشته باشد؛ در غیر این صورت فرآیند تولید، نیازمند تنظیمات جدید خواهد بود.

نکته بسیار مهم این است که MFI در واقعا میزان سیالیت یا Fluidity پلیمر را اندازه‌ می‌گیرد نه ویسکوزیته را! اما در صنعت این طور رواج یافته است که به عنوان مثال وقتی MFI بالاست بدین معناست که ویسکوزیته پلیمر پایین می‌باشد. با افزایش جرم ‌مولکولی سیالیت پلیمر کم ‌می‌شود و در نتیجه میزان خروجی مذاب پلیمری (MFI) نیز کم‌ خواهد شد.

شاخص جریان مذاب با جرم مولکولی و ویسکوزیته رابطه عکس دارد. پلیمر با جرم مولکولی بالاتر، MFI کمتری دارد. هر چه مقدار MFI بیش‌تر باشد، جرم مولکولی پایین‌تر، مذاب پلیمری روان‌تر و ترموپلاستیک در دمای پایین‌تری فرآیند می‌گردد. همچنین خواص مکانیکی ترموپلاستیک با MFI بالاتر، ضعیف‌تر می‌باشد. معمولاً مقدار MFI به گرید پلیمر ارتباط داده می‌شود و بر این اساس نوع فرآیند را انتخاب می‌کنند. این آزمایش برای تعیین میزان سهولت قالب‌گیری مواد پلیمری به طریق تزریق و اکستروژن صورت می‌گیرد. به طور کلی ترموپلاستیک با MFI بیش‌تر در قالب‌گیری تزریقی و ترموپلاستیک با MFI کم‌تر در قالب‌گیری دمشی و اکستروژن کار برد دارد.

 

 

لازم به ذکر است تغییرات زیاد در شاخص جریان مذاب می‌تواند نشانه‌ای از مناسب نبودن مواد اولیه جهت کاربرد مورد نظر باشد. برای پلاستیک‌هایی که دارای وزن مولکولی پایین هستند باید از وزنه‌های پایین استفاده نمود؛ زیرا اعمال وزنه بالا سبب ریزش و خروج ناگهانی مذاب از سیلندر و دای می‌گردد و نتایج حاصله قابل اعتماد نخواهد بود. همچنین اگر برای پلاستیک‌های دارای وزن مولکولی بالا این آزمون با وزنه بالا انجام گیرد، به دلیل ویسکوزیته بالای نمونه، مذاب از دای خارج نشده و MFI قابل محاسبه نمی‌باشد.

 

عوامل مؤثر بر MFI:

  • توزیع وزن مولکولی
  • درصد کومونومر
  • درجه شاخه‌ای شدن زنجیر
  • بلورینگی
  • میزان انتقال حرارت در فرآورش ترموپلاستیک

 

کاهش در مقدار MFI، باعث ایجاد موارد زیر می‌شود:

  • افزایش وزن کولکولی
  • افزایشسختی
  • افزایشاستحکام کششی
  • افزایشدر استحکام نقطه تسلیم
  • افزایشمقاومت در برابر خزش
  • افزایشچقرمگی
  • افزایش دمای نرم شدن
  • افزایش مقاومت در برابر تنش ترک
  • افزایش مقاومت شیمیایی
  • کاهش جلا و براقیت
  • کاهش نفوذپذیری

 

سرعت جریان مذاب نسبت عکس با ویسکوزیته مذاب در شرایط آزمون را دارد، اگرچه باید در نظر داشت که ویسکوزیته برای هر ماده‌ای بستگی به نیروی اعمالی دارد. همچنین نسبت‌های بین دو سرعت جریان مذاب برای یک ماده با استفاده از وزن‌های مختلف می‌تواند معیار اندازه‌گیری پهنا توزیع وزن مولکولی باشد.

با اعمال یک وزنه یکسان، هر چه MFI یک نمونه مذاب پلیمری بیش‌تر باشد بدان معناست که ویسکوزیته آن کم‌تر است. هر چه ویسکوزیته کم‌تر باشد، می‌توان نتیجه گرفت که وزن مولکولی آن نمونه پایین‌تر است. لذا می‌توان گفت که MFI ساده‌ترین روش استاندارد برای مقایسه نسبی وزن مولکولی ترموپلاستیک‌هاست.

توجه به این نکته مهم است که وقتی به یک‌ پلیمر آمورف، افزودنی اضافه می‌گردد؛ همیشه میزان MFI اش کاهش پیدا می‌کند اما در پلیمرهای نیمه بلورین در بعضی از مواقع این اتفاق برعکس می‌شود. یعنی به عنوان مثال اگر به ترموپلاستیک PP فیلر اضافه شود، MFI آن نسبت به حالت خالصش بیش‌تر می‌گردد. دلیل این موضوع را بیش‌تر به لغزش زنجیره‌ها روی فیلر ربط می‌دهند. معمولاً برای تالک این اتفاق رخ می‌دهد.

MFI در اصل ویسکوزیته در یک دما و تحت یک بار خاص (این بار می‌تواند از kg5/0 تا kg6/21 تغییر کند) هست. حالا هر چقدر ماده‌ای که تحت آزمون MFI می‌باشد، ساختار شیمیایی ساده داشته باشد و طول زنجیرهایش کوچک باشند مولکول‌ها به راحتی می‌توانند روی هم‌دیگر بلغزند و از دای خارج ‌شوند و در نتیجه میزان MFI بالاتر است. در مقابل هر چه ریزساختار پیچیده‌تر دارای شبکه‌‌های سه بعدی فیزیکی و مولکول‌هایی با زنجیرهای بلند باشند حرکت سخت‌تر و با ممانعت بیش‌تری همراه هست به همین دلیل میزان MFI پایین‌تر می‌شود.

مشابه این تست برای الاستومرها هم تستی وجود دارد تحت عنوان Mooney Viscosity که در این تست رابر را در یک رئومتر Cone and Plate در دمای ثابت و سرعت چرخش ثابت مورد آزمون قرار می‌دهند و میزان جهندگی (resilience) را بعد از یک مدت زمان مشخص (معمولاً ۴ دقیقه) گزارش می‌کنند.

نکته جالبی که در مورد MFI وجود دارد این است که از این تست هیچ نتایجی در مورد ویسکوزیته پلیمر را نمی‌توان به طور مستقیم در حین فرآیند، شبیه‌سازی کرد؛ ولی تست خیلی کاربردی در بخش کنترل کیفیت کارخانجات محسوب می‌شود.

 

 

شاخص جریان حجمی

چنانچه شرایط برای اندازه‌گیری شاخص جریان مذاب مناسب نباشد، شاخص جریان حجمی پلیمر را اندازه‌گیری می‌کنند. اگر میزان MFI به دست آمده در چگالی ترموپلاستیک مورد نظر ضرب شود؛ پارامتری با نام MVI (Melt Volume Index/ Melt Volume Rate) حاصل می‌گردد. اخیراً بیش‌تر از داده‌های حجمی نسبت به جرمی استفاده می‌کنند. بدین صورت که طول سیلندر و شعاع آن موجود می‌باشد، پس می‌توان حجم را محاسبه کرد. با حرکت پیستون به سمت پایین این حجم ‌در حال تغییر است که با داده‌های آن می‌توان مقادیر MVR را حساب کرد. توجه به این نکته ضروریست که باید چگالی را به صورت دقیق در دمای مشخص مورد نظر دانست که داده‌ها برای اکثر ترموپلاستیک‌ها موجود است. مزیت روش مذکور این هست که به جای یک داده از چندین داده استفاده می‌شود، پس خطای کم‌تری دارد و همچنین خطاهایی مثل وجود حباب داخل نمونه یا سیلندر نیز کاهش می‌یابد. البته ناگفته نماند که با اطمینان نمی‌توان گفت که این روش بهتر نسبت به روش متداول بهتر است؛ چون روش اول بسیار جا افتاده و در اصل خواص توده (bulk) را می‌دهد؛ ولی روش حجمی به داده چگالی وابسته است و بیش‌تر برای کارهای آزمایشگاهی یا بخش کنترل کیفیت کارخانجات که تغییرات دمایی پلیمر رو دقیقاً می‌دانند، مناسب است.

 

جدول ذیل طرح کلی از اثر افزایش MFI بر روی اکثر ویژگی‌های فیزیکی متداول خواص محصول نهایی را نشان می‌دهد.

1

 

کاربردهای نهایی پلی‌اتیلن (Polyethylene) از طریق بررسی MFI

2

کاربردهای نهایی پلی‌پروپیلن (Polypropylene) از طریق بررسی MFI

3


MFI نسبتاً به تغییرات توزیع وزن مولکولی غیر حساس است. اما MWD تأثیر عمیقی در رفتار ویسکوزیته برشی پایین دارد. از این رو MFI در چنین مواردی واقعاً نمی‌تواند ویسکوزیته برشی صفر را حتی با دقت قابل قبول پیش‌بینی کند. بنابراین روش مذکور می‌تواند شامل خطاهای حتی بیش‌تر از ۵۰% باشد. لذا پیش‌بینی ویسکوزیته برشی صفر از MFI باید با نهایت احتیاط انجام شود.

علت عدم ذکر MFI در داده‌برگ‌ (Data Sheet) پلیمرهایی که در حالت مذاب به شدت به رطوبت حساس هستند مثل پلی آمیدها، پلی‌اتیلن‌ترفتالات و… این است که معمولاً MFI این پلیمرها به دلیل شرایط محیط و این که میزان رطوبت از حالت تعادلی بیش‌تر یا کم‌تر باشد، امکان تغییر جرم مولکولی هست و تکرارپذیری قابل قبولی ندارد. معمولاً در این موارد از ویسکوزیته ذاتی (Inherent Viscosity, Intrinsic Viscosity) استفاده می‌شود.

لازم به ذکر است به جای مشخصه MFI که مختص پلاستیک‌هاست، برای PVC مشخصه‌ای به نام K-Value وجود دارد که با جرم مولکولی متناسب است و طبق یک جدول معین به ازای هر K-Value جرم مولکولی مشخص می‌شود. K-Value معیاری از جرم مولکولی PVC است و از میزان ویسکوزیته پلیمر حل شده در یک حلال به دست می‌آید. همچنین شاخص K-Value معیاری است از فرآیدپذیری PVC که از ۲۰ تا ۸۰ متغیر است و هر چه این مقدار بیش‌تر باشد، خواص بهتر و فرآیندپذیری ضعیف‌تر است. با افزایش K-Value، وزن مولکولی و ویسکوزیته PVC افزایش می‌یابد و فرآیندپذیری سخت‌تر می‌گردد. شاخص K-Value در اصل نشأت گرفته از ویسکوزیته ذاتی می‌باشد. عدد K-Value مربوط به ضریبی است که به ویسکوزیته ارتباط دارد و گرید PVC را مشخص می‌کند. در تست ویسکوزیته با روش آبلود این ضریب برای تعیین ویسکوزیته مورد نیاز است.

محدویت‌های آزمون MFI

  • این تست به علت تک نقطه‌ای بودن اطلاعات محدودی را در اختیار می‌گذارد.
  • محدوده دمایی آو: از ۵۰ تا ۴۰۰ درجه سانتی‌گراد
  • میزان بار پیستون: از ۵/۰ تا ۶/۲۱ کیلوگرم

 

همراهان عزیز می توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.

 info@fara-ps.com 📧

 

آزمون شعله پلیمرها- UL94- Glow Wire

جهت شناسایی ترموپلاستیک‌ها و ترکیبات ‌آن‌ها روش مستقیم (تماس مستقیم با شعله) که بر اساس استاندارد UL-94 انجام می‌گیرد و روش غیر مستقیم (تماس با یک سیم با دمای مشخص) که بر اساس استاندارد (IEC Glow Wire Test: International Electrical Commission) انجام می‌گیرد، به کار می‌رود.

UL-94

قابلیت اشتعال‌پذیری ترموپلاستیک‌های مورد استفاده در قطعات در دستگاه‌ها و لوازم بررسی می‌کند. آزمون احتراق UL94 عمدتاً بر اساس استانداردهای آزمون ۹۴HB احتراق افقی، ۹۴V-0، V-1،  V-2 آزمایش کوره‌های عمودی، HB-2، HF-1، HBF مواد فوم احتراق افقی، VTM-0، VTM-1،  VTM-2  مواد نازک آزمایشگاه احتراق عمودی و آزمون سوخت احتراق سیم انجام می‌شود.

آزمون سیم ملتهب (glow wire ignition test)

یکی از روش‌های بررسی و ارزیابی پایداری پلاستیک‌ها در برابر شعله و حرارت می‌باشد. آزمون Glow Wire حداقل دمای مورد نیاز جهت شعله‌وری یک قطعه پلاستیکی در تماس با سیم ملتهب را اندازه‌گیری می‌کند. در این آزمون، سیم ملتهب با نیروی ۱ نیوتنی به مدت ۳۰ ثانیه به داخل قطعه پلاستیک نفوذ کرده و رفتار قطعه پلاستیک مورد بررسی قرار می‌گیرد. در آزمون مذکور یک رشته سیم ملتهب که دارای دمای مشخص در رنج ۵۵۰ تا ۹۵۰ درجه سانتی‌گراد می‌باشد؛ تحت شرایط استاندارد در تماس با قطعه ترموپلاستیک قرار گرفته و رفتار سوختن قطعه مورد بررسی قرار می‌گیرد. بر اساس نوع کاربرد قطعات پلاستیکی دمای سیم ملتهب تغییر می‌کند و قطعه تحت شرایط استاندارد مورد ارزیابی قرار می‌گیرد.

DD

همراهان عزیز می توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.

 info@fara-ps.com 📧

🔎روش‌های پایه شناسایی ترموپلاستیک‌ها

برای تشخیص نوع پلاستیک‌ها روش‌های متعددی وجود دارد. از جمله روش‌های پایه و سریع می‌توان به بررسی شکل ظاهری، بررسی انحلال‌پذیری در حلال‌‌های شیمیایی، تعیین چگالی، تعیین نقطه ذوب، تعیین مقدار pH، آزمون پیرولیز، آزمون رنگ و آزمون شعله اشاره کرد.

بررسی شکل ظاهری:

منظور از شکل ظاهری بیش از هر چیز شفافیت و براقی (صافی)  ظاهری محصول می باشد. اصولاً تمام ترموپلاستیک‌هایی که بافت ساختمان مولکولی آن‌ها به شکل آمورف می باشد مانند PS و PC شفاف و بعضی تا حدودی رنگین (زرد رنگ) می‌باشند. عموماً براقیت سطوح محصولات ترموپلاستیک‌های آمورف نسبت به سایر ترموپلاستیک‌ها بیش‌تر می‌باشد.

بررسی انحلال‌پذیری در حلال‌‌های شیمیایی (Solubility):

تأثیرات مختلف حلال‌های شیمیایی بر روی مواد مختلف پلیمری، روش دیگری برای شناسایی نوع ترموپلاستیک می‌باشد. برای انجام این آزمایش کافی است تا مقداری از ترموپلاستیک مورد نظر را با مقداری از حلال مخصوص در یک لوله آزمایش مخلوط و جهت انحلا‌ل‌پذیری به آن زمان داده شود. حلال‌های شیمیایی می‌توانند پلیمر را کاملاً در خود حل کنند یا تأثیر ناچیزی بر آن داشته باشند و یا اینکه بر ماده پلیمری کاملاً بی‌اثر باشند. تأثیر ناچیز حلال شیمیایی بر پلیمر اغلب تأثیر سطحی است که نشانه آن کدری و چسبندگی سطح محصول می‌باشد. عموماً این حلال‌ها بر روی ترموپلاستیک‌هایی مانند پلی‌اتیلن (PE)، پلی‌پروپیلن (PP)، پلی‌‌آمید (PA) و پلی‌کربنات  (PC)بی‌اثرند و یا اینکه تأثیر خیلی کمی دارند. حلالیت نه تنها به اجزای شبکه تشکیل‌دهنده یک ترموپلاستیک بلکه به درجه پلیمرشدن، میزان شاخه‌ای بودن، شبکه‌ای بودن و ایزومری، مظم فضایی و بلورینگی بستگی دارد. مهم‌ترین سؤالاتی که در این آزمون باید مد نظر قرار گیرند عبارتند از: آیا پلیمر در حلال حل می‌شود؟ متورم می‌شود؟ محلول ویسکوز می‌باشد؟ تغییر رنگی در محلول ایجاد می‌شود؟ برای آزمون حلالیت حلال‌های زیر را مورد بررسی قرار می‌گیرند: آب، اتانول، متانول، ایزوپروپانول، اسید سولفوریک غلیظ، اسید استیک گلاسیال، محلول سود ۱ مولار، تولوئن، کرزول، اتیل استات، سیکلوهگزان، ۲،۱ -دی کلرواتان، متیلن‌کلراید، کلروفرم، تتراکلریدکربن، دی‌متیل و استون.

1

 

تعیین چگالی (Density):

یکی از شاخص‌های مهم برای شناسایی نوع ترموپلاستیک، تعیین چگالی ترموپلاستیک می باشد. تعیین چگالی توسط سه روش اختلاف حجم، اختلاف وزن (جرم) و روش غوطه‌وری یا تعلیق انجام می‌گردد. معمول‌ترین روش جهت مشخص کردن چگالی یک پلیمر، روش غوطه‌وری است. در این روش نمونه پلیمری در مایعی با چگالی معین غوطه‌ور می‌گردد. رفتار نمونه بر اساس این که چگالیش کم‌تر از مایع، برابر با مایع و بیش‌تر از مایع باشد؛ به صورت قرار گرفتن روی سطح مایع، معلق در داخل مایع و نشستن در کف ظرف متفاوت خواهد بود.

تعیین نقطه ذوب (Melting Point):

با گرم کردن تدریجی ترموپلاستیک در یک لوله آزمایش می‌توان نقطه ذوب ترموپلاستیک مورد نظر را به دست آورد. لازم به ذکر است ترموپلاست هایی وجود دارند که تجزیه شدنشان سریع‌تر از مرحله ذوب شدنشان است مانند PVC و یا اینکه قبل از ذوب شدن تبخیر می‌گردند مانند PMMA.

تعیین pH:

توسط آزمایش مذکور در بخش نقطه ذوب می‌توان مقدار pH یک ترموپلاستیک را تعیین کرد. به این صورت که با قرار دادن کاغذ اندیکاتور (Indikator) بر بالای لوله آزمایش و تأثیر گاز متصاعد شده از لوله بر آن که منجر به تغییر رنگ اندیکاتور می‌گردد، می‌توان مقدار pH محصول را مشخص کرد.

آزمون تجزیه حرارتی (پیرولیز) (Pyrolysis):

مقداری از ترموپلاستیک (متناسب با چگالی پلیمر) را در لوله آزمایش قرار داده و سپس در آن را با پنبه بسته و لوله آزمایش را روی شعله ملایم گرفته اثر بخارات حاصل از سوختن بر روی کاغذ pH، اسیدیته نمونه را مشخص می‌کند.

EE

آزمون رنگ (Color):

آزمون رنگ، بر اساس واکنش ترموپلاستیک با معرف است که منجر به تشکیل رنگ ناشی از تولید فرآورده می‌شود. واکنش‌های تشکیل رنگ همچنان مفیدترین آزمون برای شناسایی مشخصات ساختاری و گروه‌های عاملی حتی در آزمایشگاه‌هایی که دارای تجهیزات پیشرفته هستند، می‌باشند. از مزایای آزمون رنگ می‌توان به حساسیت، مهارت، صرفه اقتصادی، زمان، مکان و حداقل تجهیزات با کاربری آسان اشاره نمود.

آزمون شعله (Flame Test):

آزمون شعله را می‌توان جهت شناسایی ترموپلاستیک‌ها به کار برد. چراکه شعله تولیدی حاصل از سوختن ترموپلاستیک‌ها، مشخصه‌های مختلفی را بسته به ساختار ماده نشان می‌دهد. به منظور بررسی رفتار یک ترموپلاستیک در برابر شعله‌ کافی است تا مقدار کمی از نمونه را به کمک اسپاتول بر روی شعله ملایم چراغ بونزن قرار دهید. سوالاتی را که باید حین انجام آزمون شعله به آن توجه داشت: آیا نمونه شعله‌ور می‌شود؟ یا به تدریج و به آرامی می‌سوزد؟ آیا پس از حذف شعله، خاموش می‌شود یا به سوختن ادامه می‌دهد؟ آیا در اثر سوختن گاز آزاد می‌کند؟ گاز آزاد شده روی کاغذ pH مرطوب چه اثری دارد؟ شعله آن چه رنگی است؟ آیا دوده تشکیل می‌شود؟ بوی حاصل از سوختن چیست؟ آیا در حین سوختن قطرات کوچک تولید می‌کند؟ پس از خاموش کردن شعله بو و خاکستر ماده باقی‌مانده بررسی می‌شوند. در نهایت مشاهدات با اسناد علمی تطابق داده می‌شوند. جدول زیر بیان‌کننده خصوصیات پلیمرها در تماس با شعله می‌باشد.

 

3 4

جهت شناسایی ترموپلاستیک‌ها و ترکیبات ‌آن‌ها روش مستقیم (تماس مستقیم با شعله) که بر اساس استاندارد UL-94 انجام می‌گیرد و روش غیر مستقیم (تماس با یک سیم با دمای مشخص) که بر اساس استاندارد (IEC Glow Wire Test: International Electrical Commission) انجام می‌گیرد، به کار می‌رود. علاقه‌مندان به این مبحث می‌توانند در مقالات بعدی همراه ما باشند.

همراهان عزیز می توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.

 info@fara-ps.com 📧

🔎شناسایی پلاستیک ها بر اساس روش های پایه و اولیه

برای تشخیص نوع پلاستیک‌ها روش‌های متعددی وجود دارد. از جمله روش‌های پایه و سریع می‌توان به بررسی شکل ظاهری، بررسی انحلال‌پذیری در حلال‌‌های شیمیایی، تعیین چگالی، تعیین نقطه ذوب، تعیین مقدار pH، آزمون پیرولیز، آزمون رنگ و آزمون شعله اشاره کرد. اما در این بین روش سوزاندن از جمله روشهای آسان و قابل دسترس برای تشخیص اولیه نوع پلیمر می باشد.

نمودار زیر دسته بندی دقیقی از شناسایی پلیمرها بر اساس روش سوزاندن فراهم کرده است.

 

 

✒️ دانلود فایل به صورت PDF از طریق لینک امکان پذیر است.

 

همراهان عزیز می توانند جهت برقرای ارتباطات دوسویه، انتقال سوالات، نظرات و پیشنهادات سازنده خود از طریق پست الکترونیک زیر ما را یاری فرمایند.

 info@fara-ps.com 📧

Capture

✅ جدولی تناوبی ترموپلاستیک‌ها

ویژگی‌های متداول پلاستیک‌های دارای مصارف عمومی، مهندسی و فوق مهندسی و محدوده عمل‌کردی آن‌ها

ترموپلاستیک‌ها:

در مواد ترموپلاست زنجیره‌های پلیمر با نیروی ضعیف واندروالس کنار هم قرار گرفته‌اند. به این دلیل در اثر حرارت‌دهی این نیروها ضعیف شده و پلیمر به ماده‌ای نرم و انعطاف پذیر تبدیل می‌شود. در صورت افزایش بیش‌تر دما، ماده مذاب ویسکوز می‌شود. قطعات تولید شده از مواد ترموپلاستیک را می‌توان به دفعات خرد و دوباره مصرف نمود و شکل جدیدی به آن‌ها داد. البته این گونه مواد (ضایعات/آسیابی) هر بار که حرارت ببینند و مجدداً شکل بگیرند، مقداری از خواص مکانیکی آنها افت می‌کند. بهترین ویژگی ترموپلاستیک‌ها وابستگی آن‌ها به حرارت است که برای فرآیندپذیری آن‌ها بسیار اهمیت دارد. البته از طرفی نقطه ضعف هم محسوب می‌شود چرا که در محدوده دمایی خاصی کاربرد دارند. نمونه‌هایی از این مواد پلی‌اتیلن، پلی‌پروپیلن، پلی‌آمیدها، پلی‌کربنات و…

مواد ترموپلاستیک به دو دسته تقسیم می‌شوند:

آمورف: زنجیره‌های پلیمری این مواد به صورت غیر یکنواخت و نامنظم آرایش یافته‌اند و در محدوده وسیعی از دما متحرک هستند. مواد آمورف نقطه ذوب خاصی ندارند و با افزایش دما شروع به نرم شدن می‌کنند. لازم به ذکر است که فرضیه عدم وجود هیچ گونه نظم و بلورینگی در پلیمر آمورف صحیح نیست. پلیمر آمورف، پلیمری است که نظم بلورینگی از نوع long range order نداشته باشد. یعنی پلیمر آمورف می‌تواند نواحی پُر نظم داشته باشد ولی این نواحی باید به صورت short range order باشند.

کریستال: در برخی ترموپلاستیک ها به دلیل نظم ساختاری (کانفورماسیون و گانفیگوراسیون) زنجیرهای پلیمر می‌توانند کنار یک‌دیگر منظم شوند و ساختار نیمه بلوری را به وجود بیاورند. با رشد درصد بلورینگی تراکم ساختار زیاد شده و چگالی افزایش بالاتر خواهد بود.

چگالی بخش بلورین پلیمر از چگالی بخش آمورف آن‌ بیش‌تر می‌باشد. البته در این مورد استثناء نیز وجود دارد که می‌توان به (Poly(4-methyl-1-pentene و Syndiotactic Polystyrene اشاره کرد. دلیل این تعارض، فشردگی نامؤثر گروه‌های آویز حجیم در پلیمرهای مذکور است که سبب کاهش چگالی نواحی بلورین نسبت به نواحی آمورف می‌شود.

پلیمرهای آمورف شفاف اما پلیمرهای بلوری معمولاً مات و کدر هستند. هر چه اندازه بلورها بیش‌تر باشد تفرق نور بیش‌تر بوده و پلیمر کدرتر است. اگر اندازه بلورها ریز باشد می‌توان یک پلیمر بلورین شفاف داشت مانند پلی‌اتیلن.

پلیمرهای آمورف ترد و شکننده (Brittle) می‌باشند اما پلیمرهای نیمه بلوری ضربه‌پذیری خوبی دارند. یکی از راه‌های مقاوم‌سازی پلیمرها در برابر ضربه، چقرمه کردن (Toughening) آن‌هاست.

جهت دانلود فایل به صورت فایل PDF روی لینک زیر  کلیک کنید:

TI-Polymer-Periodic Table

(TI-Polymer-Periodic Table (Reduced