وضعیت ورود
درحال حاضر شما وارد سایت نشده اید.
آمار بازدیدکنندگان
  • کاربران حاضر: 0
  • بازدید امروز: 1,755
  • بازدید ماه: 73,320
  • بازدید سال: 911,850
  • کل بازدیدکنند‌گان: 197,205
قیمت روز

مدول الاستیک

معرفی نرم‌کننده زیستی (bio plasticizer) توسط شرکت Cargill

نرم‌کننده‌ها مواد آلی با قابلیت فراریت کم هستند که به ترکیبات پلیمری جهت ارتقاء انعطاف‌پذیری، کشش‌پذیری و فرآیندپذیری افزوده می‌شوند. آن‌ها جریان و گرمانرم‌شدگی (Thermoplasticity) مواد پلاستیک را از طریق کاهش ویسکوزیته مذاب پلیمر، دمای انتقال شیشه‌ای (Tg) دمای ذوب (Tm) و مدول الاستیک محصولات نهایی را بدون تغییر در ماهیت شیمیایی آن‌ها افزایش می‌دهند. نرم‌کننده‌ها به ویژه برای پلیمرهایی که در دمای اتاق به حالت شیشه‌ای هستند، استفاده می‌شوند. این پلیمرهای سخت به دلیل برهم‌کنش‌های قوی میان مولکول‌های نرم‌کننده و واحدهای زنجیر انعطاف‌پذیر می‌شوند که انتقال از حالت شکننده به چقرمه کم‌تر آن‌ها کاهش می‌دهد و محدوده دمایی برای رفتار حالت لاستیکی یا ویسکوالاستیک آن‌ها را بسط می‌دهند.

از ویژگی‌های نرم‌کننده‌ها این است که آن‌ها دمای ذوب، ویسکوزیته مذاب، دمای انتقال شیشه‌ای و مدول الاستیک پلیمر را  بدون تغییر در ماهیت شیمیایی آن‌ها کاهش می‌دهند. از لحاظ فنی، آن‌ها عمل‌کردهای متعدد انجام می‌دهند. آن‌ها به عنوان کمک‌‌فرآیند عمل می‌کنند، وارد برهم‌کنش فیزیکی با پلیمر می‌شوند و  این امکان را فراهم می‌کند تا مواد به صورت سفارشی یا تقریباً نزدیک به آن برای تأمین نیازهای ویژه‌ طراحی شوند. نرم‌کننده‌های تجاری معمولاً به شکل مایعات با ویسکوزیته کم تا زیاد و بسیار به ندرت به عنوان محصولات جامد تهیه می‌شوند. از آنجایی که ترموپلاستیک‌های کثیری به دمای فرآورش بالا نیاز دارند، نرم‌کننده‌هایی که برای برای چنین موادی استفاده می‌شوند، باید مقاومت گرمایی کافی جهت ممانعت در برابر تغییر رنگ، تخریب یا سرعت‌های تبخیر بیش‌ از حد در حین فرآورش داشته باشند. قابلیت کم تبخیر نیز برای کاربرد مورد نیاز است، جایی که مواد پلیمری در دماهای بالا برای مدت طولانی استفاده می‌شود. نرم‌کننده‌های معمولی که معرفی می‌شوند نیاز به فراریت کم است، برای مثال فتالات‌ها و آدیپات‌ها، در حالی که از الکل‌های آلیفاتیک C10-C13 و استرهای اسید تری‌ملتیک تهیه می‌شوند، استفاده می‌شود. برای کالاهایی که در معرض اثرات پیچیده هوازدگی قرار دارند، نه تنها قابلیت تبخیر، بلکه مقاومت در برابر نور، استخراج آب و حمله قارچی مورد نیاز هستند. یافتن نرم‌کننده یا ترکیب نرم‌کننده همیشه آسان نیست و اغلب باید توافقی صورت بگیرد.

مشکلات مهاجرت می‌تواند تحت شرایط نامساعد در محصولات چند لایه نظیر چرم‌های مصنوعی و فیلم‌هایی که باعث تخریب یا چسبناکی بیش از حد لایه‌ که در ابتدا حاوی نرم‌کننده نبودند، شوند. در چنین مواردی، یک نرم‌کننده پلیمری می‌تواند انتخاب صحیح باشد.

اشتعال‌پذیری می‌تواند مسأله دیگری در بسیاری از کاربردها باشد. در چنین مواردی، از استرهای فسفریک (به عنوان مثال فسفات تری‌کرزیل یا فسسفات تری‌کلرو اتیل) و پارافین‌های کلردارشده با مقدار کلر بالا استفاده می‌شوند. هر دو این گروه از نرم‌کننده‌ها محرک هستند و می‌توانند سبب مشکلات سلامتی در هنگام بلع یا جذب از طریق پوست شوند. بنابراین محافظت کافی هنگام دست زدن به آن‌ها باید به کار رود.

برای محصولات ساخته شده از پلیمرهای قطبی (پلی‌وینیل‌کلراید، آکریلونیتریل و کوپلیمرهایش) که در معرض دماهای پایین قرار دارند (معمولاً زیر ۴۰ درجه سانتی گراد یا زیر ۴۰ درجه فارنهایت)، نرم‌کننده‌های خاص، نظیر دی‌بوتیل‌فتالات، دی‌اکتیل‌فتالات و دی‌اکتیل‌آدیپات مناسب هستند. شکنندگی در دمای پایین با افزایش مقدار نرم‌کننده کاهش می‌یابد. بسته به پلیمر پایه، مقدار نرم‌کننده می‌تواند تا ۴۵% باشد. انواع مختلفی از نرم‌کننده‌ها وجود دارد که هر کدام با نوع خاصی از پلیمر سازگاری دارند که به روش زیر گروه‌بندی می‌شوند:

استرهای فتالیک، استرهای فسفریک، آدیپیک، آزلایک و استرهای سباسیک، استرهای سیتریک، استرهای تری‌ملیتیک، هیدروکربن‌های هالوژنه شده، هیدروکربن‌های (آلیفاتیک، نفتنیک و آروماتیک)، استرهای بنزوئیک، استرهای اسید چرب (اولئات‌‌ها، استئارات‌ها، ریسینولیت‌ها، پنتاریسرول، استرهای چرب، اپوکسید‌‌شده‌ها، پلی‌استرها (نرم‌‌کننده‌های پلیمری، تراکمی).

در این راستا گروه محصولات کشاورزی Cargill، نرم‌کننده زیستی Biovero مبتنی بر روغن سویا اپوکسید شده را معرفی کرده است که ادعا می‌کند می‌تواند جای‌گزینی را برای استفاده فعلی از نرم‌کننده‌های فسفات در طیف وسیعی از کاربردهای PVC فراهم کند. به گفته‌ سخن‌گوی شرکت Cargill، ماده  Biovero می‌تواند جای‌گزین تمام نرم‌کننده‌های فتالاتی و غیر فتالاتی شود. اگرچه محصولات Biovero قیمتی بالاتر از نرم‌کننده‌های فتالاتی و غیر فتالاتی دارند اما به دلیل راندمان بالا، مشتریان در استفاده از نرم‌کننده‌ صرفه جویی خواهند کرد که در نهایت هزینه از درآمد حاصله بیش‌تر نیست و منجر به صرفه‌جویی در دارایی کل می‌شود.

به گفته‌ Cargill تولید نرم‌کننده‌ جدید در اکتبر آغاز شد. ابتدا مشتریان آمریکای شمالی در زمینه کف‌پوش خانگی و تجاری هدف قرار گرفته‌اند اما شرکت قصد دارد هم‌زمان با تولیدش این محصول را در سطح جهانی عرضه کند. دولت‌ها و مصرف‌کنندگان به دنبال کاهش استفاده از فتالات‌ها به دلیل نگرانی‌های بالقوه سلامتی هستند. به طور کلی تقاضا برای محصولات PVC مورد استفاده در زیربنا در سطح جهانی گسترش می‌یابد. Kurtis Miller مدیر عامل شرکت کسب و کار  bioindustrial  اظهار داشت: افزایش قابل توجهی را در تولید محصولات گیاهی شاهد هستیم.

منبع خبر:

https://www.cargill.com/bioindustrial/biovero-plasticizers

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

کامپوزیت­ های پلی ­پروپیلن تقویت شده با الیاف شیشه

خواص مکانیکی کامپوزیت­ های پلی ­پروپیلن تقویت شده با الیاف شیشه

پلی پروپیلن (PP) به دلیل دارا بودن خواصی چون مقاومت در برابر خوردگی، فرآیندپذیری آسان و همچنین هزینه­ کم، جز پرکاربردترین پلاستیک ها به شمار می ­رود. با این­ حال، عمل کرد مکانیکی نسبتاً ضعیف PP کاربرد این پلیمر را در بسیاری از حوزه­ های مهندسی مانند خودرو سازی محدود کرده است. به همین دلیل، امروزه تولید و کاربرد کامپوزیت ­های پلیمری تقویت شده با الیاف (FRP) به دلیل بهبود قابل توجه خواص مکانیکی نسبت به هزینه­ تولیدشان، در بسیاری از حوزه­ ها در حال توسعه است. تقویت کنندگی با الیاف شیشه، کارآمدترین و اقتصادی­ ترین روش برای بهبود عمل کرد مکانیکی PP است. به دلیل قابلیت طراحی بالا و سهولت فرآیند قالب گیری، الیاف شیشه در ماتریس PP مورد توجه بسیاری از صنایع مختلف مانند خودروسازان قرار گرفته است. پلی پروپیلن حاوی الیاف شیشه از ۱۰% الی ۴۰% به ویژه در حوزه قطعات خودرو و لوازم خانگی به کار برده می­ شود. از کاربردهای اصلی این محصول می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • خودروسازی
  • لوازم ساختمانی
  • لوازم خانگی
  • لوازم اداری
  • لوازم الکترونیکی
  • قطعات با استحکام بالا و…

E-glass و S-glass متداول­ ترین الیاف مورد استفاده در صنعت پلاستیک­ های تقویت شده هستند الیاف شیشه نوع E کمترین هزینه را در بین تمام الیاف تقویت کننده تجاری دارند، که همین امر موجب استفاده گسترده از آن ها در صنعت پلاستیک تقویت شده با الیاف شده است. الیاف شیشه نوع S که در اصل برای اجزای هواپیما و محفظه موشک به کار برده می ­شود، بالاترین مقاومت کششی را در بین تمام الیاف مورد استفاده داراست. با این حال، تفاوت ترکیب و هزینه ساخت بالاتر، آن را گران تر از E-glass کرده است. 

پلی ­پروپیلن معمولاً با الیاف کوتاه شیشه (GF) تقویت می­ شود تا خواصی مانند سفتی (مدول الاستیک)، استحکام کششی، چقرمگی، مقاومت شیمیایی، و دمای اعوجاج حرارتی ­شان در مقایسه با نمونه ­های تقویت نشده بهبود یابد. میزان بهبود این خواص به خواص مکانیکی الیاف، توزیع اندازه­ طول الیاف، مقدار لیف مورد استفاده،  جهت گیری آن ­ها در ماتریس، میزان تنش بین سطحی بین لیف و ماتریس، و خواص مکانیکی ماتریس بستگی دارد.

با این حال، معمولاً چسبندگی ضعیف الیاف به ماتریس منجر به تضعیف خواص کامپوزیت حاصل می­ شود. به همین دلیل، در پلی­ پروپیلن تقویت شده با GF، که ماتریس یک پلی­ الفین غیر قطبی است، بهتر است از یک سازگارکننده­ عامل­ دار شده­ پلی­ الفینی برای تقویت کارآمد خواص مکانیکی کامپوزیت استفاده شود. در کامپوزیت­ های پلی ­پروپیلن تقویت شده با الیاف شیشه (PPGF) معمولاً از پلی­ پروپیلن عامل­ دار شده با مالئیک انیدرید (PP-g-MA) به عنوان سازگار کننده­ بین سطحی به منظور تقویت چسبندگی بین الیاف و ماتریس استفاده می­ شود.

در این مقاله به بررسی تأثیر عوامل مختلف بر بهبود خواص مکانیکی کامپوزیت­ های تقویت شده پرداخته شده است.

  • توزیع طول الیاف: طول الیاف به شدت بر خواص نهایی کامپوزیت تأثیر دارد و الیاف شیشه نیز در طول فرآیند ذوب می ­توانند دچار شکستگی شوند. بنابراین فرایندهای اکستروژن و تزریق بر طول الیاف و توزیع طول آن­ ها اثرگذار هستند. در اصل الیاف شیشه در طول فرایند کامپاندینگ گرانول­ های کامپوزیتی دچار یک شکست اولیه شده و سپس در اثر میدان ­های برشی و فشاری در حین فرآیند تزریق شکست ثانویه رخ خواهد داد. نتایج تحقیقات حاکی از آن است که در مقایسه کامپوزیت ­های حاوی سازگارکننده و فاقد آن، در مقدار مساوی الیاف شیشه، طول الیاف در کامپوزیت ­های حاوی سازگارکننده بیش تر، و پراکندگی اندازه­ الیاف نیز باریک ­تر است. که دلیل این امر، استحکام بیشتر فصل مشترک لیف-ماتریس است که منجر به شکست کم تر الیاف در طول فرایند ذوب کردن می­ شود.
  • آرایش یافتگی الیاف: الیاف در ترموپلاستیک ­های پر شده معمولاً در جهت جریان دچار آرایش یافتگی خواهند شد و در نتیجه کامپوزیت ­های حاصل موادی ناهمسان گرد هستند. آرایش یافتگی الیاف پارامتر مهمی است که بر رفتار ترمومکانیکی کامپوزیت­ ها به شدت تأثیرگذار است. معمولاً در آرایش یافتگی در راستای موازی با جهت جریان استحکام و عمل کرد بهتری را شاهد خواهیم بود. هم­چنین نتایج مطالعات نشان داده که استفاده از سازگارکننده­ در کامپوزیت­ های PP/شیشه بر میزان جهت­ گیری الیاف مؤثر و باعث افزایش آن خواهد شد.
  • سازگار کننده: سازگار کننده در کامپوزیت PP/شیشه با افزایش استحکام فصل مشترک لیف/ماتریس، باعث افزایش استحکام ضربه، استحکام خمشی، افزایش تنش و کرنش failure، و بهبود خواص تریبولوژیکی خواهد شد. همچنین با اضافه کردن ۴۰% الیاف شیشه به پلی پروپیلن، ضریب انبساط حرارتی آن تا نصف کاهش می یابد، و هنگامی که از ۳۰% الیاف شیشه  در کنار پلی پروپیلن استفاده شود مقاومت کششی تا ۱۸۰% افزایش می­ یابد.

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