وضعیت ورود
درحال حاضر شما وارد سایت نشده اید.
آمار بازدیدکنندگان
  • کاربران حاضر: 0
  • بازدید امروز: 638
  • بازدید ماه: 33,037
  • بازدید سال: 260,736
  • کل بازدیدکنند‌گان: 127,188
قیمت روز

کربنات کلسیم

راهنمای جامع بهبود دهنده های چسبندگی (Adhesion Promoter) در پلیمرها

رزین­ ها و کامپوزیت­ های پلیمری معمولاً انرژی سطحی پایینی داشته و فاقد گروه ­های عاملی قطبی هستند، و در نتیجه به طور ذاتی خواص چسبندگی ضعیفی دارند. بنابراین، به منظور بهبود چسبندگی پلیمرها با دیگر اجزای یک آمیزه، اعم از پرکننده­ یشان و یا حتی پلیمرهای دیگر موجود در ترکیب، موادی تحت عنوان بهبوددهنده ­های چسبندگی به آن­ها اضافه می ­شوند. بهبوددهنده ­ها دارای گروه ­های عاملی فعال هستند که به افزایش چسبندگی/امتزاج­ پذیری دو جز ناسازگار کمک می­ کنند. سیلان ­ها، ترکیبات آلی فلزی، و بهبوددهنده ­های پلیمری، مثال­ هایی از بهبوددهنده­ های چسبندگی هستند.

-چگونه می ­توان چسبندگی پلیمرها را بهبود بخشید؟ زمانی که پلیمرها را با دیگر اجزا مخلوط می­ کنیم، که این جز دیگر می­ تواند فیلر و یا حتی پلیمر دیگری باشد، این دو، یا این چند جز، الزاماً شبیه یکدیگر نیستند. در بیش تر موارد، شاهد چسبندگی ضعیف و یا عدم چسبندگی و یا حتی یک نیروی دافعه بین اجزا خواهیم بود. درست مانند مخلوط آب و روغن که بدون وجود هم­زن اجزاء از هم جدا خواهند شد. در دنیای پلیمر می­توان مخلوط PE و PA را مثال زد. به منظور رفع این مشکل و کمک به چسبندگی اجزا می­ توان از بهبوددهنده­ های چسبندگی استفاده کرد. بهبوددهنده­ هایی که کار با آن­ها راحت است، بهبوددهنده ­های پلیمری هستند که می ­توان از آن­ها تحت عنوان سازگارکننده (compatibilizer) و یا عامل اتصال ­دهنده یا عامل جفت­ کننده (coupling agent) یاد کرد. این مواد به عنوان عوامل فعال سطحی (surfactant) عمل می ­کنند. بر اساس نوع عمل کرد، بهبوددهنده ­های چسبندگی به دو دسته تقسیم می­ شوند:

زمانی که بهبوددهنده ­های چسبندگی به منظور افزایش امتزاج­ پذیری دو پلیمر ناسازگار مورد استفاده قرار گیرند، به آن­ها سازگارکننده گفته می ­شود. زمانی که بهبوددهنده­ های چسبندگی به منظور ایجاد چسبندگی بین یک سیستم پلیمری و یک فیلر به ­کار بسته شوند، به آن­ها عامل جفت ­کننده یا عامل اتصال گفته می ­شود. بسته به اینکه بهبوددهنده ­های چسبندگی دارای گروه عاملی باشند که آن­ها را قادر به واکنش با اجزای موجود در آمیزه­ مد نظر کند یا نه، می ­توانند فعال یا غیر فعال باشند.

AZ

هدف این است که بهبوددهنده­ی چسبندگی در سطح مشترک عمل کرده و چسبندگی بین دو لایه را از طریق کاهش کشش سطحی افزایش دهد.

AZ

-سازوکار عملکرد عامل جفت­ کننده یا اتصال ­دهنده

یک عامل جفت ­کننده یا بهتر است بگوییم یک عامل اتصال­دهنده­ پلیمری، پلیمری است که یک پرکننده غیرآلی را به یک ماتریس پلیمری متصل می­ کند.

پرکننده ­های متداول عبارتند از:

  • کربنات کلسیم
  • الیاف شیشه
  • تالک، یا
  • تأخیراندازهای شعله مانند ATH (آلومینیوم تری­هیدرات) یا Mg(OH2) (منیزیم هیدروکساید)

هدف از افزودن مواد پرکننده عبارتند از:

  • کاهش قیمت پلیمر (CaCO3,Talc)
  • افزایش چقرمگی و یا سفتی پلیمر (الیاف شیشه، CaCO3)
  • ایجاد تاخیر در شعله( Mg(OH2),ATH)

در هر صورت، افزودن پرکننده باعث کاهش ازدیاد طول در هنگام شکست، کاهش انعطاف پذیری، و در بسیاری از موارد کاهش چقرمگی پلیمر می ­شود چراکه پرکننده­ ها به مقدار بسیار زیادی در ترکیب وجود خواهند داشت. (به عنوان مثال ATH؛ ۲۰٪ پلیمر، ۸۰٪ پرکننده).

دلیل این امر این است که در اکثر موارد، پرکننده­ ها با پلیمرها سازگار نیستند، این بدان معنی است که پرکننده­ ها پلیمرها را خیلی دوست ندارند و حتی آن­ها را دفع می ­کنند. 

به منظور غلبه بر مشکلات ناشی افزودن مواد پرکننده، از عوامل اتصال ­دهنده جهت کاهش دافعه­ بین پلیمرها و مواد پرکننده استفاده می ­شود. در نتیجه پلیمر، پرکننده را بیشتر دوست خواهد داشت، پرکننده بهتر به ماتریس پلیمری می­ چسبد و خصوصیات مخلوط نهایی (مانند ازدیاد طول، انعطاف پذیری، و حلالیت پرکننده در پلیمر) افزایش می ­یابد.

ax

این عوامل اتصال­دهنده باید از یک سمت با پلیمر سازگار باشند، (در حالت ایده­ آل، آن ها باید شیمی مشابه پلیمر را دارا باشند.) و از طرف دیگر، آنها باید واکنش/برهم ­کنش یا چسبندگی بهتری با پرکننده داشته باشند.

axs

-عوامل جفت­ کننده­ سیلانی دارای گروه عاملی آلی

سیلان­ های دارای گروه عاملی آلی بیش از ۵۰ سال پیش به عنوان عوامل اتصال دهنده­ فایبرگلاس معرفی شدند. آنها متعاقباً در اصلاح مواد پرکننده­ معدنی به ­کار رفته و به همان اندازه موفق بوده ­اند. از دلایل موفقیت آنها می­ توان به توانایی­شان در واکنش با طیف گسترده­ای از پرکننده ­ها و رزین­ ها اشاره کرد. این جفت­ کننده­ ها را می ­توان به صورتی که به سرعت قابل پراکنش باشند، تولید کرد. در جفت­ کننده ­های سیلانی دارای گروه عاملی آلی، عوامل فعال به شکل پایدار به اتم­ های سیلیکون، که از هر دو جنبه­ سمیت و ایجاد تخریب در پلیمر بی­خطر هستند، متصل شده ­اند.

ساختار عمومی سیلان­ ها به این شکل است:

Y-R-Si-X3

که در آن،

  • X یک گروه آلکوکسی قابل هیدرولیز (متوکسی، اتوکسی، یا استوکسی) است و
  • Y یک گروه عاملی آلی (آمینو، وینیل، اپوکسی، متاکریل، و …) است که توسط یک پل آلکیلی، R، به سیلیکون متصل شده است.

گروه­ های آلکوکسی با گروه­ های سطحی بسیاری از مواد پرکننده­ معدنی واکنش می­ دهند. آنها ابتدا با آب واکنش داده و سیلان­تری­ال تولید و الکل را به عنوان محصول جانبی آزاد می­ کنند. سپس گروه­ های سیلانول با گروه­ های اکسید یا هیدروکسیل روی سطح پرکننده متراکم می­ شوند. زنجیره­ های سیلوکسان مجاور می ­توانند باز هم ایجاد برهم­ کنش کرده و یک لایه­ پلی سیلوکسان در سطح ایجاد کنند.

as

اتصال یک سیلان متداول (گاما-آمینوپروپیل­تری­متوکسی­سیلان) به یک سطح سیلیکونی

سیلان­ ها برای ایجاد واکنش، به محل­ های فعال، ترجیحاً گروه­ های هیدروکسیل، روی سطح پرکننده نیاز دارند. بنابراین می­ توان از آن­ها برای اصلاح این موارد استفاده کرد:

  • فیلرهای نوع سیلیکاتی
  • اکسیدها و هیدروکسیدهای فلزی غیرآلی

موادی که توسط این جفت ­دهنده ها با موفقیت اصلاح شده ­اند شامل:

  • ATH
  • آلومینا
  • اکسید کروم
  • الیاف و پودر شیشه
  • هیدروکسیدهای منیزیم
  • میکا
  • چوب معدنی
  • رنگدانه ­های اکسیدی
  • مواد معدنی مثل کوارتز، سیلیکا، تالک، تیتانیوم دی­اکساید، ورمیکولیت، و ولاستونیت
  • رس آبدار و خشک
  • تیتانیوم دی­اکساید

هستند.

بااین ­حال، سیلان ­ها به میزان چشم ­گیری با کربنات کلسیم و یا با سولفات باریم، دوده یا ترکیبات بور برهم ­کنش نداشته و نمی­ توانند به عنوان عوامل اتصال­دهنده برای این مواد پرکننده استفاده شوند.

این مواد هنگامی که به فصل مشترک پرکننده متصل می ­شوند، جز فعال Y می ­تواند از طریق یک واکنش شیمیایی (پیوندزنی (grafting)، افزایشی، جاینشینی) با گروه­ های فعال بر روی پلیمر، و/یا از طریق برهم­ کنش ­های فیزیکی-شیمیایی، به ماتریس پلیمر پیوند بخورد. گروه­ های Y در جهت به حداکثر رساندن سازگاری با فرمولاسیون­ های رزین انتخاب می­ شوند.

به عنوان مثال:

  • سیلان­ های با گروه عاملی متاکریلات بیشتر برای پلی­ استرهای غیر اشباع استفاده می ­شوند.
  • در حالی که سیلان­ های دارای گروه عاملی آمینی به طور گسترده ­ای در پلی ­آمیدها و پلی ­کربنات­ ها، هم­چنین اپوکسی­ ها، یورتان­ ها و سایر سیستم ­ها قابل استفاده هستند.

به طور کلی، سیلان­ ها از عوامل اتصال بسیار مؤثر برای ترموپلاستیک­ های قطبی، ترموست ­ها و لاستیک­ ها هستند اما با پلیمرهای غیرقطبی مانند پلی ­الفین­ ها برهم­کنش جزئی دارند. با این­حال­، از سیلان ­ها بعضاً به عنوان اصلاح کننده­ سطح فیلر در PP و PE استفاده می ­شود که باعث بهبود پراکنش و کاهش جذب آب می­ شود.

AC

عوامل جفت­کننده­ سیلانی پیوندی قوی، پایدار، و مقاوم در برابر آب و مواد شیمیایی، بین پرکننده و رزین ایجاد می ­کنند، که در حالت بدون جفت­ کننده تنها به طور ضعیفی با هم برهم­ کنش خواهند داشت.

-مزایای اصلاح سطح توسط سیلان­ ها:

  • پیوند قوی با ماتریس که عموماً مزایای زیر را در پی خواهد داشت:
  • ارتقای خواص مکانیکی و الکتریکی
  • کاهش shrinkage
  • افزایش مقاومت به شرایط آب و هوایی
  • کاهش و یا حذف نواقص سطحی یا داخلی
  • فراهم آوردن یک ترکیب ارزان و با خصوصیات فیزیکی معمولاً معادل یا برتر از رزین پایه
  • امکان افزودن مقادیر بیش تری از فیلر
  • ایجاد مزایایی مانند پراکنش بهبود یافته، خیس شدن بهتر فیلر توسط رزین، و هم­چنین، ویژگی­ های رئولوژیکی (جریان) بهتر در هنگام اختلاط و قالب­گیری

عوامل جفت ­کننده­ تیتاناتی دارای گروه عاملی آلی

ارگانوتیتانات­ ها توانسته ­اند بر بسیاری از محدودیت­ های سیلان­ ها به عنوان عامل اتصال­ دهنده برای پرکننده ­ها غلبه کنند. آن­ها مانند سیلان­ ها دارای چهار گروه عاملی هستند، اما برخلاف سیلان­ ها که فقط یک گروه آلی آویزان Y دارند، تیتانات­ ها دارای سه گروه هستند.

علاوه بر این، ساز و کار اتصال آنها به سطوح غیرآلی متفاوت است، و هم­چنین برای کربنات­ ها، کربن سیاه، و سایر پرکننده­هایی که به سیلان ­ها پاسخ نمی­ دهند مناسب هستند.

این جفت­ کننده ­ها علاوه بر تأثیر بر افزایش پراکنش پرکننده و بهبود خواص و فرآیندپذیری ترکیب همانند سیلان­ ها، هم­چنین به عنوان:

  • نرم­ کننده که باعث تسهیل در افزودن مقادیر بیشتر فیلر می­ شود و
  • کاتالیست برای بسیاری از واکنش ­ها در ماتریس پلیمری

عمل می­ کنند.

هزینه­ اصلاح با تیتانات ­ها در همان حد سیلان­ ها است.

ساختار عمومی تیتانات­ ها به صورت زیر است:

XO-Ti-(OY)3

که در آن:

  • XO- می­تواند یک گروه مونو آلکوکسی یا نئو­آلکوکسی باشد که قادر به واکنش با بستر غیر آلی بوده و
  • -OY بخش فعال آلی است.

بخش Y به طور معمول می­ تواند شامل چندین گروه مختلف برای ایجاد برهم­کنش با:

  • ترموپلاستیک ­های قطبی و غیرقطبی (به عنوان مثال بنزیل و یا بوتیل) و ترموست ­ها (به عنوان مثال آمینو و یا متاکریل)
  • و هم­چنین گروه­ های چسباننده (binder) مانند پیروفسفات یا کربوکسیل که می ­توانند عملکردهای اضافی را به کامپوزیت ببخشند، است.

برخلاف سیلان­ه ها، این مواد برای واکنش به آب نیاز ندارند.

تیتانات­ ها به چند دسته تقسیم می­شوند:

  • تیتانات­ های مونوآلکوکسی (مانند ایزوپروپوکسی)
  • تیتانات­ های نئوآلکوکسی
  • کی­لیت (chelate) برای پایداری بیشتر در محیط­ های مرطوب

این مواد در فرم­ های پودر، گرانول، و مایع موجود هستند.

در مقایسه با مونوآلکوکسی­ ها، تیتانات­ های نئوآلکوکسی ساختاری پیچیده ­تر اما از نظر حرارتی پایدارتر دارند. آنها برای کاربردهای در درجه حرارت­ های بالا (بالاتر از ۲۰۰ درجه سانتیگراد در غیاب آب) مانند افزودن درجا در هنگام آمیزه­ سازی ترموپلاستیک ­ها و تولید کامپوزیت­ های یورتان ساخته شده ­اند. آنها از طریق یک سازوکار کئوردیناسیونی با پروتون­ های آزاد روی سطح پرکننده واکنش نشان می­ دهند و هیچ محصول جانبی ایجاد نمی­ کنند.

پروتون­ های آزاد، برخلاف گروه­ های هیدروکسیل مورد نیاز برای واکنش سیلان، تقریباً در همه­ ذرات سه بعدی وجود دارند، که همین عامل تیتانات­ ها را به طور گسترده­­ تری واکنش ­پذیر می­ سازد.

واکنش با پروتون­ های آزاد، یک لایه­ تک­ مولکولی آلی در سطح معدنی ایجاد می ­کند -در مقایسه با لایه­ های چندمولکولی که در اثر استفاده از سایر   عوامل اتصال ­دهنده ایجاد می ­شوند- که در ترکیب با ساختار شیمیایی تیتانات ­ها، اصلاحات جدیدی را در انرژی سطحی بستر و برهم­ کنش­های فاز پلیمر ایجاد می ­کند.

در مقایسه با سیلان­ ها، تیتانات­ ها:

  • برای کربنات­ ها، دوده و سایر مواد پرکننده موثر هستند (در این موارد سیلان­ ها هیچ واکنش مفیدی ندارند).
  • هم­چنین می ­توانند با پلی ­پروپیلن (و سایر پلی ­الفین­ ها) و پی­وی­سی پیوند برقرار کنند (سیلان­ ها برهم­کنش کمی با پلی­الفین­ ها نشان می­ دهند).
  • هیچ ­گونه منعی از لحاظ قیمت و مسئله­ غیر معمولی در استفاده ندارند.

واکنش­ پذیری پیوند TiO در برخی مواد می ­تواند باعث ایجاد مشکل از جمله تغییر رنگ در حضور فنول ­ها شود، اما به نظر می­رسد این عیب با جنبه ­های مثبت تیتانات­ ها به عنوان عوامل اتصال جبران شود.

عوامل اتصال­ دهنده­ زیرکوناتی دارای گروه عاملی آلی

ساختار شیمیایی و کاربردهای زیرکونات­ های آلکوکسی کاملاً مشابه با تیتانات­ های آلکوکسی است.

برخلاف تیتانات­ ها، نه در حضور فنل تغییر رنگ می­ دهند (به استثنای نیتروفنول­ ها) و نه اینکه با آمین­ های استتار شده (HALS) برهم­کنش دارند. در پلاستیک­ های پر نشده، آنها اغلب پایداری در برابر اشعه­ UV را در مقایسه با تیتانات­ها، بهبود می­ بخشند و انواع نئوآلکوکسی می­ توانند فرصت ­های جدیدی را برای اتصال پلیمرهای فلورین به لایه­ های فلزی فراهم کنند. گرچه هزینه­ تولید زیرکونات­ها از زمان معرفی آنها در سال ۱۹۸۶ به میزان قابل توجهی کاهش یافته است، اما قیمت آنها هنوز هم تقریباً دو برابر تیتانات­ ها است.

عوامل اتصال­ دهنده­ فلزی دارای گروه آلی که اخیرا تولید شده ­اند، آلومینات­ ها و زیرکوآلومینات ­ها هستند. این مواد اساساً مشابه سیلان­ ها و تیتانات­ ها هستند و در کاربردهای بسیار تخصصی کاربرد محدودی یافته ­اند.

پلیمرهای عامل­ دار شده

پلیمرهای عامل­ دار شده جدیدترین دسته از عوامل اتصال ­دهنده هستند.

در اینجا مفهوم اتصال­دهندگی داشتن گروه­های فعال بر روی مولکول­ های:

  • پلیمر میزبان و یا
  • پلیمر دیگر که با پلیمر میزبان سازگار شده است،

می­ باشد.

مشکل موجود در زمینه­ استفاده از پلیمرهای عامل­ دار شده، تولید پلیمرهای دارای گروه ­های عاملی مؤثر است. این موضوع تا حدی به دلیل استفاده­ وسیع از مواد پرکننده­ی سیلیسی در مواد کامپوزیتی است. این مواد به طور مؤثری با الکوکسی سیلان­ها پیوند برقرار می ­کنند، اما وارد کردن گروه­های مذکور در زنجیره ­های پلیمری کاری دشوار و پرهزینه است.

پلیمرهای دارای گروه عاملی اسیدی آسان­ ترین پلیمرهای این دسته از نظر تولیدند، به ویژه آنهایی که دارای گروه ­های انیدرید پیوند خورده یا کوپلیمر شده هستند. به عنوان مثال:

  • پلی ­اتیلن یا پلی­ پروپیلن­ های کربوکسیله شده
  • پلی­ بوتادی­ان ­های مالئیکه شده (Maleinized polybutadienes)

همه این موارد محصولات تجاری هستند که در برخی کاربردها در مواد کامپوزیتی پر شده استفاده می­ شوند. محدودیت اصلی افزودنی­ های دارای گروه عاملی اسیدی این است که بیش ترین تأثیر را در لایه­ های آمفوتری (دارای هر دو خصلت اسیدی و بازی) دارند، در حالی که اکثر بسترهایی که به عامل اتصال ­دهنده­ احتیاج دارند دارای ماهیتی سیلیسی هستند و معمولاً این نوع اتصال ­دهنده ­ها پاسخ­گوی آن­ها نیستند. یک راه برای رفع این مشکل این است که پرکننده­ سیلیسی را ابتدا با یک آمینوسیلان اصلاح کنند، سپس این امکان برای پرکننده فراهم می ­شود که  با پلیمر دارای گروه عاملی اسیدی  واکنش داده و یک پیوند آمیدی ایجاد کند.

پلی­ بوتادین های عامل­دارشده-در پلی بوتادین­ های عامل­دارشده، گروه­ های غیراشباع می ­توانند در فرآیند­های ایجاد اتصال عرضی با الاستومرها و پلیمرهای مختلف مانند پلی­(متیل­ متاکریلات) شرکت کنند. عاملیت بستر معمولاً انیدرید اسید گرفت شده (عمدتاً مالئیک انیدرید)،تا ۲۵ درصد وزنی، است.

پلی­ بوتادین ­های مالئیکه (MPDB) عمدتاً به همراه کربنات­ کلسیم در الاستومرها استفاده می ­شوند. پلی­ بوتادین ­ها را می­ توان با استفاده از گروه ­های آلکوکسی ­سیلیس برای استفاده با شیشه، رس­ها و سیلیس ­ها نیز عامل ­دار کرد.

پلی­الفین­ های عامل­دارشده-در مورد پلی الفین­ های عامل­دار شده، پذیرفته شده است  که اتصال به توده­ ماتریس پلیمر توسط گره­ خوردگی یا کو-کریستالیزاسیون حاصل می ­شود. PP، PE و EVA عامل­دار شده با اسید و انیدرید فرم ­های موجود پلی­ الفین ­های عامل­ دار شده هستند.

کاربرد اصلی این مواد همراه با الیاف شیشه (و آمینوسیلان ­ها) و میکا در کامپوزیت ­های پایه پلی­ الفین است. این محصولات هم­چنین با سطح تالک و پرکننده­ های سلولزی نیز واکنش نشان می ­دهند.

ساز و کار سازگارسازی پلیمرهای امتزاج ­ناپذیر

اصل کلی در سازگارسازی، کاهش انرژی سطحی بین دو پلیمر برای افزایش چسبندگی و هم­چنین کمک به پراکنش آن­ها است. به طور کلی، افزودن سازگارکننده ­ها هم­چنین باعث پراکنش دقیق ­تر، مورفولوژی­ های منظم و پایدارتر می­ شود.

سازگارکننده­ ها را می­ توان به سه دسته تقسیم کرد:

  • کوپلیمرهای بلوکی (واکنش­ ناپذیر)
  • کوپلیمرهای عامل­دار فعال
  • کوپلیمرهای قطبی غیرفعال (دارای برهم­کنش ­های خاص)

سازگارسازی به استفاده از کوپلیمرهای بلوکی

اصل سازگارسازی توسط کوپلیمرهای بلوکی یا پیوندی در شکل زیر نشان داده شده است. سازگارکننده در واقع مانند یک “سورفاکتانت” عمل کرده و ترجیحاً برای کاهش کشش سطحی در سطح مشترک مهاجرت می ­کند. بلوک­ های قرمز با پلیمر A (ماتریس) و بلوک ­های آبی با پلیمر B (فاز پراکنده) سازگار هستند. در نتیجه­ این فرآیند، چسبندگی بین سطحی بهتر و نیز پراکنش بهتری خواهیم داشت.

re

سازگارسازی با استفاده از یک کوپلیمر بلوکی

کوپلیمرهای بلوکی مانند یک ماده­ فعال سطحی (سورفاکتانت)، تمایل به ایجاد مایسل دارند. میزان سازگارکننده به طور کلی زیاد (گاهی بیش از ۵٪) است.

علاوه بر این، برای همه­ پلیمرها، کوپلیمرهای بلوکی زیادی به صورت تجاری وجود ندارند و این سازگارکننده ­ها به طور کلی دارای قیمت بالایی هستند.

سازگارسازی با استفاده از کوپلیمرهای دارای گروه عاملی فعال

اصل حاکم بر عمل کرد این دسته از سازگارکننده ­ها، واکنش در فصل مشترک برای ایجاد یک کوپلیمر بلوکی پیوند خورده به صورت درجا از طریق واکنش بین گروه­های عاملی پلیمرهای مختلف است. کوپلیمر دارای گروه عاملی، در ماتریس  امتزاج­ پذیر است و می­ تواند با گروه­ های عاملی فاز پراکنده واکنش دهد.

zx

سازوکار عملکرد گروه­های عاملی

مزایای این گروه از سازگارکننده ­ها عبارتند از:

  • تنظیم میزان واکنش پذیری
  • بازدهی بالا
  • قیمت کمتر نسبت به کوپلیمرهای بلوکی

پلیمرهای maleated

مونومر فعال در اینجا به طور کلی مالئیک انیدرید است. پلیمرهای Maleated از گسترده ­ترین خانواده پلیمرهای دارای گروه عاملی شناخته شده هستند که به عنوان سازگارکننده و بهبوددهنده ­چسبندگی استفاده می ­شوند. آنها را می ­توان مستقیماً از طریق پلیمریزاسیون یا به وسیله­ اصلاح در هنگام آمیزه­ سازی تهیه کرد.

گروه­ های انیدرید می­ توانند با گروه­ های آمین، گروه­ های اپوکسی، و نیز گروه­ های الکلی واکنش نشان دهند. شکل زیر نمونه­ای از واکنش بین یک پلیمر maleated و گروه ­های انتهایی -NH2 پلی­ آمیدها یا نایلون۶،۶ را به منظور سازگاری آمیزه PA/ پلی­الفین، نشان می ­دهد.

ka

رزین ­های maleated هم­چنین به منظور:

  • افزایش چسبندگی پلاستیک ­ها به فلز
  • بهبود چسبندگی بین پلیمر و فیلرها (مانند ATH، میکا، و چوب)
  • بهبود چسبندگی بین پلیمر و الیاف شیشه در ترموپلاستیک­ ها و کامپوزیت­ ها و
  • اصلاح ضربه

مورد استفاده قرار می­ گیرند.

 

پلیمرهای اپوکسیدشده

پلیمرهای اپوکسیدشده نیز به صورت تجاری موجود هستند. به طور کلی، آنها توسط گلیسیدیل متاکریلات اصلاح می­ شوند. و با NH2، انیدرید، اسید، و گروه­ های الکلی بسیار واکنش پذیر هستند. پلیمرهای اپوکسیدشده برای سازگاری پلی­ استرها (PET ، PBT) و پلیمرهای الفینی یا الاستومرها طبق سازوکار شکل زیر، پیشنهاد می­ شوند.

Untitled

سازگارسازی به وسیله­ کوپلیمرهای قطبی غیرفعال

سازگارسازی در این گروه، بر اساس کاهش کشش سطحی و افزایش چسبندگی با ایجاد یک برهم­کنش قطبی خاص مانند پیوند هیدروژنی یا نیروهای ون­دروالس صورت می ­گیرد.

 

adf

 

کاربردهای بهبوددهنده­های چسبندگی 

 

آلیاژهای پلیمری

به منظور رفع نیازمندی­ های صنعت پلیمر، بسیاری از تولیدکنندگان معمولاً پلیمرها را با یکدیگر مخلوط می ­کنند تا به یک تعادل بهینه از خواص برسند.

این راهکار انعطاف ­پذیری را در تنظیم خواص  فراهم می­ آورد و از تولید ماکرومولکول­ های جدید که در مقایسه با آلیاژ پلیمر معمولاً گران­ تر هستند جلوگیری می­ کند. بسیاری از آلیازهای پلیمری مانندPBT / PC یا PC / ABS یا PP / PA به صورت تجاری در دسترس هستند.

همان­ طور که قبلا ذکر شد، پلیمرها به طور طبیعی در هم امتزاج ­پذیر نیستند و اکثر اوقات نیاز است تا با استفاده از یک سازگارکننده، به موادی پایدار با عمل کرد مکانیکی مطلوب دست یابیم. سازگارسازی هم­چنین در بازیافت پلیمرها هم حائز اهمیت است. بازیافت مواد چندلایه به وسیله­ سازگارکننده ­ها تسهیل می­ شود.

در جدول زیر لیستی از چند آمیزه­ پلیمری و سازگارکننده­ های آن­ها را ارائه شده است

Untitled

بازیافت

برای بسیاری از کاربرد­های بسته­ بندی از ساختارهای چندلایه استفاده می ­شود. ترکیب این لایه­ ها به طور کلی باعث می­شود ماده­ حاصل از مجموعه­ خواص پلیمرهای مجزای تشکیل­ دهنده­ هر لایه بهره ببرد. به عنوان مثال:

  • عمل کرد ممانعتی
  • قابلیت درزگیری
  • مقاومت شیمیایی و نیز مقاومت به رطوبت و
  • سفتی

بدیهی است یک پلیمر به تنهایی قادر به ارائه­ تمام خواص فوق نخواهد بود.

 

Untitled

لایه­ های چسبنده چسبندگی خوبی بین لایه ­های ذکر شده ایجاد می­ کنند.

ضایعات فیلم­ های چندلایه در حوزه­ی بسته­ بندی به یک مسئله­ مهم جهانی تبدیل شده است که افزایش نگرانی ­ها را در مورد حفاظت از محیط زیست و فضاهای محدود دفن زباله به ­دنبال داشته است.

به منظور حفظ سازگاری مواد استفاده شده، لازم است در طول فرآیند بازیافت، سازگار کننده به آن­ها اضافه شود تا کارایی و پایداری ماده­ حاصل به سطوح بالاتری برسد. جدول زیر نمونه­ هایی از ساختارهای چندلایه و سازگار کننده­ های پیشنهادی برای انها را نشان می ­دهد:

Untitled

 

بهبوددهنده ­های چسبندگی برای ترکیبات FR (تاخیراندازهای شعله) و سیم و کابل

به منظور تأمین نیازمند ­ها و استانداردهای تولیدکنندگان کابل، بسیاری از کاربردهای W&C به بازدارنده ­های شعله­ عاری از هالوژن نیاز دارند. متداول­ترین بازدارنده­ی شعله در این کاربرد، آلومینیوم تری­ هیدرات (ATH) است. برای ایجاد بازدارندگی شعله کارآمد، باید ۶۰ تا ۶۵٪ ATH به ماتریس پلیمری اضافه شود که عمل کردهای مکانیکی پلیمر مورد نظر را کاهش می­ دهد.

Untitled

 

این درحالی است که خواص مکانیکی در کابل ­ها بسیار حائز اهمیت است، به ویژه ازدیاد طول در شکست و تنش کششی در هنگام شکست. برای بهینه ­سازی عملکرد مکانیکی، لازم است چسبندگی خوبی بین پرکننده و ماتریس ایجاد شود. با افزودن یک عامل اتصال­ دهنده می ­توان به چسبندگی مورد نیاز بین پلیمر و پرکننده دست یافت. برای این منظور می­ توان از سیلان­ ها استفاده کرد، اما پلی الفین ­های عامل ­دار شده کاندیدهای بهتری هستند که هم­چنین انعطاف ­پذیری خوبی نیز به ماده می­بخشند.

عوامل اتصال­ دهنده­ برای پلی­ پروپیلن پرشده با الیاف شیشه

در اینجا، بهبوددهنده ­های چسبندگی، همانند عوامل اتصال ­دهنده­ مورد استفاده برای پلی­ پروپیلن پرشده با فیلرهای معدنی و الیاف شیشه، توانایی ایجاد واکنش با گروه­ های عاملی روی سطح پرکننده را دارند، در حالی ­که استخوان­ بندی اصلی زنجیر پلیمری اتصال­ دهنده، در پلیمر پایه (پلی ­پروپیلن) امتزاج ­پذیر است.

Untitled

 

  • به این طریق، اتصال­دهنده بین فیلر و ماتریس پلیمر پیوند ایجاد می کند،
  • هم­چنین، خیس شدن سطح فیلر، و نیز پراکنش آن­ها را بهبود می­بخشد و به همگن شدن آمیزه کمک می­ کند.
  • در نتیجه، استحکام کششی و استحکام ضربه­ کامپوزیت به طرز چشم­گیری ارتقا می­ یابد.

اصلاح­ کننده­ ضربه­ مناسب برای هر کاربردی بستگی به خواص فیزیکی مورد انتظار از ترکیب نهایی دارد.

انواع دیگر در شرایطی که لازم است علاوه بر بالا بودن سطح پیوندزنی، جریان رزین پایه نیز بالا باشد، مفید واقع می­ شوند. به عنوان مثال، در فرآیند پالتروژن که خیس شدن سطح الیاف شیشه ضروری است.

میزان مورد نیاز عامل اتصال­دهنده به منظور بهینه کردن خواص فیزیکی به طور کلی در محدوده­ی ۲ تا ۵ درصد است اما به بازدهی و کارایی تجهیزات مورد استفاده برای اختلاط نیز بستگی خواهد داشت.

عوامل اتصال ­دهنده برای TPO پرشده با مواد دیگر

/PP کربنات کلسیم- مانند عمل کرد عامل اتصال­ دهنده در پلی پروپیلن پرشده با مواد معدنی، در اینجا هم بهبوددهنده­ چسبندگی قادر به واکنش با گروه ­های عاملی موجود در سطح پرکننده است، در حالی که استخوان ­بندی اصلی پلیمر با پلی­پروپیلن پایه امتزاج­پذیر است.

این امر هم­چنین باعث خیس شدن بهتر سطح پرکننده، بهبود پراکنش پرکننده و همگنی بیشتر ترکیب می­ شود. در نتیجه مقاومت کششی و مقاومت به ضربه­ی کامپوزیت به طور قابل توجهی افزایش می یابد.

/PEHD میکا- بهبوددهنده­ های چسبندگی را می ­توان در سامانه ­های پلی­ اتیلنی پرشده با میکا، تالک، کلسیم کربنات و … به کار برد.

 

 

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 📧