وضعیت ورود
درحال حاضر شما وارد سایت نشده اید.
آمار بازدیدکنندگان
  • کاربران حاضر: 0
  • بازدید امروز: 848
  • بازدید ماه: 103,637
  • بازدید سال: 597,013
  • کل بازدیدکنند‌گان: 157,131
قیمت روز

کربنات کلسیم

اتیلن وینیل استات (EVA) Ethylene Vinyl Acetate Copolymers

ساختار شیمیایی پلیمر EVA در زیر آمده است

Untitled

 

این کوپلیمرها موادی بسیار انعطاف‌پذیر و چقرمه با خواص چسبندگی می‌باشند. مقدار وینیل‌استات از ۱% تا ۵۰% در حال تغییر می‌باشند. و انواع تجاری با مقادیر بیش از ۲۰% از وینیل‌استات، EVAهای با درصد بالای وینیل‌استات نامیده می‌شوند. از همه فرآیندهای ساخت ویژه بسپارهای گرمانرم برای تولید محصول در شکا نهایی خود می‌توان برای تولید محصولات EVA نیز استفاده کرد. همچنین از این رزین‌ها می‌توان برای ساخت چسب‌های گرماذوب استفاده کرد و آن‌ها را می‌توان با سایر پلیمرها آمیزه‌سازی کرد.

خواص مکانیکی

خواص EVA در نرمی و انعطاف‌پذیر نزدیک به مواد الاستومری است. بنابراین با محصولات لاستیکی و وینیل برای مثال در کاربردهای الکتریکی قابل رقابت است. قابل ذکر است که کوپلیمر می‌تواند مانند سایر ترموپلاستیک‌ها فرآورش شود. این ماده چقرمگی خوب در دمای پایین و مقاومت در برابر تنش-ترک‌خوردگی را نشان می‌دهد. EVA  مقاومت خوبی در برابر اشعه ماورا بنفش نشان می‌دهد. علاوه بر این، از وضوح خوبی برخوردار است.

Untitled

کاربردها

فوم EVA برای کاربردهای ورزشی مانند چکمه‌های اسکی، چکمه‌های واتراسکی و هنرهای رزمی ترکیبی

EVA همچنین در کاربردهای پزشکی برای مثال تجهیزات دارورسانی استفاده می‌شود.

آمیزه‌ها

برخی از کوپلی‌استرهای آلیفاتیک-آروماتیک که شناخته شده هستند زیست تخریب‌پذیر بودند. برای مثال آن‌ها می‌توانند تکه تکه شدن و تجزیه میکروبی در محیط کامپوست را متحمل شوند. با این حال، کوپلی‌استرها از مقاومت ذوب ضعیفی در مقایسه با سایر رزین‌ها رنج می‌برند. به طور خاص، یک استحکام ذوب پایین اغلب منجر به شکست‌های خطوط بیش‌تر، بی‌ثباتی و سرعت تولید کم‌تر در تجهیزات فرآورش می‌شود که هزینه کالای پلیمری نهایی را افزایش می‌دهند. این عدم فرآیندپذیری دامنه کاربردهای چنین کوپلی‌استرها را محدود کرده است. مخلوط‌های کوپلی‌استرهای آروماتیک-آلیفاتیک با پلیمرهای EVA یک استحکام مذاب بالاتر از کوپلیمرهای آلیفاتیک به تنهایی دارند و استحکام مذاب افزایش‌یافته و فرآیندپذیری بهتر را نشان می‌دهند.

به علاوه آمیزه‌ها تجزیه زیستی و زیست‌تخریب‌پذیری در محیط کامپوست را نشان می‌دهند. افزودنی‌های زیست‌تخریب‌پذیر شامل

  • نشاسته ترموپلاستیک
  • سلولز میکروبلورین
  • پلی‌لاکتیک‌اسید
  • پلی‌(۳-هیدروکسی‌بوتیرات)
  • پلی‌وینیل‌الکل

تسریع‌کننده‌های تجزیه زیستی سرعت زیست‌تخریب‌پذیری در محیط را افزایش یا شتاب می‌دهند. برای مثال کربنات کلسیم، هیدروکسید کلسیم، اکسید کلسیم، اکسید باریم، هیدروکسید باریم، سیلیکات سدیم، فسفات کلسیم، اکسید منگنز، می‌توانند فرآیند زیست‌تخریب‌پذیری را شتاب دهند. همچنین این ترکیبات می‌توانند به عنوان کمک فرآیند عمل کنند. یک ترکیب معمول استفاده شده کربنات کلسیم است.

کاربردهای درزگیر گرما

مشخص شده است که در توسعه پلیمرهای EVA برای کاربردهای درزگیر گرما توسط پلیمریزاسیون امولسیونی که غلظت وینیل استات و اتیلن در پلیمر به تنهایی مسئول استفاده از آن به عنوان چسب درزگیر گرما نیست. در عوض، توزیع وینیل استات و اتیلن در کوپلیمر یک عامل اصلی است. ایجاد چسبندگی به یک بستر، سطح کافی از سگمنت پلیمری اتیلن وینیل استات آمورف مورد نیاز است. علاوه بر این، سطح کافی از سگمنت‌های پلیمری اتیلن بلوری برای ایجاد تعادل مناسب از ویژگی‌های درزگیر گرما و عدم انسداد مورد نیاز است.

سگمنت‌های اتیلن مجاور منجر به تبلور اتیلن در پلیمر می‌شود.

مقدار نامناسب می‌تواند منجر به پلیمرهای EVA شود که چسبندگی از لحاظ استحکام چسب گرم hot green strength و استحکام چسبندگی دمای اتاق کمی دارند اما از آزمون غیر مسدود کننده عبور می کنند یا ممکن است چسبندگی مطلوبی داشته باشند اما در دما و فشار مورد نظر تست عدم انسداد را برآورده نمی‌کنند.

در پلیمرهای EVA با تنظیم محتوای اتیلن می توان دمای انتقال شیشه پلیمر را کنترل کرد. از آنجا که اتیلن بیش‌تری در پلیمر وجود دارد، دمای انتقال شیشه نیز کم‌‌تر است. با این حال، تحت شرایط خاصی از پلیمریزاسیون، تشکیل حوزه‌های پلی‌اتیلن ​​بلوری مورد علاقه است.

بنابراین، دمای انتقال شیشه دیگر به طور سیستماتیک متناسب با غلظت اتیلن کاهش نمی یابد. اگر بخش اتیلن کوتاه باشد حوزه‌های آمورف مورد پسند قرار می‌گیرند. در این وضعیت، دمای انتقال شیشه حتی با شدت بیش‌تری کاهش می‌یابد.

درزگیری

محصولات بنّایی به طور گسترده در صنعت ساخت و ساز مورد استفاده قرار گرفته است و شامل مصالح ساختمانی نظیر مواد سیمانی، بتن، آجر، کاشی، سنگ، دوغاب و مانند آن است. مسیرهای رانندگی، کف‌پوش گاراژ‌، بلوک بتنی، نماهای آجری، شومینه، دیوار و سطح آشپزخانه نمونه کاربردهای آن هستند. سطوح بنایی متخلخل می‌باشد و در صورت عدم محافظت می‌تواند در اثر قرار گرفتن در معرض آب معیوب شوند و تغییر رنگ دهند. به عنوان مثال نفوذ آب می‌تواند سبب پوسته شدن یا تغییر رنگ از طریق رشد میکروبی شود. کاشی و دوغاب استفاده شده در خانه‌ها با مواد غذایی و مایعات مختلف نظیر آب میوه، قهوه، روغن، سس گوجه فرنگی و… در تماس است که می‌تواند سبب ایجاد تغییر رنگ شود. روغن موتور، روغن ترمز و سایر مایعات می‌تواند باعث تغییر رنگ کف گاراژ شود. بنابراین این یک عمل معمول برای پوشاندن سطوح سنگ بوده تا در برابر آب، روغن و سایر آلاینده‌ها مقاومت کند. به طور کلی پوشش برای محصولات بنایی دونوع بوده است: یک نوع پوشش ضد آب (waterproof coating) و نوعی دیگر پوشش دافع آب (repellant coating). نوع پوشش ضد آب کاملاً در برابر آب، بخار آب و سایر مواد غیر قابل نفوذ است. از طرف دیگر پوشش دافع آب سطحی نفوذ ناپذیر در برابر آب در فاز مایع بوده اما در فاز گاز قابل نفوذ به آب است. نمونه مواد برای سطوح بنایی ضد آب غشاهای ضد آب مانند PVC، PE، لاستیک بیوتیل و درزگیر نظیر قیر، آسفالت، رنگ، پلی یورتان، اپوکسی و نوعی بتونه است. در حالی که این عوامل ضد آب می‌توانند در برابر نفوذ آب و سایر آلاینده‌ها مقاومت مطلوب ایجاد کنند می‌توانند ظاهر سطح را نیز تغییر دهند. به عنوان مثال ممکن است رنگ سطح همراه با درخشش آن تغییر کند. اصلاح کننده‌های ضد آب همچنین می‌تواند رطوبت را در سطح بنا به دام بیندازد و ورقه شدن را ترویج دهد. نمونه اصلاح‌های دافع آب برای سطوح بنایی شامل استئارات‌های فلزی، روغن‌ها، واکس‌ها، آکریلات‌ها (پلیمر و مونومر)، سیلیکون‌ها (پایه حلال و امولسیون)، سیلیکونات‌ها، سیلان‌ها و مواد شمیایی فلوئوردار هستند. در مقابل پوشش‌های ضد آب، پوشش‌های دافع آب در برابر بخار آب نفوذ پذیر هستند، رطوبت را به دام نمی‌اندازند، بنابراین می‌توانند پوسته شدن را کاهش دهند. علاوه بر این، اکثر پوشش‌های دافع آب باعث تغییر ظاهر سطوح بنایی متخلخل نمی‌شوند. فرآیند بهبودیافته برای ایجاد دفع آب و مقاومت در برابر لکه سطح بنایی از یک پوشش پلیمری پایه آب و دافع آب متشکل از امولسیون آبی EVA استفاده می‌کند. این پلیمر توسط پلیمریزاسیون امولسیونی تشکیل می‌شود. بخشی از اتیلن به فرم بلورین وجود دارد. اتیلن نیمه بلورین بخشی از پلیمر که آب‌گریزی، انرژی سطح کم که در برابر نفوذ و لک شدن توسط آب، گریس، روغن و سایر آلاینده‌های احتمالی مقاومت می‌کند را ارائه می‌دهد. چندین مزیت می‌تواند به دست آید، از جمله قابلیت:

  • مقاومت در برابر لکه‌ها و قابلیت دفع آب را به سطح بنایی منتقل می‌کند.
  • تحمل دمای بالای محیطی بدون تخریب
  • استفاده از ترکیبات سازگار با محیط زیست به عنوان چاره‌ای قابل توجه برای فیلم‌های دافع آب غیر قابل تغییر رنگ در سطوح بنایی.

واکس‌ها

واکس‌های کوپلیمر EVA در انواع مختلف کاربردهای تجاری و برنامه‌های خاص در ساخت پوشش‌ها یا فیلم‌هایی که می‌توانند به لایه‌های مختلف بچسبند مورد استفاده قرار می‌گیرند. واژه‌ واکس به ترکیبات الیگومری دارای خصوصیات زیر اشاره دارد:

  • جامد در دمای اتاق
  • نقطه ذوب پایین
  • نامحلول در آب

به طور ویژه واکس‌های EVA به پلیمر الیگومری اشاره می‌کند. آن‌ها توسط کوپلیمریزاسیون مونومرهای اتیلن و وینیل استات به روش یکسان در جرم مولکولی بالا تهیه می‌شوند. از آنجا که واکس‌های EVA ویژگی‌های چسب نسبتاً قوی را از خود نشان می‌دهد، این واکس‌ها به ترکیبات پلاستیک اضافه می‌شوند. نقش آن‌ها تشکیل غلاف‌های سیم است که با مقاومت نسبتاً بالا به هسته‌ی سیم‌های هادی عایق شده می‌چسبند. علاوه بر چسبندگی قوی به لایه‌های زیرین، اغلب در بسیاری از کاربردها برای تشکیل پوشش‌ها با قابلیت جدا شدن با حداقل نیرو، مفید و سومند هستند. در صنعت پوشش، اغلب وجود غلاف‌هایی که به راحتی برداشته می‌شوند یا ازبین می‌روند مطلوب است و دسترسی آسان به هسته رسانا برای برقراری تماس الکتریکی سیم‌ها را فراهم می‌سازد. به طور خاص واکس‌های کوپلیمر EVA حاوی ۱۰% وینیل استات است. پراکندگی وزن مولکولی در حدود ۶ و میانگین وزن مولکولی حدود K Dalton  ۱۵-۴۰ است.

چسب گرماذوب

یک ترکیب چسب گرماذوب شرح داده شده است که حاوی دو نوع EVA می‌شود، به علاوه یک رزین هیدروکربنی نفتی هیدروژنه شده. ترکیبات چسب‌های گرماذوب در میان دیگران برای اتصال لبه‌ها استفاده می‌شوند. در حین اتصال‌دهندگی، چسب گرما ذوب در حالت ذوب شده در ظرف چسب دستگاه اتصال‌دهنده برای مدت زمان طولانی نگه داشته می‌شود. پرکننده‌ها به منظور کاهش هزینه‌های ترکیب چسب و بهبود عمل‌کرد شکست، به ترکیبات چسب گرما ذوب اضافه می شوند. به گونه‌ای که در طی مراحل استفاده، شکاف واضح از روی غلتک ایجاد کند.

بهبوددهنده‌های جریان سرد

با توجه به کاهش ذخایر نفت خام و بحث در مورد عواقب مخرب محیط زیست در استفاده از سوخت‌های فسیلی و معدنی علاقه بیش‌تری به جای‌گزینی منابع انرژی تجدید پذیر شامل روغن‌ها و چربی‌های خاص طبیعی از منشأ گیاهی و حیوانی وجود دارد. این روغن‌ها به طور کلی تری‌گلیسیریدهای اسید چرب با ۲۴-۱۰ اتم کربن هستند. اتم‌های کربن ممکن است اشباع شده یا اشباع نشده باشند. علاوه بر این ممکن است حاوی فسفوگلیسیرید باشند. ارزش گرمایی آن‌ها قابل مقایسه با سوخت‌های رایج است. با این حال آن‌ها برای محیط زیست آسیب کم‌تری دارند. سوخت‌های زیستی از منابع تجدید پذیر به دست می‌آیند و در صورتی که سوزانده شوند فقط به اندازه‌ CO2 خارج شده توسط فتوسنتز کربن دی اکسید تولید می‌کنند. در مسیر احتراق دی اکسید کربن کم‌تری نسبت به مقدار معادل نفت خام تقطیر شده به دست می‌آید، مثل سوخت دیزل. علاوه بر این دی‌اکسید‌گوگرد بسیار کمی تشکیل می‌شود. البته سوخت‌های زیستی قابل تجزیه هستند. به دلیل داشتن خواص فیزیکی نامطلوب تری‌گلیسیریدها، روغن‌ها به استرهای اسید چرب (الکل‌های کم) مانند متانول و اتانول تبدیل می‌شوند. عیب استفاده از تری‌گلیسیریدها و همچنین استرهای اسید چرب الکل‌های منوهیدریک به عنوان جای‌گزینی برای سوخت دیزل ثابت شده است که به تنهایی یا در مخلوط با سوخت دیزل رفتار جریان در دمای پایین است. دلیل آن یکنواختی زیاد این روغن‌ها در مقایسه با روغن معدنی نیمه تقطیری است. به عنوان مثال متیل استر روغن کلزا داری نقطه اتصال فیلتر سرد (CFPP) 14- درجه سانتی گراد است. نقطه اتصال فیلتر سرد یک روش استاندارد آزمایش است.

برای مدت طولانی فراهم کردن نقطه اتصال فیلتر سرد ۲۰- درجه سانتی گراد غیر ممکن است؛ زیرا برای سوخت دیزل در زمستان اروپای مرکزی مورد نیاز است. به هنگام استفاده از روغن سویا و آفتاب‌گردان این مشکل بیش‌تر هم می‌شود. مشکل اضافی دیگر این است که کمبود دمای پایین می‌تواند ثبات روغن فرموله شده را تغییر دهد. به عنوان مثال نقطه اتصال فیلتر سرد روغن‌های به دست آمده با ذخیره روغن به تدریج افزایش می‌یابد.

با این حال، روشی برای بهبود خصوصیات جریان چنین روغن‌های سوختی با منشأ حیوانی و گیاهی توسعه یافته است. این شامل افزودن کوپلیمر EVA یا پلیمر شانه‌ای بر پایه متیل آکریلات یا آلفا اولفین است. علاوه بر این ترپلیمرهای‌اتیلن، وینیل‌استات و ایزوبوتیلن به عنوان بهبوددهنده جریان سرد یافت شده‌اند. نقاط اتصال فیلتر سرد با مواد افزودنی خاصی وجود دارند. در جدول زیر نشان داده شده است. انحراف بین مقادیر متوسط CFPP پس از ذخیره‌سازی، قبل از ذخیره‌سازی و همچنین بین فازهای  منفرد کم‌تر از ۳k است ثبات تغییر دمایی خوبی را نشان می‌دهد.

Untitled

 

دارورسانی

کوپلیمر EVA در سیستم‌های انتقال دارو استفاده می‌شود. سیستم‌های دارورسانی بر اساس ماتریس EVA را می‌توان با فناوری اکستروژن تولید کرد. بر اساس این فناوری، سیستم‌های مورد استفاده تجاری توسعه یافته‌اند.

مفهوم این سیستم‌ها شامل یک الیاف کواکسیال است. در این لیف، یک دارو در یک پلیمر هسته پراکنده یا حل می شود. رهایش دارو از این الیاف کواکسیال متناسب با تغییر غلظت لیف است. اگر دارو در غلظت بیش از حلالیت در غشاء وجود داشته باشد، در سطح مجاور غلظت اشباع ایجاد می‌شود. این غلظت ثابت مسئول تغییر است. مشخص شده است که حلالیت دارو در پلیمر تحت تأثیر درجه حرارت فرآیند اکستروژن است. دماهای اکستروژن پلیمر بسیار پایین از نقطه ذوب دارو. با خنک شدن الیاف اکسترود شده، داروهای محلول ممکن است مجدداً متبلور شوند یا در محلول باقی بمانند، که منجر به حالت فوق اشباع می شود. مقدار داروی محلول را می توان با خواص رهایش ارتباط داد. حالتی که داروها پس از اکستروژن در آن باقی مانده است، خصوصیات نفوذ آن‌ها را تعیین می‌کند.

تأمین‌کنندگان و گریدهای تجاری

Untitled

Untitled

 

🔺شرکت فراپلیمرشریف تأمین‌کننده برخی از انواع پلاستیک‌های از جمله اتیلن وینیل استات (EVA)

#فراپلیمرشریف پیشرو در امر صادرات و واردات محصولات پلیمری و مشتقات نفتی

 

 

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

ارتقای عمل کرد فیلم های پلیمری با استفاده از فیلرهای معدنی

مواد معدنی استخراج شده از زمین، از کربنات کلسیم گرفته تا گونه ­های نامتعارفی مانند نفلین سینیت (nephline syenite)، همگی می­ توانند به عنوان پرکننده در فیلم ­های پلیمری مورد استفاده قرار گیرند و منجر به بهبود عمل‌کرد این فیلم ­ها در دراز مدت شوند.

به عنوان مثال، در کنفرانس مربوط به بسته­ بندی ­های چندلایه­ انعطاف­ پذیر که سال گذشته توسط AMI برگزار شد، Christian Schanzer، مدیر تولید شرکت Sukano در بخش فیلم ­های نازک و پوشش ­ها، از یک عامل حفره­ زای جدید که قادر به بهبود کیفیت فیلم، به خصوص فیلم ­های BOPET (پلی ­اتیلن ­ترفتالات دو جهته) است، صحبت کرد.

این عامل حفره­ زای جدید که با همکاری تولید شده است، ترکیبی از چند گرید انتخابی کلسیم ­کربنات همراه با یک مستربچ اختصاصی است که بر اساس داده­ های به دست آمده از آزمایشگاه Sukano و نیز اندازه ­گیری ­های تحلیلی صورت گرفته، منجر به ایجاد یک افزودنی جدید جهت افزایش کدری و کاهش دانسیته­ فیلم BOPET می ­شود. این افزودنی در عین حال نیاز به فیلتراسیون را نیز به حداقل رسانده که این امر ارتقای بازدهی تولید را در پی خواهد داشت.

نتایج حاصل از آزمایش ­ها حاکی از آن است که فیلم­ های BOPET که به وسیله­ CaCO3 در آن­ ها حفره ایجاد شده، نسبت به فیلم ­های سفید دارای تیتانیوم دی ­اکساید (TiO2) از براقیت سطحی کم‌تری برخوردارند. در همین راستا، سه گرید مختلف از این افزودنی جدید بر پایه­ CaCO3 در فیلم سفید ۵۰ میکرونی مورد آزمون قرار گرفتند و مشخص شد براقیت سطحی فیلم حاوی این افزودنی تنها ۲۰% تا ۳۰% فیلم حاوی TiO2 است.

شرکت Sukano فرمولاسیون افزودنی جدیدش را در یک خط تولید آزمایشی در فیلم­ های با ساختار چندلایه نیز مورد آزمون قرار داده و نتایج به دست آمده نشان می ­دهند که در فیلم ­های کواکسترود شده، اگر عامل حفره ­زا در لایه­ مرکزی استفاده شود، منجر به افزایش براقیت فیلم خواهد شد. این در حالیست که در ساختارهای تک­ لایه، حضور افزودنی در فرمولاسیون، براقیت سطحی را به حدود ۲۰% مقدار اولیه کاهش می‌دهد.

هم­چنین، در این کنفرانس، Kysle King، مدیر فروش شرکت Sibelco آمریکای شمالی نیز به بیان ویژگی‌های نوری طیف وسیعی از آنتی‌بلاک ­ها، با تمرکز بر نفلین سینیت این شرکت، پرداخت.

نفلین سینیت ترکیبی از سه فلدسپات (یا فلدسپار، نوعی کانی بلورین که از سیلیکات آلومینیوم، سدیم، پتاسیم، و کلسیم تشکیل شده و در سنگ ­های آذرین یافت می ­شود. فلدسپات­ ها به سه گروه کلسیک، پتاسیک، و سدیک تقسیم­ بندی می­شوند.) است. این ماده­ به منظور ارتقای شفافیت/کدری در فیلم ­های پلاستیکی استفاده می ­شود. شرکت Sibelco گریدهایی از این ماده را در مجموعه­ Minbloc HC خود ارائه می ­دهد.

در دانشگاه Massachusetts Lowell، طی آزمایشی، یک رزین پایه­ LLDPE شرکت Dow را با استفاده از مجموعه ­ای از آنتی ­بلاک­ ها- از جمله Minbloc HC1400، خاک دیاتومه، تالک، و سیلیکای سنتزی مورد ارزیابی قرار دادند. میزان استفاده از آنتی ­بلاک­ های ذکر شده بین ۰/۵% تا ۰/۷۵%  وزنی بود و ۴ آزمون کدری/شفافیت (ASTM D1003)، شفافیت برخط، سامانه­ FSP 600، و آزمون blocking (جهت اندازه‌گیری نیروی چسبندگی) در دمای ۴۰ درجه سانتی­ گراد بر روی نمونه ­ها انجام و فیلم نیز در خط تولید فیلم دمشی Battenfeld Gloucester تولید شد.

در حالی که کدری برای گرید بدون آنتی ­بلاک ۶/۲۷ بود، در نمونه­ دارای ۰/۵% وزنی HC1400 8/12 و  برای نمونه حاوی ۰/۵% وزنی DE 9/12 تعیین شد. این مقادیر در زمان استفاده از ۰/۷۵% وزنی از HCL1400 و DE به ترتیب به ۱۰/۲۲ و ۱۰/۹۹ ارتقا یافت. فرمولاسیون ­های دیگر همگی دارای مقادیر بیش‌تری برای کدری بودند. در مورد شفافیت، مقدار آن که در نمونه­ بدون آنتی­بلاک ۹۷/۶۶ بود، به ۹۱/۹۸ (برای ۰/۵% وزنی HC1400) و ۸۸/۶۲ (برای ۰/۵% وزنی DE) کاهش یافت. این مقادیر برای بارگذاری ۰/۷۵%، به ترتیب ۸۸/۸۲ و ۸۸/۲۰ بود.

در آزمون شفافیت FSP1600، نوری به فیلم تابانده می ­شود و به وسیله­ یک دوربین CCD نور جذب شده یا پراکنده شده را اندازه ­گیری خواهد شد. نتایج این آزمون حاکی از آن بود که فیلم ­های حاوی HC1400 بالاترین شفافیت را ارائه دادند.

در آزمون blocking یا انسداد و چسبندگی، که طبق استاندارد ASTM D3354  انجام می­ شود، نیروی چسبندگی دو لایه از فیلم بر حسب گرم بیان می­ شود. طبق نتایج به دست آمده، نیروی چسبندگی برای فیلم بدون فیلر معدنی ۲۰ گرم، برای فیلم دارای ۰/۵% وزنی HC1400، ۴ گرم، و برای فیلم حاوی ۰/۷۵% وزنی از این آنتی­ بلاک ۳ گرم بود. هم­چنین، برای DE و سیلیکا در بارگذاری­ های ۰/۷۵% و ۰/۷۵% وزنی به ترتیب مقادیر ۵، ۱، ۵، و ۱ گرم گزارش شد.

به گفته­ مدیر فروش Sibelco، نفلین سینیت دارای قابلیت بارگذاری بیش‌تر در مستربچ در مقایسه با DE است. هم­چنین، این افزودنی کنترل شفافیت/کدری و نیز کنترل اندازه­ بهتری هم ارائه می ­دهد.

پیشنهاد شرکت Sibelco برای فیلم ­های نازک (زیر ۱ میلی ­متر) HC500، برای فیلم ­های ۱ تا ۴ میلی ­متر HC1400، و برای فیلم­ های ضخیم­ تر مانند فیلم­ های کشاورزی HC200 است.

در همین رویداد، Hayder Zahalka، مدیر بخش فناوری گروه SI در ایالات متحده، توضیح داد که چگونه فسفیت­ ها می‌توانند باعث پایداری در فیلم­ های پلی ­اتیلنی شوند.

به گفته­ وی، فسفیت ­ها از طریق تجزیه­ یک هیدروکسید میانی پلیمر به شکستن چرخه تخریب کمک می­ کنند. پایدارکننده ­های دیگر، مانند پایدارکننده ­های فنولی، با مهار یا جاروب رادیکال های آزاد، فرآیند تخریب را کند می­ سازند.

عوامل متعددی می­ توانند بر عمل‌کرد فسفیت تأثیر بگذارند، که از جمله آن­ ها می ­توان به درصد فسفر موجود در فرمولاسیون، ساختار شیمیایی آن، پایداری حرارتی، نقطه ذوب، میزان بارگذاری و نوع پلیمر اشاره کرد.

این شرکت طی آزمایشی واکنش ­های دو گرید فسفیت، Alkanox 240 و  گرید جدید Ultranox 626 را با استفاده از رزونانس مغناطیسی هسته (NMR) مورد بررسی قرار داد و در آن، طیف فسفر هر ۳۰۰ ثانیه یک­ بار رصد شد.

در این آزمایش، Alkanox 240 در یک مرحله به فسفات اکسیدشده تبدیل شد. در مورد Ultranox 626، سه جز فسفیت واکنش نداده، دی­فسفات نیمه اکسیدشده، و دی­فسفیت کاملاً اکسیدشده، با زمان شناسایی شدند. به گفته­ Zahalka، سرعت واکنش­پذیری در هر دو واکنش Ultranox 626 سریع ­تر از Alkanox 240 بود.

هم­چنین، Alkanox 240 در دمای ۲۴۰ درجه سانتی ­گراد در اکسترودر شاخص زردشدگی (yellowing index) حدود ۴ را نشان داد که این مقدار برای Ultranox 626 صفر بود.

در پایان، به گفته­ Zahalka، Ultranox 626 دارای میزان بالایی فسفر فعال بوده و واکنش ­پذیری آن در ۳۱۳ کلوین، هشت برابر سریع ­تر از Alkanox 240 است. این گرید جدید هم­چنین عمل‌کرد درون پلیمری بهتری داشته و با مواد افزودنی دیگر به خوبی قابل ترکیب است.

به علاوه، سال گذشته SI موفق به کسب مجوز FDA برای Ultranox 626 برای استفاده در کاربردهای در معرض تماس با مواد غذایی در هموپلیمرها و کوپلیمرهای پلی پروپیلن (PP) نیز شد که این افزودنی را برای استفاده در طیف وسیعی از کاربردهای بسته ­بندی مناسب می­ سازد. به گفته­ شرکت SI، این ماده در بین آنتی‌اکسیدانت های ثانویه­ این شرکت، بالاترین مقدار فسفر را داراست و در نتیجه می­ توان از آن در غلظت­ های کم استفاده کرد که همین امر منجر به مهاجرت و فراریت کم‌تر آن می­ شود.

لازم به ذکر است کنفرانس بعدی فیلم­ های پلی­ اتیلن در تاریخ ۲-۴ فوریه ۲۰۲۱ در فلوریدا، ایالات متحده آمریکا، برگزار خواهد شد.

منبع خبر:

_ www.sukano.com

_ www.omya.com

_ www.sibelco.com

_ www.siigroup.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

مواد پرکننده (Fillers)

پرکننده معمولاً به افزودنی‌های جامدی گفته می‌شود که خواص فیزیکی پلیمر را اصلاح می‌کنند. تعدادی از انواع پرکن‌ها معمولاً در صنعت پلیمر شناخته شده اند.

Untitled

مواد پرکننده ذره‌ای

پرکننده‌های ذره ای به دو نوع پرکن‌های خنثی و پرکن‌های تقویتی تقسیم می‌شوند. پرکننده‌هایی که معمولاً به دلیل کاهش هزینه به آمیزه‌های پلیمری افزوده می‌شود را اصطلاحاً پرکننده خنثی می‌نامند و از میان آن‌ها می‌توان به کربنات کلسیم، خاک چینی، تالک و سولفات باریم اشاره کرد.

در کاربردهای عادی، مواد پرکننده باید در مایعی که پلیمر با آن تماس دراد، نامحلول باشند. خواص و شرایط ماده پرکننده می‌توانند خواص مختلفی را در آمیزه پلیمری حاصل ایجاد کند. تفاوت‌های زیر در این خصوص قابل ملاحظه اند:

  • متوسط اندازه و منحنی توزیع اندازه ذرات ماده پرکننده
  • شکل و تخلخل ذرات
  • طبیعت شیمیایی سطح ذره
  • ناخالصی‌ها و یون‌های فلزی همراه با ماده پرکننده

در استفاده از مواد پرکننده، معمولاً مشاهده می‌شود که هر چه اندازه ذرات ریزتر باشد، خواصی نظیر استحکام کششی، مدول و سختی، بالاتر خواهند بود. این پدیده به عنوان عامل تقویت شناخته می‌شود.

شکل ذره نیز مؤثر است. مثلاً ذرات صفحه‌ای نظیر خاک چینی، در طول فرآیند جهت‌گیری می‌کنند. در مقابل، ذرات دیگر سطحی ناهموار را فراهم می‌سازند و به سختی با پلیمر اصلی ممزوج می‌شوند. برخی از دیگر ذرات، متخلخل بوده و با جذب افزودنی های دیگر، آن‌ها را بی‌تأثیر می‌سازند.

طبیعت شیمیایی سطح نیز می‌تواند مؤثر باشد. به همین منظور برای اصلاح خاصیت خیس‌کنندگی و امتزاج‌پذیری با پلیمرها، معمولاً مواد پرکننده معدنی را آماده‌سازی می‌کنند. مثلاً کربنات کلسیم با اسید استئاریک آماده‌سازی می‌شود.

ناخالصی‌های پرکننده معدنی معمولاً اثراتی جدی و منفی بر پلیمر دارند. ذرات درشت ناخالصی، منجر به ایجاد نقاط ضعیف در پلیمرهای تهیه شده می‌شوند. مقادیر ناچیز مس، منگنز و آهن، بر پایداری اکسایشی پلیمر اثر منفی دارند.

پرکننده‌های ذره‌ای تقویتی، بسته به نوع و مقدار خود باعث افزایش استحکام و مقاومت پلیمر می‌شوند. ساز و کار تقویت به این صورت است که دانه های پرکن، زنجیره‌های پلیمر را بر روی خود نگه می‌دارد و اگر نیرویی به ماده پلیمری اعمال شود، مقداری از تنش بر روی ماده تقویت‌کننده و مقداری تیز روی ماده پلیمری توزیع می‌شود. مثلاً دوده باعث افزایش استحکام کششی PVC و افزایش در مدول، مقاوت پارگی و مقاومت سایشی لاستیکی نظیر SBR می‌شود.

در این آمیزه‌ها، اندازه‌ و ذرات و میزان افزایش تقویت‌کننده، عواملی مؤثر بوده و بعضاً ممکن است به جای تقویت خواص استحکامی، موجب ضعف این خواص نیز شوند. از پرکننده‌های ذره‌ای تقویتی می‌توان به دوده، سیلیس، هیدروکسید آلومینیوم، اکسید روی و سیلیکات کلسیم اشاره کرد.

پرکننده‌های لاستیکی

از پرکننده‌های لاستیکی، اغلب به منظور چقرمگی در ترموپلاستیک‌های بی‌شکل استفاده می‌شود. این مواد، به دو نوع واکنش‌پذیر و واکنش‌ناپذیر تقسیم شده‌اند. از نمونه‌های شناخته شده می‌توان به استفاده از SBR و پلی‌بوتادی‌ان در پلی‌استایرن، لاستیک‌های بوتادی‌ان‌آکریلونیتریل در PVC و لاستیک‌های اتیلن‌پروپیلن اشاره کرد.

رزین‌ها (پرکننده‌های پلاستیکی)

در صنعت لاستیک، اغلب از رزین های مصنوعی (پلاستیک‌‌ها) به عنوان پرکنندخ استفاده می‌شود. به طور نمونه، رزین‌های بوتادی‌ان-استایرن حاوی دست کم ۵۰% استایرن است که به منظور تولید آمیزه‌هایی برای تولید کفی کفش، با لاستیک آلیاژ می‌شوند. رزین‌های فنلی که در دمای فرآیند از ویسکوزیته کمی برخوردارند، باعث افزایش جریان و فرآیندپذیری آمیزه‌های لاستیکی می‌شوند و هم‌زمان در حین واکنش ولکانیزاسیون لاستیک شبکه‌ای‌شده، محصولی نسبتاً سخت را به دست می‌دهند.

پرکننده‌های لیفی

استفاده از پرکننده‌های لیفی نظیر خاک اره، خرده پنبه، الیاف کوتاه آلی مصنوعی نظیر الیاف نایلون می‌توانند استحکام ضربه‌ای و نیز سختی و چقرمگی آمیزه‌های قالب‌گیری شده را بهبود بخشند.

الیاف معدنی نظیر پنبه نسوز و الیاف شیشه نیز در ترمپلاستیک‌ها و ترموست‌ها در جایی که به ترتیب مقاومت گرمایی و استحکام مد نظر باشد، مورد استفاده قرار می‌گیرند. پرکننده‌های لیفی، اغلب به شکل لایه‌ای قرار داده می‌شوند. الیاف مصرفی در مقایسه با پلاستیک‌هایی که در ان قرار می‌گیرند، از مدول بالاتری برخوردارند، به طوری که وقتی سازه‌ تولید شده با الیاف کشیده می‌شود، قسمت اعظم تنش وارده توسط لیف گرفته می‌شود. این امر منجر به افزایش استحکام و مدول در مقایسه با پلاستیک اصلاح نشده می‌شود.

از جمله معایب استفاده از پرکننده‌های لیفی این است که به شفافیت پلیمر لطمه زده و ممکن است ویسکوزیته پلیمر را در فرآیند افزایش دهند. هر چه الیاف طویل‌تر باشند، ویسکوزیته بیش‌تر شده، اما توانمندی کامپوزیت نیز تقویت می‌شود.

استحکام ایجاد شده در کامپوزیت‌های پلیمری الیاف‌دار به عوامل زیر بستگی دارد:

  • غلظت الیاف در شبکه پلیمر
  • جهت آرایش الیاف
  • نسبت طول به قطر الیاف مورد استفاده
  • سازگاری الیاف با پلیمر
  • میزان استحکام و مدول الیاف نسبت به پلیمر اصلی
  • استحکام پلیمر پایه

از جمله مهم‌ترین الیاف پرکننده در پلاستیک‌ها، می‌توان به انواع الیاف شیشه، الیاف پنبه، الیاف پلی‌استر، الیاف پلی‌وینیل‌الکل، الیاف پلی‌اکریلونیتریل و الیاف چتایی اشاره کرد. از دیگر پرکننده‌های لیفی، می‌توان به پرکننده‌های الیاف کربن/گرانیت اشاره کرد که کاربرد آن برای ساخت کامپوزیت‌هایی با استحکام بالا و وزن کم در صنایع است.

پرکننده‌ها و تقویت‌کننده‌ها

پرکننده‌ها مواد جامد نسبتاً ارزان هستند که در مقادیر نسبتاً زیاد به پلیمر جهت تنظیم حجم، وزن، هزینه، سطح، رنگ رفتار فرآورش (رئولوژی)، جمع‌شدگی، ضریب انبساط، رسانایی، نفوذپذیری و خواص مکانیکی افزوده می‌شوند.

آن‌ها می‌توانند به طور کلی به پرکننده‌های غیر فعال یا بسط‌دهنده ‌‌و پرکننده‌های فعال یا عاملی یا تقویت‌کننده تقسیم‌بندی شوند.

پرکننده‌های غیر فعال به طور همده برای کاهش هزینه به کار می‌روند، در حالی که پرکننده‌های فعال تغییرات ویژه در خواص ایجاد می‌کنند به طوری که ترکیب نیازهای مور تقاضای خود را برآورده می‌کند؛ اما درواقعیت، پرکننده‌ای وجود ندارد که کاملاً غیر فعال باشد و فقط هزینه‌ها را کاهش دهد.

تعدادی از پرکننده‌های تقویت‌کننده از طریق تشکیل پیوندهای شیمیایی با پلیمر عمل می‌کند. دیگر محصولات خواص مکانیکی را با افزایش حجم افزایش می‌دهند. آن‌ها به زنجیرهای پلیمرهای اطراف متصل می‌شوند، در حالی که تحرک زنجیره‌های پلیمر را کاهش و آرایش‌یافتگی پلیمر در سطح پرکننده افزایش می‌دهد.

تحرک کاهش یافته منجر به دمای انتقال شیشه‌ای بالاتر می‌شود. اثر دیگری که برخی پرکننده‌ها دارند بر روی تبلور با تقویت هسته‌گذاری است.

شکل و اندازه ذارت و نیز خصوصیات مشتق شده مانند سطح ویژه و فشردگی ذرات عمده‌ترین عوامل تأثیرگذار بر روی ویژگی‌های مکانیکی ترکیب است. علاوه بر این تخلخل و تمایل به کلوخه شدن (پیوند ضعیف) و/یا تجمع می‌تواند اثرات مهمی روی هر دو رفتار فرآورش و خواص مکانیکی داشته باشد. چگالی واقعی پرکننده به موفولوژی ترکیب‌‌بندی شیمیایی بستگی دارد.

پرکننده‌های سبک، نظیر کره‌های شیشه‌ای توخالی، چگالی ترکیب را کاهش می‌دهند، در حالی که پرکننده‌های سنگین آن را افزایش می‌دهند و می‌توانند برای مثال برای کاربردهای عایق‌سازی صدا به کار روند. اکثر پرکننده‌های تجاری چگالی بین ۵/۴-۵/۱ دارند. چون اکثر پرکننده‌ها به شکل پودر استفاده می‌شوند، چگالی توده یا چگالی شُل (loose density) به طور قابل توجه‌ای بر نحوه کار و خوراک‌دهی در حین فرآورش مؤثر است.

پرکننده‌های ریز می‌‌توانند چگالی بالک زیر (gr/cm3) 2/0 به دلیل گیرانداختن ها و بارهای الکتریکی ساکن داشته باشند، بنابراین در حالی که استفاده از آن‌ها در تجهیزات فرآورش مرسوم را محدود می‌کند.

این مشکلات را می‌توان به وسیله خوراک‌دهی چند قسمتی، گاز زدایی بهتر، و آماده‌سازی سطحی و/یا متراکم تر کردن پرکننده‌ها تا حدودی حل کرد.

مساحت سطح ویژه به این صورت تعریف می‌شود مجموع مساحت سطح به واحد وزن پرکننده. پرکاربردترین روش استفاده شده تعینن سطح ویژه استفاده از روش جذب نیتروژن BET است. روش ساده برای حصول ارقام مربوط به مساحت سطح ویژه تعیین جذب روغن است.

نتیجه به صورت مقدار سیال به میلی‌لیتر به ازای گرم فیلر داده می‌شود و تخمینی تقریبی از مقدار حداقل پلیمر مورد نیاز برای پراکنش فیلر ارائه می‌دهد.

خواص دیگر پرکننده‌ها و تقویت‌کننده ها که موثر است بر روی خواص ویژه ترکیبات هستند:

خواص نوری

سختی و سایندگی

خواص مغناطیسی و الکتریکی

حلالیت اسید

افت حرارتی loss on ignition

pH

میزان رطوبت

خصوصیات تقویت‌کنندگی پرکننده را می‌توان از طریق عوامل اتصال‌دهند افزایش داد.

عوامل اتصال‌دهنده، معمولاً سیلان‌ها و تیتانات‌ها پیوند بین سطحی میان پرکننده و رزین را بهبود می‌دهند.

آن‌ها مولکول‌ه‌ای دو عمل‌کردی هستند، که در آن یک انتهای آن با مواد قطبی واکنش می‌دهد، مواد غیر آلی، در حالی که دیگری با مواد آلی، مواد غیر قطبی، واکنش می‌دهد. آن‌ها به عنوان پل‌هایی میان پرکننده و رزین عمل می‌کنند. عوامل اتصال‌دهنده موجود در بازار دارای گروه‌های مختلف عمل‌کردی متناسب برای رزین خاص هستند. اثر نهایی، چسبندگی بهبودیافته میان پرکننده و پلیمر است که منتج به افزایش خواص مکانیکی، نظیر استحکام کششی، مدول خمشی، استجکام ضربه و دمای انحراف گرمایی می‌شود.

الیاف شیشه (رشته خرد شده) تقویت کننده‌ای است که اغلب در ترموپلاستیک استفاده می‌شود. آن‌ها مقرون به صرفه هستند و می‌توان طیف وسیعی از خصوصیات فیزیکی را برای تعداد زیادی از کاربردها به دست آورد. تقویت کننده‌های الیاف شیشه رشته‌هایی از تارها هستند که به قطرهای مختلف بین ۳٫۸ تا ۱۸ میلی‌متر کشیده می‌شوند. تعداد تارها در هر رشته، آرایش رشته و نسبت طول به وزن الیاف می‌تواند بسته به خصوصیات مورد نظر متنوع باشد. رشته های خرد شده و ممتد در قالب‌گیری تزریقی در بارگذاری‌های ۳۰%-۵% استفاده می‌شوند. نمد می‌تواند از رشته‌های ممتد و خردشده ساخته می‌شود. رزین‌های تقویت شده با الیاف شیشه استحکام کششی، سفتی بالا و مدول خمشی، مقاومت خزشی بالا، مقاومت ضربه و HDT بالا دارند. علاوه بر این ، آنها از ثبات ابعادی عالی و CLTE پایین برخوردار هستند. بازده تقویت الیاف شیشه با استفاده از عوامل اتصال‌دهنده (به عنوان مثال، سیلان‌ها) می‌تواند ارتقای بیش‌تری پیدا کند.

به دلیل این که الیاف شیشه در جهت جریان در حین قالب‌گیری تزریقی آرایش می‌یابند، جمع شدگی تا حد زیادی در جریان کاهش می‌یابد. در جهت عرضی، کاهش جمع‌شدگی خیلی زیاد نیست. معایب الیاف شیشه تاب‌ برداشتن، مقاومت کم در خط جوش و کیفیت پایین سطح هستند.

به دلیل ساینده بودن آن‌ها، آن‌ها می‌توانند به ماشین‌الات و ابزار آسیب برسانند. پوشش‌های سخت شده بر روی محفظه‌ها (barrels)، پیج‌ها (screws) و ابزار می‌توان ساییدگی را به حداقل رساند.

الیاف کربن و الیاف آرامید از ویژگی‌های تقویت‌کننده استثنایی برخوردار هستند، اما به دلیل هزینه بالای آن‌ها فقط در کاربردهای تخصصی مانند هوافضا، دریایی، نظامی و پزشکی کاربرد دارند.

پرکننده‌های نانو به عنوان پرکننده‌هایی با اندازه ذرات در محدوده ۱۰۰-۱ نانومتر تعریف می‌شوند.

چنین پرکننده‌هایی، برای مثال، دوده، سیلیکا سنتزی، کربنات کلسیم رسوبی، برای مدت‌های طولانی پیرامون ما وجود داشته است. اما ذرات اولیه آن‌ها، ذرات ثانویه بزرگ‌تر و پایدارتر به واسطه انباشتگی تشکیل می‌دهند، بنابراین در نهایت آن‌ها نمی‌توانند به عنوان نلنوپرکننده طبقه‌بندی شوند.

اخیراً نانوپرکننده‌های مختلف، نظیر نانوکلی‌ها (montmorrilonite, smectite) و نانوویسکرهای سوزنی‌شکل به صورت تجاری در دسترس قرار گرفته اند.

نانورس‌ها ورقه‌ای ‌(Exfoliation) می‌شوند (به لایه‌های مجزا جدا می‌شوند) و ذرات اولیه تقویت کننده با نسبت‌های بسیار بالا (بیش‌تر از ۲۰۰) تشکیل می‌شوند.

لایه‌ها توسط آماده‌سازی سطح که بین لایه‌ای (intercalation) نامیده می‌شود، از طریق ترکیبات از جمله گروه‌های عاملی فسفونیوم یا آمونیوم افزایش می‌یابند.

این سطح را از آب‌دوستی به آلی‌دوستی تبدیل می‌کند.

مزایای این قبیل پرکننده‌ها این است که آن‌ها خواص مکانیکی خیبی خوب در بارگذاری‌های کم، مقاومت در برابر خراش، خواص ممانعتی بالاتر، خواص مقاومت در برابر آتش افزایش یافته، و عملکرد اعوجاج گرمایی بهبودیافته هنگام مقایسه با پلیمر خالص ایجاد می‌کند.

عمده‌تربن کاربرد فعلی فیلم‌های بسته‌بدی و ظروف سخت، قطعات صنعتی و خودرویی هستند.

پرکننده‌ها مواد جامد نسبتاً ارزان هستند که در مقادیر نسبتاً زیاد به پلیمر جهت تنظیم حجم، وزن، هزینه، سطح، رنگ رفتار فرآورش (رئولوژی)، جمع‌شدگی، ضریب انبساط، رسانایی، نفوذپذیری و خواص مکانیکی افزوده می‌شوند.

آن‌ها می‌توانند به طور کلی به پرکننده‌های غیر فعال یا بسط‌دهنده ‌‌و پرکننده‌های فعال یا عاملی یا تقویت‌کننده تقسیم‌بندی شوند.

پرکننده‌های غیر فعال به طور همده برای کاهش هزینه به کار می‌روند، در حالی که پرکننده‌های فعال تغییرات ویژه در خواص ایجاد می‌کنند به طوری که ترکیب نیازهای مور تقاضای خود را برآورده می‌کند؛ اما درواقعیت، پرکننده‌ای وجود ندارد که کاملاً غیر فعال باشد و فقط هزینه‌ها را کاهش دهد.

تعدادی از پرکننده‌های تقویت کننده از طریق تشکیل پیوندهای شیمیایی با پلیمر عمل می‌کند.

پرکننده‌هایی که معمولاً در پلیمرهای ترموپلاستیک استفاده می‌شوند

پرکننده‌های مکعبی و کره‌ای

کربنات کلسیم طبیعی که بسته به منبع مواد اولیه خام به صورت گچ، سنگ آهک یا سنگ مرمر موجود است.

کربنات کلسیم طبیعی بدون تغییر چشم‌گیر در خصوصیاتش، هزینه یک ترکیب را کاهش می‌دهد.

کربنات کلسیم رسوبی معمولاً از سنگ آهک کلسینه شده (CaO) و دی‌اکسید کربن تهیه می‌شود. اغب سطحی که آماده سازی می‌شود با اسیدهای چرب، ارائه می‌شود.

به دلیل سطح ویژه بالایش (m2/gr20-40) تأثیر عمده روی خواص رئولوژیکی و خواص جذب دارد (پایدارکننده‌ها و نرم‌کننده‌ها). سولفات باریم به عنوان ماده معدنی طبیعی (باریت) و هم به عنوان تولیدات سنتزی (blanc fixe) موجود است.

آن بالاترین وزن مخصوص را در میان پرکننده‌های تجاری دارد، بی‌اثر، بسیار روشن و به آسانی پراکنده می‌شود.

سولفات باریم به طور گسترده‌‌ای برای کاربردهای عایق صوتی (فوم‌ها، لوله‌کشی)، در پشت فرش، کاشی کف، وسایل ورزشی، روکش ترمز و کلاچ، در محافظت در برابر اشعه و به عنوان رنگدانه سفید استفاده می‌شود.

دانه‌های شیشه و سرامیک به طور گسترده‌ای در سامانه‌های رزینی استفاده می‌شود. آن‌ها اغلب توسط سیلان برای افزایش پیوند میان رزین و ذارت آماده‌سازی می‌شوند یا توسط فلزات (نقره، مس) پوشش داده می‌شوند و به عنوان پرکننده رسانا مورد استفاده قرار می‌گیرند. پرکننده‌ای کروی مقاومت فشاری و پارگی، پایداری ابعادی، مقاومت در برابر خراش، و سختی ترکیبات را ایجاد می‌کنند.

دانه‌های شیشه‌ای توخالی چگالی ویژه ترکیب را کاهش می‌دهند و در فوم‌ها، فوم‌های سنتزی و در قطعات خودرو استفاده می‌شوند.

سیلیکای سنتزی اساساً دی‌اکسید سیلیکون آمورف با ذرات اولیه که محدوده قطر ۱۰۰-۱۰ نانومتر را دارند و انبوهه‌ها (بخش‌های ثانویه) را با اندازه ۱۰-۱ نانومتر را تشکیل می‌دهند.

محصولات سیلیکا بعد از فرآیند تولیدشان به صورت زیر نام‌گذاری می‌شوند:

Fumed، fused، precipitated، و مساحت سطح آن ها، بع فرایند استفاده شده بستگی دارد. می‌تواند متنوع از m2/g 800-50 باشد. سیلیکای سنتزی به عنوان پرکننده‌های نیمه‌تقویت‌کننده در ترموپلاستیک‌ها، الاستومرها، به عنوان افزودنی ضد انسداد برای فیلم‌ها، به عنوان تنظیم‌کننده‌های رئولوژی، و به عنوان عوامل مات‌کننده مورد استفاده قرار می‌گیرند.

سیلیکاهای سنتزی برای تقویت خواص تقویت کنندگی‌شان، توسط عوامل اتصال آماده‌سازی می‌شوند. به طور خلاصه، سیلیکاها عمل‌کردهای زیر را در ترموپلاستیک انجام می‌دهند.

کاهش جمع‌شدگی و تشکیل ترک، تقویت‌کننده، ممانعت ار انسداد فیلم، بهبود پایداری ابعادی تحت حرارت، کاهش ضریب انسبساط خطی، بهبود خواص الکتریکی، افزایش سفتی، کاهش تورم دای، تأثیردهنده رفتار رئولوژیکی.

از کربن سیاه عمدتاً به عنوان تقویت‌کننده در الاستومرها استفاده می‌شود. استفاده آن در ترموپلاستیک‌ها به رنگ‌دانه، محافظت در برابر uv، و رسانایی محدود می‌شود.

پرکننده‌های صفحه‌ای

تالک نرم‌ترین ماده معدنی با Mohs hardness دارای ۱، از لحاظ شیمیایی هیدرات سیلیکات منیزیم است. حداکثر تالک به ترکیبات پلی‌پروپیلن برای صنعت خودرو می‌رود.

تالک به طور مثبتی بر بسیاری از خصوصیات از جمله HDT، مقاومت در برابر خزش، جمع‌شدگی، و ضریب انبساط حرارتی خطی (CLTE) تأثیر می‌گذارد. میکا شبیه تالک یک سیلیکات ورقه‌ای با ساختار صفحه‌ای عالی است.  مهم‌ترین انواع میکا muscovite  و  phlogopiteهستند. هر دو نوع نسبت منظر ۴۰-۲۰ دارند و در ترموپلاستیک‌ها جهت بهبود سختی، ثبات ابعادی و HDT به کار می‌رود.

میکا همچنینن خواص الکتریکی خوبی نشان می‌دهد و مقاوم در برابر اسید است. Muscovite سفید تا تقریباً بی‌رنگ به نظر می‌رسد، در حالی phlogopite یک رنگ ذاتی قهوه‌ای طلایی دارد. میکا سخت پراکنده می‌شود، بنابراین، سطحش توسط آمینوسیلان‌ها، واکس‌ها و یا آمینواستات‌ها آماده‌سازی می‌شود. از دیگر معایب میکا مقاومت ضعیف خط جوشش است.

کائولین و کِلی، انواع سیلیکات‌های آمینه شده، در درجه ای مختلف خلوص وجود دارد.

این ماده معدنی ساختار کریستالی ۶ ضلعی، ورق مانند با نسبت ابعاد حداکثر ۱۰ دارد. کم‌رنگ است و مقاومت شیمیایی عالی و خواص الکتریکی خوب دارد. اندازه متوسط ذرات محصولات تجاری بین ۱ تا ۱۰ میلی‌متر و سطح آن‌ها m2/gr 40-10 است.

کاربرد اصلی برای کائولین به عنوان پرکننده در صنعت لاستیک است،  جایی که تشخیص بین خاک رس سخت و نرم تمایز قائل می شود.

کائولین اغلب به شکل کلسینه و آماده سازی‌های سطح ویژه (به عنوان مثال سیلان) استفاده می‌شود. در ترموپلاستیک‌ها، به بهبود مقاومت شیمیایی، خصوصیات الکتریکی و کاهش جذب آب کمک می‌کند. این تمایل به ترک را در کالای نهایی کاهش می‌دهد و مقاومت در برابر ضربه و کیفیت سطح را بهبود می‌بخشد. ساختار لایه‌ای منجر به بهبود در سفتی سطح محصولات نهایی شده می‌گردد.

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

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 📧