وضعیت ورود
درحال حاضر شما وارد سایت نشده اید.
آمار بازدیدکنندگان
  • کاربران حاضر: 1
  • بازدید امروز: 901
  • بازدید ماه: 35,759
  • بازدید سال: 197,168
  • کل بازدیدکنند‌گان: 119,446
قیمت روز

PVC

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 انعطاف­پذیری، 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 محدوده­ی 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- نرم­کننده­ 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 (افزودنی­های 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 نرم­کننده­ 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 می­دهد، 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 📧

انتخاب پایدارکننده­ های حرارتی PVC

پلی(وینیل کلراید) (PVC) یکی از مهم­ ترین پلاستیک­ های تجاری به شمار می ­رود اما، نسبت به حرارت ناپایدار است. بنابراین، از پایدارکننده­ های حرارتی به طور وسیعی در محصولات وینیلی استفاده می­ کنند تا با بهبود مقاومت PVC به دماهای بالا، در تمامی مراحل از آن­­­ در برابر حرارت محافظت کنند. از آنجا که تعداد پایدارکننده ­های صنعت PVC در بازار رو به افزایش است، انتخاب و ارزیابی یک پایدارکننده می­ تواند فرآیند دشواری باشد. در نتیجه، برای انتخاب پایدارکننده ­های حرارتی PVC لازم است درک درستی از موارد زیر داشته باشیم:

– نقش پایدارکننده ­های حرارتی در PVC

– انواع پایدارکننده ­های حرارتی برای ترکیبات وینیلی

– تأثیر اجزاء و محتویات PVC بر انتخاب پایدارکننده ­های حرارتی

– نقش پایدارکننده­ های حرارتی PVC

PVC یکی از پرکاربردترین پلاستیک­ های تجاری است که ترکیبات آن دارای کاربردها و روش ­های فرآیندی متنوعی هستند. اما، PVC در دماهای فرآیندی از نظر حرارتی ناپایدار است.

مقدار و نوع انرژی­ های ورودی در بین روش­ های تولید و کاربردهای وسیع PVC به طور قابل توجهی متفاوت است. در حقیقت، فرآیند تخریب رزین در رآکتور آغاز و می­ تواند در زمان انبارداری، از طریق اکسیداسیون، تشکیل کربونیل و …، حتی قبل از استفاده، ادامه یابد.

زمانی که PVC تا ۱۷۰ درجه سانتی­گراد حرارت می­ بیند، هیدروژن و کلر آن حذف می­ شود. فرآیند تجزیه شروع و منجر به رهایش HCl (جدایی هیدروکلراید خودکاتالیستی) می­ شود. مولکول­ های ناپایداری (ساختارهای کلر آلیلی) پدید می ­آیند که رهایی HCl را افزایش می ­دهند. و این واکنش زنجیروار به همین ترتیب ادامه می­ یابد.

A

عواملی که باعث گسترش فرآیند تخریب در PVC می ­شوند عبارتند از:

– چرخه­ های اختلاط (اختلاط خشک، بنبوری، مخلوط کننده های پلاستیزول با سرعت بالا)

– فرآیند کردن (کلندر، اکسترودر، قالب­گیری)

– ساخت (ترموفورمینگ، ساخت ورق)

– در معرض انرژی نوری یا حرارتی قرار گرفتن در فضای باز

– گرمای محیط استفاده از محصول (فضای داخلی خودرو، مجرای هوای گرم)

– استریلیزه کردن به وسیله­ اشعه­ گاما

بنابراین، پایدارکننده­ های حرارتی نقش کلیدی را در بهبود مقاومت ترکیبات PVC به حرارت یا دماهای بالا ایفا می­ کنند. هدف از پایدارسازی حرارتی محافظت از ترکیبات وینیلی در تمامی مراحل است. جهت جلوگیری از تخریب ترکیبات PVC، پایدارکننده­ های حرارتی از طریق روش ­های زیر عمل می­ کنند:

– خنثی سازی هیدروژن کلراید

– جایگزینی پیوندهای کربن-کلر ضعیف شده

– جلوگیری از اکسیداسیون

امروزه، انتظار صنعت آمیزه سازی از پایدارکننده­ های PVC پوشش بسیاری دیگر از نیازمندی­ های PVC در کنار پایدارسازی حرارتی این پلیمر است.

– انواع پایدارکننده­ های حرارتی برای ترکیبات وینیلی

در حال حاضر چندین گروه پایدارکننده­ حرارتی و نوری در صنعت مواد وینیلی به کار می ­رود:

B

– مخلوط فلزی:

نمک اسیدهای آلی (مایع و جامد)، از یکی از فلزات باریم، کلسیم، کادمیم، و زینک، و یا ترکیبی از آن ­ها تشکیل شده است. به طور معمول، زنجیر خطی با ۸ تا ۱۸ کربن یا زنجیر شاخ ه­ای آلیفاتیک اسیدهای کربوکسیلیک مورد استفاده قرار می­ گیرند. اسیدهای آروماتیک (آلکیل بنزوئیک) نیز قبلا مورد استفاده قرار می­گرفتند که به دلیل سمیتشان دیگر بکار برده نمی­

شوند.

-ترکیبات آلی قلع (ارگانوتین):

(مرکاپتیدهای آلی قلع ارائه دهنده­ی عملکرد گرمایی عالی)

خصوصیات فیزیکی و شیمیایی پایدار کننده­های حرارتی ارگانوتین صرفاً به ماهیت گروه های شیمیایی متصل به اتم قلع بستگی دارد. مرکاپتیدهای آلی قلع عملکرد حرارتی بسیار خوبی دارند و بنابراین به عنوان کارآمدترین پایدار کننده­های حرارتی شناخته می­شوند.

پایدار کننده­ های ارگانوتین با سایر مواد افزودنی مورد استفاده در PVC سازگاری خوبی دارند بنابراین چالش های فرآیند را به حداقل می­ رسانند. مرکاپتیدهای ارگانوتین همچنین در فرآیند کردن پی وی سی نرم و سخت، ماندگاری رنگ برجسته ای ارائه می ­دهند.

-نمک­ ها و صابون­ های سرب (مایع و جامد):

(مقرون به صرفه­ ترین پایدار کننده­ حرارتی PVC)

پایدارکننده­ های حرارتی بر پایه­ نمک ­ها و صابون­ های سرب یک پایداری گرمایی طولانی مدت را ارائه می­ دهند. این پایدار کننده های حرارتی به عنوان یکی از مقرون به صرفه­ ترین نوع پایدار کننده ­ها برای PVC در نظر گرفته می­ شوند. ترکیبات PVC هنگام پایدارسازی  با پایدارکننده­ های حرارتی سرب: – پایداری عالی در برابر گرما

                                                          – خصوصیات مکانیکی و الکتریکی استثنایی

                                                          – دامنه فرآیندی گسترده تر

را نشان می­ دهند.

در کنار این مزایا ، پایدار کنند ه­های حرارتی سرب دارای محدودیت هایی نیز هستند. این پایدار کننده ­ها هنگام استفاده در پنجره­ های PVC منجر به تغییر رنگ آن­ ها می­ شوند. سرب به دلیل عدم حل شدن کلریدهای سرب تشکیل شده در هنگام پایدارسازی، بهترین خواص الکتریکی را ارائه می­ دهد. در حال حاضر، سرب برای جای گزینی احتمالی توسط سیستم­ های مخلوط فلزی خاص، در عایق ثانویه و تزئینی سیم تحت فشار است. این در حالیست که، عایق اولیه هنوز به بهترین شکل توسط سرب پایدار می شود. 

-ترکیبات بر پایه­ کلسیم یا روی: (بیش ترین کاربرد سیستم­ های Ca/zn در بخش­ هایی است که به دلیل تماس مستقیم یا غیر مستقیم به مجوز USFDA نیاز باشد.)

پایدار کننده ­های بر پایه­ی کلسیم یا روی معمولاً حاوی استئارات کلسیم و مقدار کمی صابون روی مانند اکتوات روی هستند.

پایدار کننده ­های بر پایه­ی کلسیم / روی که برای کاربرد در پی وی سی سخت استفاده می­ شوند، به طور کلی به صورت مایع / پودر در دسترس هستند. چنین پایدار کننده ­های حرارتی ثبات رنگ را در هنگام فرآیند PVC بهبود می­ بخشند و آن را در طول عمر قطعه حفظ می­ کنند.

 -انواع آلی و متفرقه­ دیگر: پایدار کننده­ های حرارتی آلی شامل آلکیل/ آریل فسفیت­ ها، ترکیبات اپوکسی، بتادی­کتون­ ها، آمینو کروتونات ­ها ، ترکیبات هتروسیکل (ناجور حلقه) نیتروژن، ترکیبات گوگرد ارگانیک (به عنوان مثال تیول ­های استر) ، فنولیک­های استتار شده و پلی­ال­ ها (پنتا اریتریتول­ ها) هستند. این اقسام در حال حاضر به شدت مورد تحقیق قرار گرفته­ اند و انتظار می ­رود که استفاده از آ ن­ها رشد چشمگیری داشته باشد. 

ترکیبات وینیلی  اکسترود، کلندر یا قالب گیری شده و پلاستیزول­ های وینیلی، اغلب با پایدارکننده ­های حرارتی مخلوط فلزی   Ba / Zn، Ca/ Zn پایدار می­ شوند. سیستم های Ca / Zn بیشتر در کاربردهایی استفاده می­ شوند که نیاز به تأیید USFDA برای تماس مستقیم یا غیرمستقیم با غذا دارند.

در آمریکای شمالی و جنوبی و مناطقی از خاور دور، ترکیبات سخت وینیلی برای اکستروژن و قالب سازی، اغلب با مرکاپتیدهای ارگانوتین پایدار می­ شوند و در اروپا برای این منظور از سیستم های سرب یا مخلوط فلزی استفاده می­ شود.

 

C

 

تأثیر مواد تشکیل دهنده­ PVC در انتخاب پایدار کننده­ های حرارتی

در بیش تر موارد، بهترین روش بررسی پایداری گرما و حفظ رنگ فرمولاسیون، با و بدون این مواد افزودنی است. این روش امکان تعیین میزان هرگونه مشکل بالقوه را از قبل فراهم می ­کند.

محتویات ترکیبات وینیلی که می ­توانند تأثیر بالقوه­ای بر پایداری حرارت PVC داشته باشند از این قرار هستند:

– رزین­ های وینیلی

– رزین­ های اصلاح کننده

– نرم ­کننده ­ها

– فیلرها

– رنگ­ دانه­ ها

– روان­ کننده ­ها

– افزودنی­ های دیگر

-رزین­ های وینیلی:

طیف گسترده­ی رزین­ های وینیلی احتمالا تنها عامل مهمی است که می ­تواند تنوع پایدارکننده ­های پیش روی آمیزه­ سازان را توضیح دهد.

هموپلیمر PVC با روش های پلیمریزاسیون سوسپانسیونی ،توده و امولسیونی ساخته می شود. مقدار و نوع اجزای باقیمانده روی رزین رسیده به دست کاربران (باقیمانده های کاتالیزور، عوامل تعلیق، مواد امولسیون کننده و…) می­ توانند تفاوت زیادی داشته باشند. دو رزین وینیل ساخته شده از طریق یک روش واحد توسط دو تولید کننده مختلف، می ­توانند پاسخ متفاوتی به یک سامانه­ی پایدارکننده داشته باشند.

کوپلیمرهای پی وی سی و پی وی سی با سایر کومونومرها (پروپیلن، ستیل­وینیل­اتر، وینیلیدین کلراید) نیز پاسخ متفاوتی به یک سیستم پایدارکننده دارند. یکی از تفاوت های بارز در پاسخ پایدارکننده در مورد مخلوط­ های فلزی Ba / Zn و Ca / Zn رخ می­ دهد. این پدیده که “حساسیت روی” نامیده می­ شود، یک تغییر رنگ شدید (حتی سوختن) در ترکیبات پی وی سی­ای است که در معرض مداوم حرارت قرار می­ گیرند. تخریب ناشی از روی (سیاه شدن و سوختن ناگهانی) یک پدیده­ معمول است. در واقع، هنگامی که نمک کربوکسیلیک اسید روی کلر ناپایدار را روی زنجیره پلیمر جانشین می­ کند، کلرید روی تشکیل می­شود که یک اسید لوئیس قوی و یک کاتالیزور تخریب برای PVC است. جز فسفیتی به خودی خود معیاری از پایداری طولانی مدت را ارائه می­ دهد.

U

Untitled

 

در شکل بالا، سیستم ­های Ba / Cd و Ba / Cd / Zn از افزودن فسفیت سود می­ برند. چنین گمان می­ شود که فسفیت، روی و کلریدهای کادمیوم تشکیل شده در طی فرآیند پایدارسازی را حبس می­ کند. به همین دلیل، فسفیت ها به عنوان تأخیراندازنده در پدیده­ی “سوختن روی” که در بالا توضیح داده شد، شناخته می ­شوند. افزودن بیشتر جز اپوکسی به یک سیستم مخلوط فلزی منجر به بهبود چشمگیر پایداری حرارتی می ­شود. با در نظر گرفتن عم لکرد اپوکسی به تنهایی بهتر متوجه میزان این هم ­افزایی خواهید شد. هم­چنین یک مطالعه نشان داده است که مقاومت به روی را در یک رزین حساس به روی می­ توان با شستن آن از کاتالیزورهای باقیمانده، عوامل تعلیق یا عوامل امولسی فایر، افزایش داد. وینیل استات – کوپلیمرهای وینیل کلراید  کاملاً به روی حساس هستند (به میزان استات بستگی دارد). از استفاده از روی در سیستم پایدارکننده باید اجتناب شود. یک استثنا در این زمینه وجود دارد که در بخش “پرکننده ها” مورد بحث قرار خواهد گرفت. انواع دیگر کوپلیمرها معمولاً به پایدارکننده­ ها مانند هموپلیمرهای سوسپانسیونی PVC پاسخ می­ دهند. آن ها درجات مختلفی از حساسیت به روی را از خود نشان می­ دهند. اکثر این کوپلیمرها (پروپیلن، پی وی سی اصلاح شده با استیل وینیل اتر) دارای پایداری گرمایی ذاتی بیشتری نسبت به کوپلیمرهای استات هستند.  پی وی سی تولید شده به روش پلیمریزاسیون توده یا جرمی مانند رزین های پی وی سی سوسپانسیونی K-value دارای پایداری حرارتی هستند و هر دو به خوبی به طیف گسترده­ای از سیستم ­های پایدار کننده­ مخلوط فلزی، ارگانوتین و سرب پاسخ می­ دهند. رزین های PVC تولید شده به روش پلیمریزاسیون امولسیونی امروزه عمدتاً رزین های پراکندگی پلاستیزول هستند که دارای ذرات بسیار ریز و با سطوح صاف هستند. اکثر رزین­ های پراکندگی به خوبی به سیستم ­های پایدار کننده مخلوط فلزی و ارگانوتین پاسخ می­ دهند. 

-رزین­های اصلاح کننده: بسیاری از رزین­های ترموپلاستیک همراه PVC استفاده می­شوند تا موجب : – تقویت استحکام و/یا فرآیندپذیری و ذوب PVC سخت تغییر خواص PVC انعطاف پذیر مانند حفظ برجستگی در طی عملیات پسا-شکل­ دهی شوند.این رزین­ های اصلاح کننده شامل موارد زیر هستند: – پلی اتیلن های کلردار شده (CPE)- ترپلیمرهای اتیلن وینیل استات / مونوکسیدکربن (EVA اصلاح شده)

-اکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS)

– متاکریلات بوتادین استایرن (MBS)

– پلیمرهای اکریلیک

که در زمان ترکیب با PVC، برخی از این اصلاح کننده­ ها می­ توانند در درجات مختلفی از پایداری حرارتی و نوری بکاهند. به طور کلی، سیستم پایدارکننده می­ تواند یکسان باشد. اگرچه، بسته به شدت فرآیند، ممکن است به یک سطح پایدار کنندگی بالاتر نیاز باشد.

ترپلیمرهای EVA و پلی ­اتیلن­ های کلردار شده تأثیر کمتری بر پایداری حرارتی و نوری دارند. آن­ ها عمل کرد بسیار خوبی در کاربردهای سخت در فضای باز که نیاز به مقاومت به هوازدگی دارند، نشان می­ دهند.

پلیمرهای اکریلیکی نیز برای کاربردهایی که در فضای باز قرار دارند توصیه می­ شوند. برخی از اصلاح کننده ­های اکریلیک و ABS برای کاربردهای وینیل شفاف (کمترین میزان سفیدشدگی تنشی) مناسب هستند، اما بر پایداری حرارتی تأثیر می­ گذارند. به نظر می­ رسد که بخش نیتریل ABS باعث کاهش پایداری حرارتی نوری PVC شود.

اصلاح کننده­ های ضربه را می­ توان به صورت زیر تقسیم ­بندی کرد:

– نوع “ماتریسی” (درهم تنیدگی زنجیر با مولکول­ های PVC) مانند ترپلیمرهای EVA و پلی اتیلن کلر دار شده – نوع “ذرات پودری” (سطوح مشترک رزین-رابر ، یا کمک فنرها) مانند اکریلیک ، MBS و ABS. 

استفاده از برخی از پلیمرهای اکریلیک به عنوان کمک فرآیند بسیار گسترده است. آن­ ها به یک دستی جریان مذاب و صاف بودن سطح و همچنین ذوب سریع تر PVC در یک دمای مشخص کمک می­ کنند و حتی می ­توانند دمای ذوب (یا ژل شدن) ترکیب را کاهش دهند.

– نرم­ کننده­ ها:

نرم کننده ها به طور کلی ترکیبات آلی با فراریت پایین هستند که انعطاف پذیری، ازدیاد طول و الاستیسیتی را به ترکیب منتقل می ­کنند.

رایج ­ترین نرم­ کننده ­ها شامل:

– استرهای آروماتیک یا آلیفاتیک اسیدهای دوبازی (dibasic acid)

– گلیکول دی ­استرهای اسیدهای مونو بازی

– پلی­ استرهای خطی

– گلیسیرید اپوکسید شده و مونو استرها

– استرهای فسفاتی

– هیدروکربن ­های آروماتیک

– هیدروکربن­ های کلردار شده­ی آلیفاتیک

انتخاب پایدارکننده تحت تأثیر نوع یا مقدار نرم کننده­ موجود در فرمولاسیون نیست.

دو مورد استثنا نیز وجود دارد:

۱- با استفاده از فسفات ها و پارافین های کلردار شده، شما به کمک پایدارکننده­ اپوکسی بیش تر و فسفیت اضافی در سیستم مخلوط فلزی باریم/روی یا کلسیم/روی نیاز خواهید داشت. ۲- نرم کننده ­های اپوکسی (سویای اپوکسید شده، و روغن های بزرک (کتان)) اغلب در کامپاندهای PVC به عنوان یک پایدارکننده کمکی با سیستم های پایدارکننده مخلوط فلزی  استفاده می­ شوند. نرم کننده­ های اپوکسی در کنار عمل کرد اصلیشان به عنوان پذیرنده­ HCl، باعث ارتقای پایداری حرارتی و نوری در اکثر سامانه­ های پایدارشده توسط ترکیبات مخلوط فلزی/ فسفیت می­ شوند.  

– فیلرها: 

از ترکیبات معدنی جامد و بی اثر در فرمولاسیون وینیل به عنوان پرکننده استفاده می­ شود. اهداف استفاده از این مواد عبارتند از:

– کاهش هزینه

– ایجاد کدری

– دست­یابی به برخی از خواص نهایی مطلوب (مقاومت در برابر سایش ، مقاومت در برابر پارگی، سختی و حتی تأخیر در آتش سوزی در استفاده با آلومینای سه آبه). 

کربنات کلسیم متداولترین ماده پرکننده در فرمولاسیون PVC است. اگرچه کربنات کلسیم به خودی خود بر پایداری حرارتی تأثیر نمی ­گذارد، اما برای تغییر نسبت فلز در سیستم­ های پایدارکننده­ مخلوط فلزی باید میزان کربنات کلسیم را افزایش داد.

گروه پرکننده­ های سیلیکاتی به لحاظ پایداری مشکل زیادی ندارند. معمولاً افزایش مقدار اپوکسی به علاوه ۵/۰ قسمت اضافی فسفیت برای غلبه بر هرگونه مشکل پایداری که ممکن است رخ دهد کافی خواهد بود.

ATH (تری هیدرات آلومینا) از نظر پایدارکنندگی کاملاً شبیه کربنات کلسیم رفتار می­ کند.

-رنگ دانه­ ها:

رنگ ­ها و رنگ دانه­ های آلی و معدنی مورد استفاده در صنعت PVC به طور عمیق مورد مطالعه قرار گرفته ­اند و اطلاعات زیادی در مورد تأثیر آنها بر روی موارد زیر وجود دارد:

– پایداری حرارتی

– پایداری نوری

– مقاومت شیمیایی

– مقاومت به اکسیداسیون و …

اگر شما یک سیستم پایدارکننده PVC انتخاب کنید که برای رزین، نرم کننده، پرکننده، فرآیند و کاربرد نهایی مناسب باشد، برای  محافظت از رنگدانه نیز کافی است. با این وجود، باید به چند مورد خاص اشاره شود:

– رنگدانه­ های فلزی به طور کلی بهترین پایداری رنگ را در حضور پایدارکننده­ های قلیایی حفظ می­ کنند. میزان کم استفاده از اپوکسی و استفاده از روان کننده­ های بی اثر (روغن معدنی یا پلی­اتیلن با وزن مولکولی پایین) نیز توصیه می­ شود. 

رنگدانه ­های فلورسنتی بهتر است برای قرار گرفتن در معرض حرارت و نور با پایدارکننده­ های آلکیلین مرکاپتواستر پایدار شوند. همچنین سیستم های مخلوط فلزی با میزان روی بالا/ فسفیت نتایج خوبی را نشان داده­ اند.

-روان­ کننده­ ها:

یکی از جنبه­ های کم تر درک شده و در عین حال مهم ترین جنبه­ فناوری PVC ، پدیده روانکاری است. این بخش به خصوص در هنگام کار با PVC سخت بسیار اهمیت می­ یابد. در واقع، بحث روان کاری و پایداری را نمی توان در فرآیند سخت PVC از هم جدا کرد. 

روان­ کننده­ ها را می ­توان با مرتبط کردن شیمی و رفتار آن­ ها، تا حدودی طبقه بندی کرد. اصطلاحات “داخلی” و “خارجی” برای توصیف ماهیت روان­کننده­ ها با توجه به استفاده از آن ها در ترکیبات PVC به کار برده شده است. با این حال، طیفی از رفتارهای روان­ کنندگی به صورت زیر وجود دارند:

– روان­ کنندگی “درونی” مولکول­ های قطبی (اسید استئاریک، استئارات­ های فلزی، استرهای اسیدهای چرب و گلیسیریدها).­ – مواد حاوی هر دو گروه قطبی و زنجیره­ های طولانی کربن (خصوصیات داخلی و خارجی در تعادل). – روان کاری “خارجی” هیدروکربن­های با زنجیره بلند به دست آمده از روغن­ های پارافین، مو­م­ های پارافین و پلی­ اتیلن­ های با وزن مولکولی کم (PE اکسید شده و غیر اکسید شده). ۱- روان کننده داخلی دارای اثر نرم ­کنندگی است. 

– آن ها گرانروی مذاب و اصطکاک داخلی بین مولکول های پلیمر را کاهش می دهند.

– ذوب سریع تر نیز با استفاده از روا­­ن­ کنندگی داخلی دیده می شود.

۲- روان کننده­ های خارجی اساساً به واسطه  عدم انحلال در PVC کار می­ کنند. 

– آن ها به سطح مهاجرت کرده و می ­توانند اصطکاک بین مذاب PVC و سطوح فلزی داغ در اکسترودر، کلندر و … را کاهش دهند.

– این رفتار روان کننده بسیار وابسته به وزن مولکولی و نقطه ذوب آن است. در حال حاضر، فناوری روانکاری کنونی، روان کننده­هایی با طراحی ویژه تحت عنوان  (one-pack) ارائه می دهد. که از خصوصیات روان­کننده­ های داخلی و خارجی توامان استفاده می­ کند. این بسته ها برای فرآیندها و کاربردهای ویژه­ی محصول طراحی شده ­اند. 

انتخاب پایدارکننده با توجه به نیاز به روانکاری به ویژه در فرآیند PVC سخت بسیار مهم است. اکثر روان­ کننده ­ها، داخلی یا خارجی، هیچ تأثیر سوئی بر پایداری حرارتی PVC ندارند و در صورت استفاده از سطح مناسبی از پایدارکننده، به خوبی پاسخ می ­دهند.

یک استثنا: هنگام استفاده از وکس N,N’ ethylene bis-stearamide، به پایدارکننده بالاتری نیاز است که به دلیل اثرات مخرب آمیدها بر روی رزین PVC می­ باشد.

پایدارکننده­ های قلع مرکاپتواستر نسبت به پایدار کننده ­های کربوکسیلات­ های قلع، باریم/روی، کلسیم/روی و سرب در کاهش ویسکوزیته مذاب نقش بیش ­تری دارند. اکثر پایدارکننده ­های مرکاپتید قلع اساساً فاقد روان کندگی  هستند. با این حال، بر اساس میزان سازگاری و تاثیر بر روی ویسکوزیته، ممکن است تا حدی رفتار روان کاری داخلی نشان دهند. بنابراین، مرکاپتیدهای قلع معمولاً در مقایسه با سرب یا مخلوط فلزی، به روان­ کننده­ خارجی بیش تری در فرآیند PVC سخت نیاز دارند. تا کنون،اسید استئاریک و استئاریل الکل رایج ­ترین روان کننده ­های صنعت هستند. آن ها با طیف گسترده­ای از پایدارکننده ­ها از جمله بیش تر سیستم های مخلوط فلزی (Ca/Zn ،Ba/Zn) به خوبی کار می­ کنند. 

-دیگر افزودنی ­ها:

دیگر افزودنی­ های مورد استفاده در بسیاری از فرمولاسیون­ های وینیلی عبارتند از:

– عوامل فوم­ زا

– عوامل خیس کننده جهت کنترل ویسکوزیته­ پلاستیزول

– زیست­کش ­ها

– عوامل آنتی­استاتیک 

– جاذب­ های UV

هنگام انتخاب یک پایدارکننده­ برای ترکیبات PVC که حاوی هر یک از این مواد افزودنی است، باید مراقب بود. آنها ممکن است با پایدارکننده­ های خاصی واکنش نشان دهند. این امر باعث کاهش پایداری حرارتی و یا ایجاد محصولات رنگی حاصل از واکنش می­ شود.

به عنوان مثال، برخی از عوامل آنتی استاتیک (ترکیبات آمونیوم چهار ظرفیتی) می­ توانند پایداری حرارتی را به میزان قابل توجهی کاهش دهند.

برخی از جاذب­ های UV ممکن است یک محصول زرد از واکنش با پایدارکننده ­های قلیایی تشکیل دهند. در چنین مواردی، برای مقابله با این مشکل به سطح بالاتری از اسید استئاریک نیاز است. برخی از جاذب های UV (تریازول­ها) ممکن است با پایدارکننده ­های قلع مرکاپتید تمایل به ایجاد رنگ صورتی نشان دهند.

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 📧

پایدارکننده های حرارتی

از تثبیت‌کننده‌های گرما برای جلوگیری از تخریب پلاستیک‌ها توسط گرما به ویژه در هنگام فرآورش، در عین حال در کاربردها نیز استفاده می‌شود.  دمای مورد نیاز برای ذوب شدن ذرات پلیمر در یک محصول پلاستیکی اغلب به دمای تجزیه حرارتی نزدیک است. مطلوب است که این دما با افزایش دمای تجزیه و نه با کاهش دمای نرم کنندگی ، از هم جدا شود. در حالی که بسیاری از ترموپلاستیک‌ها از گرمای اعمال شده در هنگام فرآورش رنج می‌برند، اما حساس‌ترین آن پلی (وینیل کلراید) (PVC) است. تخریب حرارتی آن از طریق از بین رفتن اتوکاتالیستی کلرید هیدروژن، همراه با اکسیداسیون، گسیختگی و ایجاد پیوند عرضی رخ می‌دهد. واکنش های مولکولی یونی و رادیکال‌های آزاد امکان‌پذیر است. پایدارکننده‌های گرما با متوقف کردن اکسیداسیون حرارتی یا با حمله به محصولات تجزیه شده از اکسیداسیون عمل می‌کنند. به دلیل ساختارش، PVC به ویژه به گرما حساس است. بیش‌ترین کاربرد پایدارکننده‌های حرارتی در واقع در صنعت PVC است و PVC با این وجود از مورد لزوم‌ترین پایدارکننده‌های حرارتی است. حوزه مهم دیگر کاربرد پایدارکننده‌های حرارتی شامل مواد بازیافت شده است که آن‌ها نقش دوگانه مهار تخریب و تثبیت مجدد زباله‌های پلاستیکی پس از استفاده را ایفا می‌کنند.

استابلایزرهای حرارتی‌اغلب در پلی وینیل کلراید (PVC) استفاده می‌شوند. PVC به حرارت و تنش بسیار حساس است و تحت این شرایط در اثر تجزیه،کلریدریک اسید (HCl) آزاد می کنند. از آنجا که HCl خاصیت خورندگی دارد و با توجه به تمایل پلیمرها به تجزیه سریع، PVC  باید در طول اکستروژن پایدار شود. از آنجایی که PVC های سخت در دمای بالاتری فرآوری می شوند در مقایسه با PVC های انعطاف پذیر اهمیت پایدارکننده‌ها بیش‌تر است. چنانچه یک مولکول HCl از تجزیه PVC آزاد شود، آزاد شدن مولکول‌های HCl نزدیک به آن تسهیل و منجر به تجزیه سریع پلیمر می‌شود. پایدارکننده‌ها با اولین مولکول HCl آزاد شده واکنش می‌دهند و بدین ترتیب مانع تسهیل فرآیند آزاد شدن مولکول‌های دیگر می‌شوند. تاکنون بیش‌تر پایدارکننده‌های PVC بر پایه کلسیم و سرب بوده‌اند.

تثبیت‌کننده‌های گرمایی (یا حرارتی) بیش‌تر برای PVC استفاده می‌شوند، زیرا مواد ناپایدار به ویژه مستعد تخریب حرارتی هستند. این عوامل از دست رفتن HCl را کاهش می‌دهند، یک نوع فرآیند تخریب که بالای  ۷۰ شروع می‌شود. به محض این که هیدروکلرزدایی شروع می‌گردد، آن اتوکاتالیسیتی (خودکاتالیستی) است. بسیاری از عوامل مختلف از جمله به لحاظ سنتی، مشتقات فلزات سنگین (سرب، کادمیوم) استفاده شده است. به طور فزاینده‌ای صابون‌های فلزی (نمک‌های فلزی اسیدهای چرب)، گونه‌هایی مانند استئارات کلسیم، ارجح هستند.  مقادیر افزودنی معمولاٌ از ۲% تا ۴% متغیر است. انتخاب بهترین پایدارکننده گرمایی به سودمندی هزینه آن در کاربرد استفاده نهایی، الزامات مشخص عمل‌کرد، فناوری فرآورش و مصوبات نظارتی بستگی دارد.

گروه‌های مواد را می‌توان برای استفاده به عنوان تثبیت‌کننده گرما از هم جدا کرد و بسیاری از تثبیت‌کننده‌های گرمای تجاری موجود در جدول ذیل طبقه‌بندی می‌شوند.

نمک های فلزی: معمولاً مبتنی بر باریم، کادمیوم، سرب یا روی است که اغلب برای حصول اثر هم افزایی با هم استفاده می‌شوند. صابون و نمک‌های فلزی مخلوط شده به طور کلی از طریق واکنش اکسیدهای فلزی در دسترس از لحاظ تجاری یا هیدروکسیدها با اسیدهای کربوکسیلیک C8-C18 مورد نظر تهیه می‌شوند. نمک‌های روی (و کادمیوم) با محل های نقص در PVC واکنش می‌دهند تا اتم‌های کلرید ناپایدار را جابه‌جا کنند. این ترکیبات در حالت جامد و مایع هستند. آلیفاتیک بودن زنجیره کربنی بسیار مهم است، چراکه انواع آروماتیک به دلیل تهدیدات سلامتی کمتر به کار می روند.

نمک‌های سرب بهترین عمل‌کرد پایدارسازی در برابر حرارت در طولانی مدت را دارد. از طرف دیگر این خانواده از پایدارکننده‌ها نسبت عمل‌کرد به هزینه بسیار بالایی دارند. کامپاندهای PVC پایدار شده با سرب پایداری قابل قبولی در برابر نور و حرارت دارند. این گروه در کاربری پروفیل‌های درب و پنجره موجب تغییر رنگ محصول می‌شوند. هرچند در حال حاضر پایدارکننده‌های بر پایه سرب در حال جای‌گزینی با ترکیبات فلزی هستند.

Tribasic Lead Sulfate

Tetrabasic lead Sulfate

Dibasic Lead Phosphite

نقاط ضعف پایدارکننده ها بر پایه سرب:کدری در محصول نهایی، سمی بودن

ثبیت‌کننده‌های ترکیبات آلی-فلزی به طور عمده بر یایه قلع: این ترکیبات همگی مشتقات قلع چهار ظرفیتی، Sn (IV)، هستند  و همه یا یک یا دو گروه آلکیل به صورت کووالانسی به طور مستقیم به اتم قلع پیوند خورده‌اند. بسیاری از تثبیت‌کننده‌های آلکیتین، تقریباً در هر استفاده نهایی امکان پذیر برای PVC، ایمن به حساب می‌آیند. عمل‌کرد این گروه که ساختارهای قلع-کربن دارند، به ساختار گروه آلی وابسته است. این گروه عمل‌کرد پایدارسازی مناسبی دارند و همچنین حداقل تداخل را با سایر افزودنی‌های موجود در فرمولاسیون PVC نهایی دارند.

دو دسته کلی از این نوع پایدارکننده وجود دارد:

  • شامل مرکاپتان
  • ترکیبات کربوکسیلیک قلع

نقاط قوت مرکاپتان‌ها: کارایی بالا، شفافیت خوب

نقاط ضعف مرکاپتان‌ها: حضور گروه های گوگرد (ثبات نوری پایین، بوی بد، به وجود آمدن لکه‌های گوگرد)

نقاط قوت ترکیبات کربوکسیلیک قلع: ثبات نوری بالا، ثبات حرارتی طولانی مدت در دمای پایین و شفافیت خوب

نقاط ضعف ترکیبات کربوکسیلیک قلع: قیمت بسیار بالا، ثبات حرارتی پایین تر از سرب و مرکاپتان‌ها

 

ثبیت‌کننده‌های ترکیبات آلی-غیرفلزی: از اوایل دهه ۱۹۹۰ تلاش قابل توجهی برای کاهش یا از بین بردن بیش‌تر فلزات به ویژه سرب از تثبیت‌کننده‌های حرارتی PVC صورت گرفته است. این جنگ صلیبی به نام بهبود هم سلامت انسان و هم اثرات زیست محیطی فلزاتی که از محصولات PVC تولید می‌شوند، راه اندازی شد. آن‌ها معمولاً مبتنی بر فسفیت‌ها هستند و ویژگی‌های نوری مانند شفافیت، رنگ اولیه و سرعت نور را بهبود می‌بخشند. توسعه در سال‌های اخیر روی ارتقاء فنی، افزایش در فرآیندپذیری، جابه‌جایی و پراکنش (توسعه سامانه‌های دانه‌ای و مایع) و مطالعات در مورد خصوصیات سم‌شناسی برای تماس با مواد غذایی و کاربردهای پزشکی متمرکز شده است. برای کاربردهای در تماس با مواد غذایی، مقررات FDA آنتی‌اکسیدان‌های مایع را بر اساس ترکیبات طبیعی مانند ویتامین E توصیه می‌کنند.

Untitled

 

منبع دیگری تثبیت‌کننده‌های تجاری را به گروه‌های زیر تقسیم‌بندی می‌کند: (۱) نمک‌های فلزی اسیدهای معدنی و آلی (۲) ترکیبات آلی فلزی (۳) اپوکسیدها (۴) مهار کننده‌های واکنش‌های زنجیره رادیکال آزاد.

نمک‌های فلزی اسیدهای غیر آلی و آلی (به عنوان مثال، صابون‌های کربنات سرب، کلسیم، باریم و روی) به عنوان پذیرنده کلرید هیدروژن عمل می‌کنند. تعدادی از آن‌ها نیز دی‌هیدروکلرزدایی را از طریق متوقف کردن تولید کلرید هیدروژن به شکل زیپ مانند کاهش می‌دهند. فلزاتی مانند سرب، کادمیوم یا روی که در آن‌ها لایه d پوسته الکترون نزدیک پوسته خارجی پر شده است، گیرنده‌های بهتر و سریع‌تری نسبت به فلزاتی مانند کلسیم یا باریم هستند که حاوی هیچ الکترون d در این پوسته نیستند. فلزاتی که فقط پذیرنده هستند، غالباً فرآیندهای اکسیداتیو را آغاز می‌کنند که منجر به ایجاد پیوند عرضی می‌شوند و به بازدارنده‌ها نیاز دارند. Fuchsman به تمایز میان پایدارکننده‌های حرارتی می‌پردازد که ایجاد پیوند عرضی و آن‌هایی که آن را به تأخیر می‌اندازند را ارتقاء می‌دهند. نمک های سرب دی‌هیدروکلرزدایی کُند و ایجاد پیوند عرضی را آهسته می‌کنند. مشتقات فنل، کتون‌هیدروکسی‌آروماتیک و ترکیبات مشابه روی سرعت دی‌هیدروکلرزدایی تأثیر ندارند اما زمان ویسکوزیته مذاب اولیه را طولانی می‌کنند. سولفات سرب و فسفات سرب ارزان‌قیمت هستند که خواص دی‌الکتریک عالی را فراهم می‌کنند و در عایق‌های کابل وینیل به کار می‌روند. استئارات سرب در ثبت‌کننده‌های فونوگراف استفاده می‌شود. ترکیبی از فسفیت سرب و فتالات سرب برای تبدیل پلاستیسول‌ها به فوم‌های انعطاف‌پذیر استفاده می‌شوند. تثبیت‌کننده‌های سرب به طور کلی در غلظت‌هایp.p.h  ۳-۱۰ ترکیب می‌گردند. ترکیبات باریم و کادمیوم با هم استفاده می‌شوند. هم افزایی آن‌ها ناشی از تبادل سریع کلر از باریم به کادمیوم است. در میان پایدارکننده آلی-فلزی، ترکیبات قلع ۴ ظرفیتی مؤثرترین هستند.

آن‌ها شامل پیوند C-Sn هستند که حین تجزیه پلیمر شکسته می‌شوند، در حالی که رادیکال‌های آزاد تشکیل می‌دهند. آن‌ها در وینیل‌های سخت به غلظت p.p.h 1-3 استفاده می‌شوند. با این حال قیمت نسبتاً بالای آن‌ها، استفاده آن‌ها را در سایر فرمولاسیون‌های وینیل محدود کرده است.

Dibutyltin lauryl mercaptide و dibutyltin diisooctyl thioglycolate پایدارکننده‌های حرارتی بسیار کارآمد هستند. dibutyltin lauryl mercaptide  به دلیل این که کم‌ترین ویسکوزیته مذاب و بنابراین بهترین فرآیندپذیری دمایی را فراهم می‌کند، ترجیح داده می‌شود. Dibutyltin laurate/maleate خواص روان‌کنندگی بیش‌تری را نشان می‌دهند. Dioctyltins سمیت کم‌تری نسبت به dibutyltins دارند و در اروپا به عنوان پایدارکننده‌ها برای بسته‌بندی مواد غذایی، دارو و آرایشی پذیرفته شده است. تخریب PVC می‌تواند از طرق مقدار کلرید هیدروژن تولید شده، تغییر رنگ، یا از طریق تغییر مقاومت الکتریکی اندازه‌گیری می‌شود. اپوکسیدها می توانند پلیمرها را یا با واکنش با کلرید هیدروژن تشکیل کلروهیدرین یا با مهار تجزیه رادیکال هیدروپراکسیدها تثبیت کنند. تثبیت‌کننده‌های اپوکسی محصولات چگالشی استرهای گلیسیدی اپی‌کلروهیدرین با فنل‌ها و الکل‌های آلیفاتیک، استرهای اپوکسید شده از اسیدهای آلیفاتیک بالاتر و اپوکسی‌استرهای‌آلیسیکلیک، اسیدهای آلیفاتیک و آروماتیک و الکل‌ها هستند. آن‌ها در ترکیب با استئارات کادمیوم و سایر نمک‌های فلزی به دلیل اثر هم‌افزایی‌شان به کار می‌روند. نمک‌های کادمیوم به خود خود بالاترین ثبات اولیه را دارند اما به سرعت حین فرآیندپذیری دمایی طولانی‌تر با شکست مواجه می‌شوند. این ترکیب عمل پایدارسازی را گسترش می‌دهد.  

در اینجا به آماده‌سازی و پایدارسازی اثر اپوکسیدهایی که غیر سمی هستند بحث می‌شود و نیز به عنوان نرم‌کننده ثانویه به کار می‌روند. آن‌ها در مقادیر p.p.h 3-10 افزوده می‌شود. گروه بزرگی از مهارکننده‌های واکنش‌های رادیکال آزاد اغلب در ترکیب با نمک‌های فلزی یا پایدارکننده‌های آلی-فلزی استفاده می‌شوند. آن‌ها آمین‌ها، ترکیبات حاوی گوگرد یا فسفر، فنل، الکل یا کی‌لیت‌ها هستند. فسفیت‌های آروماتیک در حدود p.p.h 1 کی‌لیت دارای ناخالصی‌های فلزی نامطلوب بوده و واکنش‌های رادیکال آزاد اکسیداتیو را مهار می‌کند. برخی از محبوب‌ترین آن‌ها پنتایریتریتول (pentaerythritol)، سوربیتول (sorbitol)، ملامین (melamine)، دیسیاندیامید (dicyandiamide) و بنزوگوانامین (benzoguanamine) است. اثر هم‌افزایی آن‌ها در کف‌پوش‌های وینیلی که در آن هزینه کم ضروری است، استفاده می‌شود. پایدارسازی داخلی روشی جدید از افزایش پایداری حرارتی پلیمرهای وینیل است. گزارش شده است که نمک‌های فلزی اسیدهای کربنی اشباع نشده کونومرهای مناسبی هستند که به عنوان پایدارکننده های داخلی عمل می‌کنند. برای مثال کوپلیمر کلرید وینیل با ۳/۰% مول از سرب آن‌دی‌سیلِنات پایدارکنندگی حرارتی بهتر و طولانی تر قابل توجه‌ای نسبت به PVC پایدارشده با سرب به لحاظ خارجی دارد. پلیمرهای گوناگون دیگر اغلب به پایدارسازی در برابر تخریب اکسیداتیوحرارتی یا حرارت نیاز دارند. PVC توسط اپوکسیدها و سدیم‌پیروفسفات پایدار می‌شود.  

رزین‌های استال دوبار پایدار می‌شوند. آن‌ها از پلی‌فرمالدئید که در آن گروه هیدروکسی انهایی توسط استری شدن در برابر تخریب حرارتی زیپ‌مانند مسدود می‌گردند، ساخته می‌شوند. حضور اکسیژن واکنش تخریب را تسریع می‌کند و سبب اکسیداسیون فرمالدئید به اسید فرمیک می‌شود. علاوه بر این از p.p.h 5/9-1/0 پلی‌آمید به عنوان پذیرنده فرمالئید و از p.p.h 6-1/0 آنتی‌اکسیدان جهت ممانعت از تخریب اکسیداتیوحرارتی استفاده می‌شود. تخریب حرارتی پلی‌آمیدها منجر به گسست پلیمری (depolymerization) ناشی از برهم‌کنش گروه‌های کربوکسیل و آمینو انتهایی آزاد با آخرین پیوند آمیدی همان مولکول می‌شود. با افزایش میزان آب در پلیمر این امر سرعت می‌یابد. پلی آمیدها در برابر اکسیداسیون حرارتی با افزودن یا یک آنتی‌اکسیدان مشترک یا یک نمک مس (به عنوان مثال نفتنات مس)، یا یک ترکیب هالوژن یا فسفر یا یک مخلوط دو یا سه جزئی پایدار می‌شوند. همچنین در مورد سامانه‌های آلی-فلزی با پایداری حرارتی بالا بحث می‌شود.پلیمرهای کوردینانسیونی bis(8-hydroxyquinoline) با منگنز، کبالت، نیکل، مس، و روی، پایداری حرارتی برجسته‌ای را نشان می‌دهند. علاوه بر پلیمرهای آلی، پلیمرهای معدنی نیز جهت تخریب اکسیداسیون حرارتی مستعد هستند. پایدارسازی سیالات سیلیکونی با سامنه‌های ردوکس آهن و سریم توسط ساز و کار رادیکال آزاد تشریح می‌شود. موقعی که پایدار می‌شوند، این سیالات پایداری حرارتی تا  ۷۰۰ را نشان می دهند.

سامانه‌ها کلسیم روی شامل استئارات‌های کلسیم و مقادیر کمی از صابون‌های روی هستند. این گروه در حالت‌های مایع و پودر وجود دارند و در کامپاندهای PVC سخت به کار می‌روند. ویژگی مهم این خانواده این است که می‌توانند در تماس با مواد غذایی قرار بگیرند. برای نمونه، طبق استاندارد US-FDA استفاده از این پایدارکننده‌ها را برای کاربری‌هایی که محصول PVC در تماس با مواد غذایی قرار می‌گیرد، بلامانع اعلام کرده است

اعتقاد بر این است که نمک‌های فلزی اسیدهای معدنی و آلی که پذیرنده کلریدهیدروژن هستند، عامل تسریع‌کننده واکنش‌های یونی هستند در حالی که آنتی‌اکسیدان‌ها و ترکیبات آلی ناهمگن، مانند مشتقات دیالکیلتین، واکنش زنجیره رادیکال آزاد را مهار می‌کنند.

ناپایداری پلیمر عامل اصلی تجزیه است و یا به اجزای آغازگر یا به زنجیره‌های شاخه‌ای یا پیوندهای دوتایی انتهایی نسبت داده می‌شود. پیدایش شاخه در نتیجه واکنش‌های انتقال زنجیره از طریق پلیمر است در حالی که آن از گروه‌های انتهایی اشباع نشده ناشی از واکنش عدم تناسب و انتقال زنجیره از طریق مونومر است. در طی دی‌هیدروکلرزایی حرارتی و دی‌هیدروکلرزایی حرارتی-اکسیداتیو PVC، فعال شدن آلیل اتم‌های کلر در کنار پیوندهای دوتایی رخ می‌دهد. مشاهده شده است که تثبیت‌کننده‌های حرارتی آلیلیک کلرینه به نسبت سریع‌تر نسبت به سرعت تجزیه آلیلیک کلراید جای‌گزین می‌شوند.

یک معیار خیلی خوب برای ارزیابی کارایی پایدارکننده حرارتی و یا بررسی برهم‌کنش سایر اجزای فرمولاسیون کامپاند PVC با پایدارکننده حرارتی، بررسی تغییر رنگ کامپاند در اثر قرار گرفتن در فرآیند تولید است. عوامل نامبرده در زیر بایستی در انتخاب نوع پایدارکننده در نظر گرفته شوند:

نوع رزین پایه گرید  PVC

فرآیند تولید رزین PVC (برای مثال سوسپانوسیون، امولسیون یا پلیمریزاسیون بالک) و همچنین بقایای کاتالیست و افزودنی‌های لازم برای فرآیند تولید در پایدارسازی کامپاند نهایی مؤثر است. همچنین استفاده از کومنومرها در تولید نیز می‌تواند بر انتخاب پایدارکننده مناسب اثر گذار باشد.

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 📧