وضعیت ورود
درحال حاضر شما وارد سایت نشده اید.
آمار بازدیدکنندگان
  • کاربران حاضر: 0
  • بازدید امروز: 63
  • بازدید ماه: 71,325
  • بازدید سال: 908,328
  • کل بازدیدکنند‌گان: 196,626
قیمت روز

گرمانرم‌شدگی

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

نرم‌کننده‌ها (Plasticizers)

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 تری کرزیل یا فسسفات تریکلرواتیل) 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)

تعاریف

تعاریف متعددی از نرم­کننده ­ها وجود دارد از جمله:

– ماده ­ای با وزن مولکولی پایین که به مواد پلیمری از جمله رنگ ­ها، پلاستیک­ ها، یا چسب ­ها اضافه می ­شود تا انعطاف­ پذیری آن­ ها را افزایش دهد.

– نرم­کننده Tg کاهش داده و ماده را منعطف ­تر می­ کند.- نرم­کننده با زنجیرهای پلیمری در سطح مولکولی برهم­کنش می­ دهد تا سرعت پاسخ ویسکوالاستیک را بالا ببرد (یا تحرک زنجیر را افزایش دهد).- در بسته­ بندی، نرم­کننده ماده­ ای است که به منظور افزایش انعطاف­ پذیری، کارایی و ازدیاد طول به مواد اضافه می­ شود.- خواص رئولوژیکی از طریق افزودن نرم­ کننده بهبود می­ یابند.- نرم­ کننده ­های خاص، ویژگی ­هایی از جمله تأخیراندازی در شعله، انعطاف­ پذیری در دمای پایین، و مقاومت در برابر شرایط آب و هوایی را ارائه می­ دهند. – نرم‌کننده‌­ خارجی، نرم­ کننده­ای است که به یک رزین یا ترکیب اضافه می ­شود و در مقابل، نرم ­کننده­ داخلی در طی فرآیند پلیمریزاسیون رزین به آن افزوده می ­گردد.- نرم­ کننده­ ثانویه، نرم­ کننده ­ایست که با یک رزین معین، سازگاری کم تری نسبت به نرم ­کننده­ اولیه دارد. و اگر بیش از حد استفاده شود باعث چسبندگی سطح شده و ممکن است از ماده تراوش کند. نرم­ کننده ­های ثانویه همراه با نرم ­کننده ­های اولیه برای کاهش هزینه یا بهبود در خواص الکتریکی در دمای پایین استفاده شده و نیز به عنوان یک نرم کننده­ توسعه دهنده شناخته می ­شوند.- نرم­ کننده­ پلیمری دارای وزن مولکولی بالا است (معمولاً وزن مولکولی متوسط عددی بیش از ۲۰۰۰ دارد.). افزایش در وزن مولکولی به دلیل کاهش فشار بخار و پایین آوردن نرخ نفوذ، به بقای نرم ­کننده کمک می­ کند.

– نرم­ کننده­ زیستی یک نرم ­کننده­ اولیه یا ثانویه است که از منابع تجدیدپذیر به دست می ­آید.

– نرم کننده­ زیست تخریب­ پذیر محصول سنتز و/یا فرآوری محصولات طبیعی است که می­ تواند به راحتی به صورت زیستی تجزیه شود. مواد زیست­ تخریب­پذیر به طور کلی به ماده­ای اطلاق می ­شود که در حضور آب، اکسیژن و دمای مناسب، قادر است توسط میکروب ­ها به دی­ اکسید کربن و آب تجزیه شود.- نرم کننده غیر فتالاتی (یا بدون فتالات) محصولی سنتزی است که حاوی بقایای ارتو-فتالیک نیست.- نرم کننده­ی غیر VOC محصولی است که دارای زمان ماندگاری طولانی است و معمولاً با زمان ماندگاری n-hexadecane که با آنالیز GC 10 دقیقه تعیین شده، قابل مقایسه است.هر محصولی که دارای زمان ماندگاری بزرگتر از n-hexadecane باشد، محصول آلی غیر VOC یا نیمه فرار (SVOC) محسوب می­ شود. محصولات آلی نیمه­ فرار دارای نقطه جوش بالاتر از ۲۶۰ درجه سانتی گراد هستند.(VOC یا محصولات آلی فرار دارای نقطه جوش در محدوده ۶۰-۲۶۰ درجه سانتی گراد هستند، در حالی که محصولات آلی بسیار فرار، VVOC، دارای نقطه جوش زیر ۶۰ درجه سانتی گراد هستند.) 

– “نرم کننده­ های سبز”  مترادف محصولات مبتنی بر طبیعت (یا تجدید پذیر) هستند.

طبقه ­بندی

هدف از طبقه ­بندی یک ماده آن است که دانش ما را در آن رابطه  به گونه ­ای سازمان­ دهی کند که خواص هر دسته راحت­ تر به خاطر سپرده شود و روابط آن­ها برای کاربرد در یک هدف خاص بهتر درک شود. طبقه­ بندی به ما کمک می­ کند تا با پیچیدگی­ ها کنار بیاییم. مواد بسیار زیادی وجود دارند که به صورت جداگانه در نظر گرفته شوند. اگر بتوانیم برخی از خواص یا رفتارهای مشترک بین آنها را پیدا کنیم، می­توانیم گروه ­های معنی داری ترتیب دهیم تا به ما در ساده کردن روند تصمیم ­گیری کمک کنند.

نرم کننده ها معمولاً بر اساس ترکیب شیمیایی طبقه ­بندی می­ شوند، زیرا درک تأثیر عناصر ساختاری (به عنوان مثال، الکل­های مختلف در یک مجموعه همگن از فتالات، آدیپات­ها و غیره) بر خصوصیات نرم­کننده ­ها و نیز تأثیر آنها بر روی مواد حاوی نرم­کننده آسان­تر است. به همین دلیل ، ما همچنین نرم­کننده ­ها را بر اساس خانواده شیمیایی مانند استرها، فتالات­ها، ویا پارافین ­های کلردار دسته ­بندی می­کنیم. در نظر گرفتن این نکته حائز اهمیت است که، طبقه بندی باید به استخراج یک حقیقت عملی کمک کند تا اینکه فقط برای ساده سازی استفاده شود. به عنوان مثال ، دسته­ بندی پارافین­ ها بر اساس طول زنجیره­ کربن و غلظت کلر آنها به دسته بندی مناسب اطلاعات و مقالات در این زمینه کمک می ­کند. به طور مشابه، مطالعه میزان مهاجرت فتالات­ های دارای الکل­ های مختلف یا میزان محلول بودن آنها در حلال­ های مختلف به ایجاد فرمولاسیو ن­های بهتر کمک می­کند.

بخش قبل نشان می­ دهد که نرم کننده ­ها بر خواص مختلف فیزیکی و شیمیایی مواد تأثیر می­ گذارند. در بسیاری از کاربردها، این امکان وجود دارد که طراح محصول قصد داشته باشد خصوصیات مواد را در جهت خاصی تغییر دهد که انتخاب یک نرم کننده­خاص را الزامی می­ کند.

این بخش نشان می­ دهد که تعریف نرم ­کننده تحت تأثیر کاربرد ، دلیل استفاده از آن و نیز تأثیر آن بر انسان و محیط قرار دارد. فصل بعدی شامل مقایسه خواص نرم کننده ­ها است. به منظور کمک به مطالعه­ روابط موجود، نرم کننده ­ها بر اساس خانواده شیمیایی­شان طبقه بندی می­ شوند، چرا که این تنها راه آسان برای تعیین گروه نرم­کننده ­های منفرد است. مقایسه­ خواص برای برجسته کردن خواص فیزیکی، تأثیر بر خواص موادی که در آن­ها از نرم­ کننده استفاده شده است، و یافتن توجیهی در انتخاب آن­ها برای دستیابی به خواص مورد نظر، انجام شده است.

 

انتظارات از نرم ­کننده­ ها

تعداد زیادی از کاربردهای نرم ­کننده­ ها در حال حاضر، ناشی از انتظاراتی است که از بهبود خواص مواد اولیه­ پلیمری و یا محصول نهایی وجود داشته است. موارد زیر برخی از مهم­ ترین انتظاراتی که از نرم ­کننده ­ها وجود داشته و منجر به بهبود خواص می­ شود را بیان می­ کند:

– کاهش دمای انتقال شیشه ­ای پلیمر، رایج ­ترین دلیل استفاده از نرم ­کننده ­ها، که این مورد غالباً مربوط به سازوکار عمل‌کرد نرم­کننده بوده و از همین طریق نیز توضیح داده می­ شود.

– ایجاد انعطاف پذیری بیش‌تر در مواد- این تأثیر در ارتباط با تغییرات در ساختار پلیمر است- معمولاً به وسیله­ میزان کاهش در دمای انتقال شیشه­ ای اندازه­ گیری می­ شود.

– افزایش ازدیاد طول و کاهش استحکام کششی نتایج معمولی هستند که به واسطه­ کاهش دمای انتقال شیش ه­ای در اثر افزودن نرم کننده حاصل می شوند. با این وجود، در برخی از پلیمرها یا محصولات نتایج خاصی نیز مشاهده می­ شود. خصوصاً زمانی که غلظت نرم­ کننده در ماده تغییر کند.

– کاهش در چقرمگی مواد و بهبود در مقاومت آن ­ها به ضربه

– بهبود خواص دمای پایین در بسیاری از مواد از طریق افزودن انواع مختلف و غلظت­های متفاوت نرم­ کننده­ ها

– کنترل ویسکوزیته: نرم کننده­ ها مایعاتی با ویسکوزیته­ پایین هستند که ویسکوزیته­ محلول­ های پلیمری را کاهش داده و کارایی فرمولاسیون­ های صنعتی پیچیده را بهبود می ­بخشند. موارد متعددی نیز گزارش شده است که در آن­ ها به دلیل انحلال پلیمر در نرم­ کننده (مانند پلاستیزول های PVC) و یا به دلیل برهم­ کنش با دیگر اجزای مایع موجود در فرمولاسیون (مثل آب در محصولات پایه­ آب که در آن­ها تشکیل امولسیون آب در روغن باعث افزایش ویسکوزیته می­ شود.) ویسکوزیته افزایش یافته است.

– اصلاح خواص رئولوژیکی- اکثر محصولات به خصوص محصولاتی با میزان بالای پلیمر، مایعاتی غیر نیوتونی ­اند که ویسکوزیته­ آن­ها تابعی از نرخ برش است. این موضوع، به نوبه­ خود، باعث بروز یک رفتار رئولوژیکی پیچیده می­ شود.

– تأثیر بر واکنش­ پذیری شیمیایی- ویسکوزیته­ پایین ­تر باعث حرکت مولکول و در نتیجه برهم­کنش و واکنش شیمیایی می­ شود. در این زمان، افزودن نرم­ کننده اجزای واکنش را رقیق کرده و تأثیر نرم ­کننده بر واکنش پذیری را به یک اثر ترکیبی بر حرکت و رقیق‌سازی تبدیل می ­کند.

– کاهش دمای انحلال- دمای ژل شدن و دمای انعقاد نیز از پارامترهای تأثیرپذیر هستند. اما بسیاری دیگر از تأثیرات در محصولات مختلفی دیده شده ­اند (مانند بهبود یکنواختی سطح پوشش­ ها، کاهش دمای کاربرد چسب، و …).

– تأثیر بر فرآیندپذیری- علاوه بر کاهش دمای ژل شدن و نرم­شدگی، نرم­کننده ­ها دمای ذوب را نیز کاهش م ی­دهند. افزودن نرم­کننده ­ها این امکان را فراهم می­ آورد که بتوان ماده­ مورد نظر را با روش ­های دیگر هم فرآیند کرد (کاهش نرخ تخریب، امکان فرآیند کردن ماده با دستگاه ­های مختلف، کاهش فشار اکسترودر، و … ). زمان اختلاط هم در حضور نرم­کننده­ ها افزایش می­یابد.

– اصلاح برهم‌کنش ­ها با آب به وسیله­ محصولات حاوی نرم­کننده­ ها. نرم­کننده­ های آب‌گریز حساسیت به آب را در برخی محصولات کاهش و نرم­کننده ­های آب­دوست جذب آب را افزایش می­ دهند. که این امر می ­تواند نرخ پخت در سامانه­ هایی که نسبت به آب واکنش­پذیر هستند را افزایش داده و نیز باعث ایجاد تورم گردد.

– کمک به پراکنش افزودنی­های جامد و مایع (افزودنی­ های مایع خصوصاً اگر در یک نرم ­کننده­ حل شوند، پیش پراکنش فیلرها و رنگدانه­ ها، و نیز انحلال پذیری افزودنی­ ها، باعث ارتقای این اثر نرم­ کننده می ­شوند).

– تأثیر بر رسانایی الکتریکی وابسته به خواص الکتریکی نرم ­کننده­ هاست که می­ توانند به رسانایی کمک یا به عنوان عایق عمل کنند.

– رفتار سوختن و آتش ­زایی- به طور کلی، اکثر نرم ­کننده ها حساسیت به سوختن و نیز چکه در زمان سوختن را در مواد افزایش می­ دهند. و تولید دود هم می ­کنند. اما برخی از نرم­ کننده ­ها (فتالات­ها و کلروپارافین­ها) باعث کاهش پتانسیل سوختن مواد و تولید دود کمتر می­ شوند.

– مقاومت به تخریب زیستی-  بیشتر نرم­کننده ­ها پتانسیل تهاجم زیستی را افزایش می­ دهند و محصولات حاوی نرم ­کننده ­ها باید به وسیله­ زیست­ کش­ ها محافظت شوند. در مواد زیست تخریب­پذیر، برخی نرم­کننده ­ها به صورت انتخابی اضافه می­ شوند تا نرخ زیست تخریب ­پذیری را افزایش دهند.

– بهبود خواص مربوط به اتلاف لرزش و مسدود کردن صوت

– بهبود شفافیت نوری به وسیله­ همگن ­سازی اجزای سامانه

– تأثیر بر فراریت اجزای محصول- نرم ­کننده ­ها به طور کلی میزان VOC را با کمک به جای‌گزینی برخی حلال­ها کاهش می­ دهد، اما نفوذ و تبخیر آهسته باعث رهایش جز مایع شده و منجر به آلودگی داخلی و اصطلاحاً مه‌گرفتگی (fogging) می­شوند.

– تأثیر بر بلورینگی به طور کلی به سمت کاهش بلورینگی است اما در بسیاری از مواد توانایی بلور شدن می­ تواند به شکلی اساسی به واسطه­ افزایش تحرک زنجیرهای پلیمری در حال تبلور و یا سگمنت ­های آن­ها افزایش یابد.

-فزایش سازگاری بین افزودنی ها، پلیمر و افزودنی ها و پلیمرها در آمیزه های پلیمری

-بهبود خواص بازتاب نور در برخی ترکیبات

– مهاجرت مواد با وزن مولکولی کم درون محصول و به خارج از قطعه افزایش می ­یابد. این امر به ویژه در مورد محصولات دارویی که پوشش حاوی نرم­کننده­ آن ­ها میزان انتشار دارو را تنظیم می­کند، بسیار مهم است. هم­چنین در رنگرزی پارچه و برخی کاربردهای دیگر نیز اهمیت دارد.

– افزایش عبورپذیری گاز

علاوه بر انتظاراتی که بر اساس خواص فیزیکی و شیمیایی نرم ­کننده ­ها و تأثیر آن­ ها بر دیگر مواد خصوصاً پلیمرها مطرح شد، چندین فاکتور سیاسی- اجتماعی هم وجود دارند که شامل موارد زیر می­ شوند:

  • تجدیدپذیری منابع (منابع مواد اولیه­ی مورد استفاده در تولید نرم­ کننده ­ها)
  • زیست­ تخریب­ پذیری (تا حد معینی که به عمل‌کرد یا طول عمر محصولات نهایی آسیب نرسد.)
  • غیرفتالاتی بودن

روش‌های ادغام

ترکیبات پلی‌وینیل‌کلراید نرم‌شده، پلاستیسول‌ها، به مقدار نسبتاً زیادی نرم‌کننده نیاز دارند. آن‌ها در مخلوط‌کننده‌های سیاره‌ای، مخلوط‌کن داخلی و حلال‌ها تهیه می‌شوند. عملاً تمام ترمپلاستیک‌ها و الاستومرها را می‌توان با نرم‌کننده‌ها و سایر اجزاء ترکیب‌کننده در مخلوط‌کننده‌های پیوسته و ناپیوسته مخلوط کرد. ترکیبات ویژه یا حساس که در پیمانه‌های کوچک تهیه می‌شوند معمولاً روی آسیاب‌های غلتکی مخلوط می‌شوند. نرم‌کننده‌ها می‌توانند به شکل مایع یا مانند یک پراکندگی (مخلوط خشک) بر روی یک حامل افزوده ‌گردند.

نرم کننده‌ها معمولاً برای بهبود انعطاف پذیری ، دوام و کشش‌پذیری فیلم‌های پلیمری و به طور هم‌زمان کاهش جریان مذاب استفاده می‌شوند. نرم‌کننده‌ها برش را در مراحل اختلاط تولید پلیمر کاهش می‌دهند و مقاومت در برابر ضربه را در فیلم پلاستیکی نهایی بهبود می بخشند. آن‌ها مواد با خواص انعطاف‌پذیر و چسبناک نیز فراهم می‌کنند. برخی از نرم‌کننده‌های مهم عبارتند از: استرهای فتالیک‌ها (PAE) نظیر DEHP که در PVC استفاده می‌شود و در حدود ۸۰% از حجم نرم‌کننده برای محصول PVC را تشکیل می‌دهند، نرم‌کننده‌ها برای PET می‌تواند شامل DPP،DEHA ، DOA، DEP، دی‌ایزوبوتیل‌فتالات و DBP باشند. استیل‌ترایبوتیل‌سیترات (ATBC) یک نرم‌کننده برای فیلم‌های چسبنده مبتنی بر PVDC است. در نهایت سایر نرم‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌کننده‌های معمول گزارش شده DBP ، DEHP ، DHA ، DCHP ، BBP ، HAD و HOA هستند.

یکی از مهم‌ترین عواملی که باید مورد توجه قرار بگیرد امتزاج‌پذیری مشترک میان نرم‌کننده و پلیمرهاست. اگر پلیمری با یک نرم‌کننده در غلظت بالای پلیمر حل شود، نرم‌کننده اولیه نامیده می‌شود. نرم‌کننده‌های اولیه باید پلیمر را به سرعت در محدوده دمای فرآورش نرمال ژل کنند و نباید از مواد نرم‌شده تراوش کند. از طرف دیگر نرم‌کننده‌های ثانویه ظرفیت ژل‌شدگی پایین‌تر دارند و سازگاری با پلیمر محدود شده است. در این مورد دو مرحله بعد از مرحله نرم‌شدگی وجود دارد: یک مرحله که در آن پلیمر فقط تا حدی نرم می‌شود و مرحله دیگر که به طور کامل نرم می‌شود. به همین دلیل این پلیمرها هنگام تنش به طور یکنواخت تغییر شکل نمی‌دهند. تغییر شکل فقط در فاز غنی از نرم‌کننده ظاهر می‌شود و خواص مکانیکی سانه ضعیف است.

PVC بعد از پلی‌اتیلن دومین پلیمر خالص پرفروش در اروپا است. اما PVC  به عنوان یک رزین خالص خواص خیلی ضعیفی دارد و استفاده از افزودنی برای تولیدات محصول با کیفیت قابل قبول مورد نیاز است. این نیاز به استفاده از افزودنی‌های PVC می‌تواند از دو طریق استدلال شود: منفی: این چنین افزودنی‌ها یچیدگی های ناخواسته و قیمت اضافی را نشان می دهند، در حالی که استفاده از این افزودنی‌ها توانایی مضاعفی را برای تنظیم خواص محصول نهایی فراهم می‌کند. نرم‌کننده‌ها معمولاً مایعات آلی هستند که می‌توانند به PVC برای حصول محصول با انعطاف‌پذیری افزوده گردند. نرم‌کننده‌های PVC را می‌توان به دو گروه بر اساس بخش غیز قطبی‌شان تقسیم کرد: گروه اول (شکل زیر  A) شامل نرم‌کننده‌ها هسند، نظیر استرهای اسید فتالیک، در حالی که ۱۹ گروه متصل به حلقه‌های آروماتیک دارند. ویژگی مهم این مواد حضور حلقه آروماتیک قابل قطبش است. گفته شده است که آن‌ها مانند مولکول‌های دوقطبی رفتار می‌کنند یک اتصال میان اتم‌های کلر متعلق به دو زنجیر یا دو قطعه از همان زنجیر ایجاد می‌کنند.  گروه دوم (شکل B) شامل نرم کننده‌هایی که بخش‌های قطبی متصل شده به زنجیرهای آلیفاتیک دارند و گروه آلیفاتیک قطبی نامیده می‌شود. مثال‌ها اسید و الکل‌های آلیفاتیک یا استرهای آلکیل اسید فسفریک هستند. گروه‌های قطبی آن‌ها با سایت‌های قطبی مولکول‌های پلیمر واکنش می‌دهند، ولی از آنجا که بخش آلیفاتیک آن‌ها اکثراً بزرگ و انعطاف‌پذیر است سایر مکان‌های قطبی روی زنجیر پلیمر می‌تواند از طریق مولکلول‌های نرم کننده غربال شوند، در حای که میزان برهم‌کنش‌های بین مولکولی میان زنجیرهای پلیمری همسایه کاهش می‌یابد.

 

Untitled

 

نرم‌کننده ها را می‌توان با توجه به ساختار شیمیایی آن‌ها نیز تقسیم‌بندی کرد: در جدول زیر نرم‌کننده‌های از لحاظ تجاری دردسترس لیست شده‌اند و آن‌ها به دو طبقه اصلی تفسیم می‌شوند: فتالات‌ها و غیر فتالات‌ها. پرکاربردترین کلاس از نرم‌کننده‌ها در واقع فتالات‌ها و به ویژه استرهای اسید فتالیک هستد. گزارش شده است که قرار گرفتن در معرض فتالات‌ها می‌تواند نگرانی‌های سلامتی ایجاد کند. از آنجا که نرم‌کننده‌های فتالات به طور شیمیایی به PVC متصل نیستند، آن‌ها می‌توانند استخراج‌ شوند، مهاجرت کنند یا تبخیر شوند در داخل هوای محیط بسته و اتمسفر، مواد غذایی و سایر مواد و… . محصولات مصرفی شامل فتالات‌ها می‌توانند به طور مستقیم از طریق تماس یا استفاده و غیر مستقیم از طریق انتقال و نفوذ به محصولات دیگر، انسان را در معرض خطر قرار ‌دهد و نیز باعث آلودگی‌های زیست‌محیطی شوند. در دسته عمومی غیر فتالات‌ها، تمامی سایر ترکیبات شیمیایی نظیر استرهای اسید فسفریک، استرهای اسید چرب و غیره محصور می‌شوند. در جدول زیر لیستی از نرم‌کننده‌های فتالات‌های و غیر فتالات‌های در دسترس از لحاظ تجاری گزارش می‌شوند.

 

Un

Unn

Q

برخی از تولیدکنندگان و عرضه کنندگان مواد نرم کننده

مراحل نرم‌سازی

بخش اعظم کاربردهای مواد نرم‌شده، انتقال آن‌ها از یک جامد، خمیر یا مایع به یک ماده لاستیکی از طریق اثر دما را دربرمی‌گیرد. مورد نرم‌سازی PVC از طریق و بنابراین ترکیبات PVC نرم‌شده می‌توانند یا از یک پلاستیسول (سوسپانسیون مایع از امولسیون PVC در یک نرم‌کننده) یا از یک مخلوط خشک سوسپانسیون PVC با نرم‌کننده‌ها حاصل ‌شوند در حالی که توسط توسط اختلاط خشک به دست می‌آیند. در هر دو موارد رفتار این مواد بسیار مشابه است و تعداد مراحل تشریح می‌شوند. برهم‌کنش‌هایی که میان PVC و نرم‌کننده رخ می‌دهند نیز در این مواد به دلیل اثر دما تعییر می‌یابند که مسئول رفتارهای مشاده شده هستند. دو مرحله حین نرم‌شدگی PVC تشریح می‌شوند:

ژل‌شدگی، فرآیند مذکور که جذب سطحی نرم‌کننده توسط ذرات PVC به عنوان یک نتیجه از افزایش دما و/یا پیرشدگی شدید اتفاق می‌افتد. بعد از مرحله ژل‌شدگی، یک ژل ضعیف حاصل می‌شود، که در آن خواص مکانیکی همچنان رو به ارتقاست.

ذوب، مرحله مذکور که به عنوان یک نتیجه از گرمایش بیش‌تر (معمولاً در دمای بسیار بالاتر از ۱۵۰ )، ذرات PVC و نرم‌کننده‌ها با هم دیگر ذوب می‌شوند که ماده یکنواخت را تشکیل می‌دهند. بعد از خنک‌سازی ماده قادر است که خواص مکانیکی‌اش به حداکثر مقدارش افزایش یابد.

در طی مرحله اول، در ابتدای فرآیند ژل‌شدگی، مولکول‌های نرم‌کننده به ساختار متخلخل PVC به روشی بازگشت‌ناپذیر نفوذ می‌یابد. جذب سطحی نرم‌کننده انجام می‌شود. پس از آن یک دوره القایی وجود دارد که نرم‌کننده به آرامی سطح رزین را حل می‌کند. در مرحله سوم جذب سطحی نرم‌کننده انجام می‌شود. در طی این مراحل ذرات PVC متورم می‌شوند در حالی که حجم کلی مواد کاهش می‌یابد. یک فرآیند نفوذ با انرژی فعال‌سازی پایین رخ می‌دهد.

در مرحله چهارم تغییرات شدیدی رخ می‌دهد که با انرژی فعال‌سازی بالا تغییر شکل می‌دهد. نرم‌کننده‌ها خوشه‌های میان قطعات پلیمر تشکیل می‌دهند و در داخل قطعات مولکولی پلیمرها نفوذ می‌کنند در حالی که پیوندهای هیدروژنی و گروه‌های قطبی دردسترس را حل می‌کنند. در طی این مرحله ذرات PVC هویت خود را از دست می‌دهند و می‌توان مخلوط را به عنوان یک ماده همگن ذوب شده مشاهده کرد. در صورت پیش‌رفت گرمایش (مرحله ۵) مواد مانند ذوب سیال رفتار می‌کنند. خوشه‌های پلیمری یا مولکول‌های نرم‌کننده از بین می‌روند و ماده همگن تشکیل می‌شود. مرحله ششم در طی خنک‌سازی رخ می‌دهد. پلیمر به دلیل بلورینگی و ایجاد نیروهای ضعیف واندروالسی و پیوند هیدروژنی میان مولکول‌های نرم‌کننده و قطعات پلیمر سخت می‌شود.

مراحل ۱ و ۲ می‌توانند پس از اینکه نرم‌کننده و PVC در دمای محیط مخلوط می‌شوند (پیرشدگی) رخ دهد. مرحله سوم می‌تواند در دمای محیط رخ دهد ولی دمای واقعی به قدرت حلال نرم‌کننده بستگی دارد.  برای رخ دادن مرحله چهارم، که مرحله‌ای با انرژی فعال‌سازی بالاست لازم است که نمونه گرم شود. بلورینگی بلورهای کوچک PVC و تشکیل پیوندهای ضعیف در حین خنک‌سازی رخ می‌دهد. این مرحله ممکن است ساعت‌ها یا روزها طول بکشد.

نرم کننده ها بر روی خواص مکانیکی، نوری الکتریکی، رئولوؤبکی آمیزه ها و… موثرند.

از نرم کنننده ها در صنایع مختلفی نظیر چسب، خودرو، کشاورزی، فیلم، پوشش و… استفاده می شود.

 

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 📧