وضعیت ورود
درحال حاضر شما وارد سایت نشده اید.
آمار بازدیدکنندگان
  • کاربران حاضر: 0
  • بازدید امروز: 1,402
  • بازدید ماه: 60,318
  • بازدید سال: 868,161
  • کل بازدیدکنند‌گان: 188,977
قیمت روز

Toughness

توسعه پلیمرهای پایدار از طریق تمرکز بر روی بلورینگی پلیمرهای سبز – Long-Spaced Polyacetals

محققان در دانشکده مهندسی FAMU-FSU به اکتشافات جدیدی در مورد اثرات دما بر پلیمرهای پایدار دست یافته اند. یافته‌های آن‌ها می‌تواند به صنعت در تولید پلاستیک‌هایی که برای محیط زیست بهتر هستند، کمک کند.

Rufina Alamo، پروفسور در دانشکده مهندسی زیست پزشکی و شیمی، می‌گوید: “پلاستیک‌های ساخته شده از نفت، یک منبع تجدیدناپذیر، زمانی که دور انداخته می‌شوند در آب و زمین ما بسیار طولانی مدت باقی می‌مانند.” “ما در حال تحقیق هستیم این که چه طور پلیمرهای پایدار گرم و سرد می‌شوند تا بتوانیم پلاستیک‌های سازگار با محیط زیست بیش‌تری تولید کنیم.”

Alamo و Xiaoshi Zhang، اخیراً این اثر را در مجموعه مقالاتی منتشر کرده اند که بر روی بلورینگی پلیمرهای “سبز” تمرکز دارد.

Alamo گفت: “یک انگیزه جهانی وجود دارد برای تغییر روشی که بیش‌ترین حجم پلاستیک‌ها ساخته می‌شوند.” “شیمی‌دانان و فیزیک‌دانان پلیمر به سختی در حال تلاش جهت تولید مواد جای‌گزین برای پایان دادن به مواد زائد پلاستیکی مشکل‌ساز هستند.”

تعیین دمای مناسب برای فرآورش، کلید تولید مواد بهتر است که به دانشمندان کمک می‌کند پلیمرهای ارزان قیمت ساخته شده از نفت را با پلیمرهای مقرون به صرفه از لحاظ اقتصادی و پایدار جای‌گزین کنند.

Alamo گفت: “چه طور پلیمر ذوب و سرد می‌شود جهت ایجاد شکل دل‌خواه مهم است.” “ما در حال تلاش برای درک پیچیدگی‌های بلورینگی به منطور درک بیش‌تر روند تحول هستیم.”

این تیم در حال مطالعه نوعی پلیمر به نام “پلی‌استال‌های long-spaced” است که در پلاستیک‌ها استفاده می‌شود. در حالی که در یک آزمایشگاه در دانشگاه Konstanz در آلمان سنتز می‌شوند، این پلی‌استال‌های long-spaced که تیم Alamo استفاده کرد از زیست‌مواد پایدار نشأت می‌گیرند. آن‌ها حاوی زنجیره‌های پلی‌اتیلنی هستند که در فواصل کاملاً مساوی با گروه‌های استال پیوند داده شده اند. این ساختار، چقرمگی پلی‌اتیلن با تجزیه‌پذیری هیدرولیتیک گروه استال را ترکیب می‌کند. این نوع پلیمر مستحکم است اما به سادگی با آب نسبت به پلیمرهای مرسوم تجزیه می‌شود.

Alamo گفت: “آنچه ما کشف کردیم این است که این نوع پلیمرها به روش غیر معمول پس از ذوب شدن هنگامی که خنک می‌شوند، بلورینه می‌شوند.”

در طول فرآیند سرمایش، مولکول‌هایی که شبیه رشته‌های پیچیده اسپاگتی از پلاستیک‌های ذوب شده هستند، گره‌زدایی می‌کنند تا بلورها را تشکیل دهند و مسئول چقرمگی مواد نهایی هستند. گروه Alamo نشان داد که بلورینگی پلیمر توسط رخ‌دادهای مولکولی که در مقابل رشد بلور اتفاق می‌افتد، کنترل می‌شود.

محققان دریافتند که هنگامی که به سرعت سرد می‌شوند، این پلی‌استال‌ها چقرمه و بلورین می‌شوند و مولکول‌ها در یک بلور با نام Form I خودآرایی (self-assemble) می‌کنند. هنگامی که به آرامی سرد می‌شوند، این مواد نیز بسیار بلورین هستند، اما بلورهای تشکیل شده خیلی متفاوت هستند و Form II  نامیده می‌شوند. هنگامی که در دمای متوسط سرد می‌شوند، ماده ابداً جامد نمی‌شود. به گفته محققان، این پدیده هرگز در هیچ پلیمر بلورین دیگری مشاهده نشده است.

Alamo گفت: “برای این که بلورها تشکیل شوند، ابتدا نیاز دارد سد انرژی برداشته شود.” “در دماهای پایین، بلورها به راحتی تشکیل می‌شوند. در دماهای بالا، بلورها پایدارتر هستند و در دماهای متوسط، بلورها برای تشکیل شدن رقابت می‌کنند و مواد نمی‌توانند جامد شوند.”

او گفت: “این یک کشف قابل توجه است، زیرا کلید مهمی است برای درک این که چه طور پلاستیک‌هایی که ما استفاده می‌کنیم، جامد می‌شوند.” “ما می‌خواهیم صنعتی را با بهترین روندهای تحول ممکن ارائه دهیم. ما پلاستیک‌های پایداری می‌خواهیم که تاب برندارند یا مشکل جامدسازی ندارند.”

این تحقیق ممکن است روش‌های جدید تولید پلاستیک‌ها را ارائه دهد که برای تولید کردن، مقرون به صرفه‌تر و پایدارتر خواهند بود.

این تحقیق با کمک مالی بنیاد ملی علوم پشتیبانی می‌شود.

 

لینک خبر:

https://www.sciencedaily.com/releases/2020/09/200926145153.htm

 

مقالات مرتبط با این مطلب، در زیر پیوست شده اند.

۱ ۲ ۳

 

 

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

ترموپلاستیک های چقرمه شده

با گسترش روزافزون تقاضا برای استفاده از پلیمرها در صنایع مختلف، جواب‌گو نبودن خواص پلیمرهای شناخته‌‌شده برای کاربردهای خاص، عمل‌کرد بهتر با خطرات کم‌تر برای محیط زیست و فرآیندپذیری آسان­ تر و… دانشمندان علم پلیمر را به توسعه سامانه­ های ماکرومولکولی جدید، واداشت. از این رو روش آمیزه‌کاری (Compounding) به عنوان یک راه‌کار برای پاسخ­گویی به نیازهای صنعت و زندگی روزمره، پیشنهادشده و تحقیقات متعددی در این زمینه انجام گرفته است. این روش برای بهبود عمل‌کرد پلیمرها در اغلب کاربردهای صنعتی، علمی و همچنین تولید مواد با خواص بالاتر از خواص اجزای خالص سامانه می­ باشد.

امروزه مخلوط‌های پلیمری (Polymer Blends) بخش عمده‌ای از محصولات صنعتی را تشکیل می‌دهند. کم‌تر از  %۱۰ از مخلوط‌های پلیمری، امتزاج‌پذیر (Miscible) و طیف وسیعی از آنها امتزاج‌ناپذیر (immiscible) می‌باشند. به مخلوط‌های پلیمری امتزاج‌ناپذیر، آلیاژهای پلیمری (Polymer Alloy) گفته می‌شود. آلیاژهای پلیمری نیز خود به دو دسته سازگار (Compatible) و ناسازگار (incompatible) تقسیم می‌شوند که ناسازگار بودن اجزای آلیاژ خود منجر به بروز خواص ضعیف در آلیاژ پلیمری می‌گردد. در این حالت، جز اصلی تشکیل‌دهنده آلیاژ پلیمریست با ماهیت ترموپلاستیک. جزء الاستومری در آلیاژ برای ایجاد چقرمگی و مقاومت در برابر ضربه مورد استفاده قرار می‌گیرد.

بهبوددهنده‌های ضربه‌پذیری موادی هستند که جهت افزایش مقاومت به ضربه‌پذیری در پلیمرهای سخت و شکننده به آن‌ها اضافه می‌گردند. لاستیک‌ها به دلیل داشتن مقاومت بالا در برابر ضربه، می‌توانند موادی مناسب از این دست به شمار آیند. در اثر ضربه، پلیمرهای سخت به دلیل آن که نمی‌توانند انرژی را تلف نمایند، تمرکز انرژی و ایجاد مرکز تجمع استرس در اثر ضربه باعث شکسته شدنشان می‌شود.

در خصوص ساز و کار شکست مواد پلیمری، تئوری به نام تئوری Griffit وجود دارد که بیان می‌دارد هنگامی که ماده پلیمری می‌شکند که انرژی شکست، بزرگ‌تر و یا مساوی دو برابر انرژی سطح آن پلیمر باشد. به عبارت دیگر

PO

بنابراین اگر به هر نحوی بتوان سمت راست معادله مذکور را افزایش داد، مقدار انرژی لازم برای شکست افزایش یافته است. به بیان دیگر مقاومت ضربه‌ای قطعه بهبود یافته است. لذا در صورتی که بتوان ماده‌ای نرم و لاستیکی شکل به پلیمر شکننده اضافه نمود، در حین ضربه مقداری از انرژی توسط زنجیره‌های لاستیکی جذب می‌گردد و لذا مقاومت ضربه‌ای پلیمر اصلی افزایش می‌یابد. لازم به ذکر است بهبود خواص ضربه‌پذیری پلیمرها می‌تواند در حین واکنش پلیمریزاسیون نیز صورت بگیرد و با افزایش مقدار لاستیک در فرآیند پلیمریزاسیون پلیمر اصلی و به وجود آوردن بلوک‌های لاستیکی در زنجیر اصلی پلیمر از شکنندگی پلیمر اصلی کاست. مثالی از این دست اضافه کردن درصدی مونومر بوتادی‌ان به سیستم پلیمریزاسیون استایرن است. لذا به جای تولید پلی استایرن شکننده، پلی استایرن با قابلیت ضربه‌پذیری بالاتر (High Impact Polystyrene) HIPS تولید می‌گردد.

لیستی از اصلاح­ کننده­ های ضربه­ تجاری موجود در جدول زیر ارائه شده است.

بنابراین اگر به هر نحوی بتوان سمت راست معادله مذکور را افزایش داد، مقدار انرژی لازم برای شکست افزایش یافته است. به بیان دیگر مقاومت ضربه‌ای قطعه بهبود یافته است. لذا در صورتی که بتوان ماده‌ای نرم و لاستیکی شکل به پلیمر شکننده اضافه نمود، در حین ضربه مقداری از انرژی توسط زنجیره‌های لاستیکی جذب می‌گردد و لذا مقاومت ضربه‌ای پلیمر اصلی افزایش می‌یابد. لازم به ذکر است بهبود خواص ضربه‌پذیری پلیمرها می‌تواند در حین واکنش پلیمریزاسیون نیز صورت بگیرد و با افزایش مقدار لاستیک در فرآیند پلیمریزاسیون پلیمر اصلی و به وجود آوردن بلوک‌های لاستیکی در زنجیر اصلی پلیمر از شکنندگی پلیمر اصلی کاست. مثالی از این دست اضافه کردن درصدی مونومر بوتادی‌ان به سیستم پلیمریزاسیون استایرن است. لذا به جای تولید پلی استایرن شکننده، پلی استایرن با قابلیت ضربه‌پذیری بالاتر (High Impact Polystyrene) HIPS تولید می‌گردد.

لیستی از اصلاح­ کننده­ های ضربه­ تجاری موجود در جدول زیر ارائه شده است

پلی الفین‌ها

پلی الفین‌ها را می‌توان با چندین اصلاح‌کننده چقرمه کرد. پلی اتیلن ترکیب شده با پلی اتیلن کلرینه شده و پلی پروپیلن ترکیب شده با حدود ۱۰تا ۴۰ درصد لاستیک EPDM که دارای خصوصیات هوازدگی بهتر از بوتادین یا EVA است. کوپلیمرهای اتیلن-اکتان و پلی اتیلن‌های پلیمریزه شده با استفاده از متالوسن‌ها موثر هستند. ترموپلاستیک الاستومرهای پایه اولفینی (TPO) معمولاً از مخلوط امتزاج ناپذیر پلی پروپیلن ایزوتاکتیک با الاستومر پلی اولفین‌ها تشکیل شده که به عنوان یک اصلاح کننده ضربه عمل می‌کند. چقرمه سازی آن‌ها با استفاده از  اتیلن-پروپیلن، اتیلن-اکتن یا اصلاح کننده‌های اتیلن- هگزان امکان پذیر است.

استفاده گسترده از پلی اُلفین ­ها در کاربردهای مختلف موجب شده است که توجه ویژه­ای به نانوکامپوزیت‌های آنها گردد. مهم­ترین نقیصه‌های این دسته از مواد عبارتند از شکنندگی خصوصاً در دماهای پایین است. افزودن الاستومرها به سبب بهبود چقرمگی آنها می‌تواند در جهت رفع این مشکل بسیار مؤثر باشد. اما این روش به قیمت پایین آمدن مدولشان تمام می‌شود. از این رو سامانه‌های سه جزئی پلی‌الفین/الاستومر/نانوتقویت‌کننده مورد توجه قرار گرفتند که در آنها الاستومرها و تقویت‌کننده‌های با ابعاد نانو به طور هم‌زمان به منظور افزایش چقرمگی و سختی استفاده می‌شوند.

این دسته از مواد در مقایسه با فلزات از وزن کم‌تر، مقاومت زیادتر در مقابل خوردگی و عوامل جوی و از همه مهم‌تر سهولت فرآیند‌پذیری و شکل‌دهی بیش‌تری برخوردار می‌باشد. کاربردهای عمده این مواد در ساخت الکترونیک‌های برقی، موتورهای الکتریکی و ژنراتورها، مبدل‌های حرارتی و… می‌باشد.

در میان پلیمرهای پر مصرف، پلی‌اولفین‌ها و به ویژه از میان آنها پلی‌‌پروپیلن (PP)، به علت داشتن تعادل خوب بین خواص فیزیکی و مکانیکی، فرآیندپذیری آسان، چگالی پایین و قیمت مناسب به طور گسترده‌ای در صنعت مورد استفاده قرار می گیرد. PP یکی از متنوع‌ترین مواد ترموپلاستیکی است که خواص عایقی و مقاومت در برابر رطوبت بسیار خوبی را داراست. این ماده دارای قابلیت تحمل بار برای مدت طولانی در دامنه وسیعی از دما می‌باشد. PP مقاومت خزش برجسته‌ای ندارد ولی مقاومت خستگی آن عالی است. این ماده کاربردهای وسیعی در ساخت الیاف، پمپ‌ها، لوازم خانگی و صنعت خودرو (به عنوان ضربه‌گیرهای خودرو، اجزای داخلی، دستگاه منحرف‌کننده هوا (Spoiler)، سامانه‌های خروج هوا، اجزای زیر کاپوت، خرطومی، بدنه باتری اتومبیل و…) دارد. با این وجود، PP به واسطه شکنندگی (Brittleness)، مقاومت ضربه (Impact Strength) و سفتی (Module) کم در دماهای پایین برای برخی از کاربردها ماده مناسبی محسوب نمی‌شود.

برای جبران این نقیصه معمولاً از کوپلیمرهای PP استفاده‌شده و یا الاستومرها به ویژه کوپلیمرها مانند اتیلن-پروپیلن-مونومر (EPM) و یا از ترپلیمرها مانند اتیلن-پروپیلن-دی‌إن-مونومر (EPDM)، به منظور افزایش چقرمگی (Toughness) به PP افزوده می‌شوند. EPDM یک الاستومر پلی‌الفینی اشباع با کاربردهای وسیع در صنایع مختلف می‌باشد. خواص منحصر به فرد این الاستومر مقاومت بالا در برابر اُزن و اکسیدشدن، دمای انعطاف‌پذیری پایین، پایداری رنگ و توانایی جذب مقادیر زیاد تقویت‌کننده و روغن بدون بو از دست دادن خواص که تمامی این خواص به دلیل ساختار زنجیری اشباع و طبیعت هیدروکربنی این ماده می‌باشد، که آن را به گزینه‌ای مناسب برای کاربردهای مختلف از جمله در بدنه جانبی تایر اتومبیل، روکش سیم، کابل، شیلنگ‌های صنعتی، عایق‌های شیشه، پوشش‌ها و وسایل ورزشی است.

این آلیاژها که ترموپلاستیک چقرمه شده نامیده می‌شوند، دسته‌ای از مواد پلیمری هستند که ترکیبی از ویژگی‌های فرآیندپذیری خوب ترموپلاستیک‌ها در دماهای بالا و خواص فیزیکی الاستومرهای معمولی در دماهای کاربرد را ارائه داده و نقش مهمی را در صنعت پلیمری بازی می‌کنند. این مواد پلیمری کاربرد تجاری بسیاری به ویژه در فضای داخلی و بیرونی خودرو مانند سپر دارند، که در آنها ترموپلاستیک الاستومرهای بر پایه ترپلیمر EPDM پخت (Cure-Vulcanize)‌ نشده و PP اغلب مورد استفاده قرار می‌گیرند.

پلاستیک‌های مهندسی

پلی آمیدها و پلی استرهای اشباع شده را می‌توان با ABS، کوپلیمرهای اتیلن-پروپیلن، ترپلیمرها و لاستیک‌های EPDM گرافت شده با اندرید مالئیک ( جهت افزایش پراکنش و چسبندگی اصلاح کننده) چقرمه کرد. کوپلیمرهای استایرن-بوتادین نیز موثر هستند. مقاومت ضربه آیزود ناچ دار پلی آمید ۶،۶ می‌تواند با اصلاح کننده ضربه ۲۰ برابر افزایش یابد. در حالی که الیاف کوتاه شیشه مقاومت به ضربه را کاهش داده و سبب افزایش مدول می‌شوند. ABS می‌تواند پلی استر اشباع شده و پلی کربنات را چقرمه کند. پلی کربنات را می‌توان با MBS و یا با اضافه کردن لاستیک EPDM گرافت شده به SAN برای بهبود سازگاری، چقرمه کرد.

پلی استایرن

پلی استایرن تمایل زیادی به ترک خوردن دارد و در بیشتر کاربردها به صورت اصلاح شده (پلی استایرن چقرمه شده مقاوم به ضربه یا ABS) استفاده می‌شود. پلی استایرن می‌تواند توسط پلی بوتادین، لاستیک کوپلیمر آکریلونیتریل-بوتادین و کوپلیمرهای بلوکی SBS یا SEBS چقرمه شود. لاستیک را می‌توان قبل و بعد از پلیمریزاسیون استایرن اضافه کرد. دو واکنش رخ می‌دهد، پلیمریزاسیون استایرن و گرافت کوپلیمریزاسیون بین استایرن و بوتادین. مقدار لاستیک اضافه شده بسیار متفاوت است و مقاومت در برابر ضربه می‌تواند از ضریب ۲ به ۴ افزایش یابد. این کار باعث به وجود آمدن اصطلاحات High impact و medium impact می‌شود. با اضافه کردن لاستیک، ظاهر براق پلی استایرن از بین می‌رود، هوازدگی تحت تاثیر باندهای دوگانه (همانطور که قبلا ذکر شد) مطرح می‌شود. همچنین استحکام کششی، مدول و دمای تغییر شکل حرارتی کمی کاهش می‌یابد اما ازدیاد طول در ناحیه شکست به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. هنگامی که منومر استایرن در حضور لاستیک پلی‌ بوتادین با آکریلونیتریل پلیمریزه می‌شود، پلیمر چقرمه ABS حاصل می‌شود. جایگزینی آکریلونیتریل با متیل متاکریلات اصلاح کننده دیگری با نام MBS است. این محصولات می‌توانند به تنهایی یا برای چقرمه سازی پلاستیک‌های شکننده به کار روند. ABS به تنهایی استفاده می‌شود و MBS برای چقرمه سازی PVC سخت به طور گسترده به کار می‌رود. مقدار بالای آکریلونیتریل مقاومت شیمیایی را بهبود بخشیده اما وضوح را کاهش می‌دهد.

پلی وینیل کلراید

همانطور که گفته شده PVC می‌تواند توسط MBS چقرمه شود. همچنین می‌توان از متاکریلات بوتیل اکریلات یا اصلاح کننده‌های هسته-پوسته متاکریلات-پلی بوتادین، ترپلیمر اکتیل-آکریلات-استایرن، ABS، MABS، EVA و یا پلی اتیلن کلرینه شده استفاده کرد. از پلی اتیلن کلرینه شده و آکریلیک‌ها برای PVC در کابردهای ساختمانی نظیر لوله استفاده می‌شود. نیاز به استفاده از اصلاح کننده ضربه در قاب‌های پنجره خصوصاً به هنگام حمل و نقل و نصب احساس می‌شود. ABS مقاومت شیمیایی را بهبود می‌بخشد اما به مقدار بالایی از آن نیاز است و محصول را مات می‌کند، در حالی که MBS محصولات شفاف ارائه می‌دهد و حتی در PVC نرم شده نتایج خوبی را به دنبال دارد. با این حال هر دو اصلاح کننده با مقاومت در برابر هوا متوسط، پلیمر را ترک می‌کنند. از جنبه‌ی مثبت آن، می‌توان به افزایش سرعت ذوب و استحکام مذاب اشاره کرد که مانند یک کمک فرایند در جهت بهبود فرایند عمل می‌کند.

آنچه که در هنگام آلیاژ نمودن این دو پلیمر با یکدیگر مطرح می­گردد، عدم سازگاری آنها با یکدیگر است. به همین دلیل سامانه از خواص مکانیکی ضعیف رنج می‌برد. علت این ناسازگاری قطبیت و ساختار متفاوت بین فازهای ترموپلاستیک و الاستومری است. چسبندگی بین سطحی ضعیف و تنش بین سطحی (Interfacial Tension) بالا بین فازهای ترموپلاستیک و لاستیک، دلایل اصلی ناسازگاری این سامانه‌ها هستند. ناسازگاری میان PP و  EPDMهمچنین ممکن است به تفاوت در میزان بلورینگی (Crystallinity) دو پلیمر نسبت داده شود. از سوی دیگر، به علت سازگاری کم بین فاز لاستیک و ترموپلاستیک و ائتلاف (Coalescence) ذرات پراکنده لاستیک، ترموپلاستیک الاستومرها مورفولوژی ناپایداری دارند. در مطالعات صورت گرفته برای پایدارسازی مورفولوژی آلیاژ، فاز لاستیک به صورت درجا در طول اختلاط مذاب (Melt Mixing) ولکانش (Vulcanization) شد. در حالی که برای بهبود سازگاری و رسیدن به پراکندگی بهتری از ذرات لاستیک، استفاده از سازگارکننده مناسب مانند کوپلیمر بلوکی یا پیوندی گزارش شده است.

نکته‌ای که باید به آن توجه داشت این است که در آلیاژ پلی­ پروپیلن با یک فاز الاستومری نرم، هم‌زمان با افزایش چقرمگی و در نتیجه افزایش مقاومت ضربه، مدول کاهش می­یابد؛ بنابراین استفاده از یک پرکننده نانو (Nano-Filler) در کنار استفاده از الاستومر و تهیه یک آلیاژ نانوکامپوزیتی، می­تواند تعادلی بهینه از چقرمگی و سفتی را ایجاد کند.

به علت شرایط ترمودینامیکی نامطلوب بین دو فاز، بیش‌تر سامانه‌های دو جزئی تمایل دارند تا در آمیزه، فازهای مجزا از هم تشکیل دهند. از این رو چسبندگی ضعیف بین دو فاز در ناحیه فصل مشترک منجر به خواص پایین سامانه می‌گردد. به منظور رفع این مشکل و بهبود خواص سامانه، تلاش‌های برای سازگارسازی پلیمرها و تقویت برهم‌کنش بین آنها صورت گرفته است.

خواص آلیاژهای پلیمری به شدت به ریزساختار (Micro-Structure) و ویژگی‌های فصل مشترک (Interface) وابسته است. وقتی اجزای مخلوط با یکدیگر امتزاج­ پذیر هستند، عمل‌کرد محصول نهایی وابسته به خواص اجزاء به صورت جداگانه و به نسبت اختلاط آن‌هاست. اما از آنجا که اغلب پلیمرها امتزاج­ناپذیر هستند، برای تولید یک محصول با خواص بهینه لازم است ساختار فازی و چسبندگی بین سطحی میان فاز­های آلیاژ کنترل شود. قابل ذکر است که تحول زمانی و توسعه مورفولوژی در این سامانه­ ها وابسته به متغیرهایی مانند تنش بین سطحی اجزا، خواص ریولوژیکی اجزاء، تاریخچه حرارتی و تغییر شکل اعمال­ شده بر آلیاژ می­باشد.

یکی از روش‌های موجود برای کنترل مورفولوژی و بهبود چسبندگی میان فازها، استفاده از پلیمرهایی است که در سامانه‌های دو فازی نقش سازگارکننده (Compatibilizer) را داشته باشد. سازگارکننده ماده‌ای است که وقتی به یک آلیاژ پلیمری اضافه می‌شود سبب افزایش سازگاری اجزای پلیمری آلیاژ می‌شود. این سازگارکننده ­ها یا به صورت جداگانه به سامانه اضافه می­شوند مانند کوپلیمرهای پیوندی (Graft Copolymer) یا کوپلیمرهای دسته‌ای (Block Copolymer) و یا از طریق واکنش میان اجزای آلیاژ، در فصل مشترک فازها ایجاد می­ شوند. استفاده از کوپلیمرهای پیوندی و یا کوپلیمرهای دسته‌ای به طوری که هر جزء از کوپلیمر به یکی از فازها تمایل داشته باشند و در نهایت بتواند مانند یک پل میان دو فاز ارتباط و چسبندگی (Adhesion) مناسب ایجاد نماید، ساده‌ترین راه برای درک ساز و کار سازگارکننده در آلیاژهای پلیمری است. سازگارکننده­ها با قرارگرفتن در فصل مشترک، تنش بین سطحی میان فازها را کاهش می‌دهند و مورفولوژی توسعه­ یافته را پایدار می‌کنند. انتخاب سازگارکننده مناسب برای یک سامانه و همچنین تعیین مقدار بهینه استفاده از سازگارکننده یکی از موضوعات مهم مطرح در صنعت و مراکز تحقیقاتی می‌باشد.

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 اصلاح‌کننده‌های ضربه برای پلیمرها

نیاز به استفاده از اصلاح کننده‌های ضربه

اصلاح کننده‌های ضربه برای بهبود دوام و چقرمگی انواع پلاستیک‌ها استفاده می‌شوند. با توجه به کاربرد استفاده نهایی و مقاومت ذاتی پلیمرها، فرمول‌ها نیاز به سطح متفاوتی از مقاومت ضربه را داشته که موارد مصرف عمومی تا ابر چقرمه را پوشش دهند.

اصلاح کننده‌های ضربه با کاربرد در مصارف عمومی

اصلاح مقاومت ضربه برای کاربردهای عمومی سطح کمی از مقاومت ضربه را پوشش می‌دهد، به عنوان مثال برای جلوگیری از آماده‌سازی قطعات قالب‌گیری‌ شده PA اعمال می‌شود. این به معنای مقاومت مطلوب ضربه در دمای اتاق است؛ اما هیچ الزامی را برای مقاومت ضربه در دمای پایین (زیر صفر) را در نظر نمی‌گیرد. برای بیش‌تر کاربردها مقدار کمی (کم‌تر از ۱۰%) از اطلاح کننده ضربه مورد نیاز است و اصلاح کننده ضربه لزوماً نباید دارای گروه‌های واکنشی باشد تا قابل قبول برای کاربرد مورد استفاده باشد.

اصلاح  مقاومت ضربه در دمای پایین

مقاومت ضربه در دمای پایین برای کاربردهایی که به سطح خاصی از انعطاف پذیری و مقاومت در برابر شکست در دماهای پایین نیاز دارند، لازم است. به عنوان مثال این مورد در بسیاری از لوازم از جمله لوازم خانگی کاربرد دارد. برای این منظور به مقدار اصلاح کننده‎ بین ۵% تا ۱۵% که غالباً واکنش پذیراند، نیاز است.

a

ابر چقرمه

چقرمگی بالا برای کاربردهایی که نباید قطعه تحت دمای ۳۰- تا ۴۰- و همچنین سرعت برخورد بالا دچار شکست شود. این نیاز تنها با مقدار بالای اصلاح کننده ضربه واکنشی (۲۰% تا ۲۵%) با دمای انتقال شیشه‌ای کم برآورده می‌شود. علاوه بر عمل‌کرد ضربه، این اصلاح کننده‌ها می‌توانند منجر به بهبود سایر مشخصات مواد نظیر شوند:

  • خواص نوری و کششی
  • مقاومت در برابر هوا
  • فرآیند پذیری
  • اشتعال پذیری
  • اعوجاج (تغییر شکل) گرمایی

اصلاح کننده‌های ضربه چگونه کار می‌کنند؟

خاصیت الاستومری یا لاستیکی اصلاح کننده‌های ضربه، انرژی ضربه را جذب یا تلف می‌کنند. اصلاح کننده‌های ضربه می‌توانند در حین پلیمریزاسیون داخل راکتور یا در مرحله‎‌ آمیزه سازی به عنوان افزودنی ترکیب شوند. دو ساز و کار عمل‌کرد آن‌ها عبارت اند از:

انتشار ترکچه

این اصل این است که اصلاح کننده‌ ضربه را در ماتریس شکننده پراکنده کنید؛ یک فاز میرایی که می‌تواند انرژی را جذب کرده و انتشار ترکچه را متوقف کند.

b

 

نوار برشی/ حفره‌زایی

ساز و کار دوم تشکیل نوارهای برشی اطراف ذره الاستومری است که انرژی تغییر شکل را جذب می‌کند. این مکانیزم همیشه با حفره‌زایی ذرات میراکننده (ظهور فضاهای خالی) است که انرژی را نیز جذب می‌کند. اگرچه که ایجاد نوارهای برشی بیش‌تر انرژی را جذب می‌کند.

c

 

برای کارآمد بودن فاز پراکنده باید دارای ویژگی‌های زیر باشد:

قابلیت میرایی: فاز الاستومری توصیه می‌شود. به طور کلی از مواد با دمای انتقال شیشه‌ای پایین و دارای بلورینگی کم استفاده می‌شود. دمای انتقال شیشه‌ای پایین برای چقرمگی در دمای پایین کاملاً لازم است. کوپلیمرهای پلی‌الفینی نامزد بسیار خوبی هستند.

چسبندگی خوب با فاز پیوسته: این پارامتر برای چقرمگی کارآمد واقعاً کلیدی است. عدم چسبندگی مناسب می‌تواند ترکچه‌های متعددی را ایجاد کند که تا زمان شکست گسترش یابند. چسبندگی مطلوب می‌تواند برهم‌کنش ویژه‌ای در سطح و واکنش پذیری را فراهم کند. سازگاری با تشکیل فصل مشترک کوپلیمرهای آمفیفیلیک باعث کاهش کشش سطحی و افزایش چسبندگی می‌شود. سازگاری پلیمر بر اندازه، نظم و پایداری پراکندگی تأثیر داشته که بر عمل‌کرد قطعه نهایی اثر مثبت می‌گذارد.

 

طبقه بندی فناوری‌های اصلاح کننده ضربه

۱٫اصلاح با پلی الفین‌های عامل دار شده

به منظور تأمین نیازهای صنعت، پلیمرهایی مانند پلی‌آمید، پلی‌استر، پلی وینیل کلراید یا پلاستیک‌های زیستی نیاز به مقاومت در برابر ضربه را دارند. در میان فناوری‌های موجود در بازار، اصلاح کننده‌های ضربه پلیمری که به عنوان پلیمرهای عامل دار شده‌ شناخته می‌شوند، طیف کاملی از عمل‌کرد چقرمگی را ارائه می‌دهند. از مصارف عمومی تا ابر چقرمگی در سیستم‌های مختلف پلیمری.

اصلاح ضربه با پلیمرهای مختلف

پلی آمید (PA)

طیف گسترده‌ای از اصلاح کننده‌های ضربه مبتنی بر کوپلیمرهای اتیلن (عامل دار شده یا نشده) یا یونومرها برای برآوردن نیازهای منحصر به فرد در PA6 و PA66  یا پلی‌آمید تقویت شده با شیشه در دسترس هستند. عمل‌کرد مقاومت در برابر ضربه پیشرو در صنعت:

  • مقاومت در برابر ضربه فوق العاده بالا (ابر چقرمه)
  • چقرمگی در دمای پایین
  • چقرمگی متوسط با کاهش هزینه

مزایای بیش‌تر:

  • جریان بهبود یافته برای بهره‌وری بالاتر
  • خصوصیات زیبایی ( سطح کلاس A رنگ‌پذیری عالی)
  • سطح پیوندزنی بالاتر برای بهبود کارایی در جهت کاهش هزینه
  • موافقت FDA برای تماس مستقیم با غذا

پلی استر (PET ,PBT)

در کاربرد مهندسی پلیمر یا ورق‌های ریخته گری، اصلاح کننده‌های ضربه پلیمری طیف گسترده‌ای از عمل‌کرد را ارائه می‌دهد که به شما امکان می‌دهد راه حل‌های متناسب با نیازهایتان را برآورده کند.

پلیمرهای مهندسی: برای کاربردهایی که بیش‌ترین تقاضا را دارند، برخی از اصلاح کننده‌های ضربه پلیمری مقاومت به ضربه‌ی فوق العاده را در پلیمرهای خالص و ترکیبات حاوی الیاف شیشه فراهم می‌کنند. با این حال در هنگام آمیزه‌کاری پلیمر مهندسی، PBT چالش اصلی افزایش مقاومت ضربه با حفظ خواص اصلی است. در میان طیف گسترده‌ای از پیشنهادات، اصلاح مقاومت ضربه ابزار ارزشمند و جدیدی را به آمیزه سازان جهت تطبیق خواص PBT برای کاربردهای الکتریکی و الکترونیکی می‌دهد. همچنین می‌تواند برای سایر کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار گیرد.

کاربرد ورق‌های تخت: افزایش بهروه‌وری در حین دستیابی به خصوصیات استحکام در برابر ضربه در ورق‌های تخت ریخته‌گری شده یک چالش بسیار پیچیده است.

d

 

پلی وینیل کلراید (PVC)

بسته به نوع استفاده نهایی، انواع مختلف PVC برای دست‌یابی به اهداف عمل‌کردی مورد نظر به مواد اصلاح کننده‌ ضربه متفاوت نیاز دارند.

e

 

پلی پروپیلن (PP)

پلی پروپیان یک پیلمر نیمه بلورین است که  تعادل بسیار جذاب بین قیمت و کارایی و همچنین فرایند پذیری آسان را ارائه می‌دهد. با این حال PP برای برآوردن برخی از نیازهای صنعت، نیاز به بهبود مقاومت در ضربه در دمای محیط یا دماهای پایین دارد. اصلاح کننده‌های مقاومت به ضربه PP را در دمای اتاق یا دماهای پایین بهبود می‌بخشند. مجموعه گسترده‌ای از محصولات برای ارائه‌ یک راه حل منحصر به فرد و سفارشی در هر شرایط در دسترس است.

از مزیای بیشتر می‌توان به موارد زیر اشراره کرد:

  • افزایش پراکنش رنگدانه‌ها، الیاف شیشه و سایر مواد معدنی
  • بهبود سازگاری برای آلیاژسازی PP

آکریلونیتریل-بوتادین-استایرن (ABS)

ABS در سطح بین پلاستیک‌های مهندسی و موادی نظیر PS عمل می‌کنند. آن‌ها به طور گسترده در کاربردهایی نظیر کامپیوتر و بدنه‌ی چاپ‌گر، لوازم خانگی، تجهیزات باغبانی، قطعات خودرو و اسباب بازی استفاده می‌شوند. در حین استفاده از ترکیبات ABS چه استاندارد و چه بازیافتی با چقرمگی ضعیف رو به رو هستیم. اصلاح مقاومت ضرببه یک چالش بسیار پیچیده است که بسته به دمای مورد استفاده برای مصارف عمومی یک راه حل خاص وجود دارد.

از مزیای بیش‌تر می‌توان به موارد زیر اشراره کرد:

سازگاری بالا

قابلیت پراکنش بالا (امکان اصلاح حین فرآیند را فراهم می‌کند)

آمیزه‌های پلی‌کربنات (PC/ABS , PC/PBT)

الزامات مربوط به پلی کربنات با داشتن مقاومت ضربه عالی در دماهای پایین و در عین حال فرآیندپذیری مناسب، امکان تولید موثر قطعات و پروفیل‌های بسیار خاص مانند قطعات خودرویی تزریقی را فراهم می‌کند. بسته به پلیمر مورد استفاده برای اختلاط با PC و سطح چقرمگی لازم یک افزودنی خاص لازم است. در مقایسه با فناوری جایگزین مزایای بیش‌تری را می‌توان یافت:

قابلیت فرآیندپذیری بهتر به لطف کاهش ویسکوزیته مذاب

پایداری بهتر در برابر گرما و UV

ازدیاد طول بیش‌تر

انجام فرآیند بهتر به دلیل فرم گرانول به جای پودر

۲٫ اصلاح با استفاده از مواد هسته-پوسته

شماتیکی از یک اصلاح کننده‌ ضربه هسته-پوسته در زیر ارائه شده است.

f

 

این مواد معمولاً دارای هسته‌ الاستومری با دمای انتقال شیشه‌ای پایین مانند بیوتیل‌آکریلات یا بوتادین با پوسته پلی‌متیل‌متاکریلات (PMMA) هستند. از نمونه‌های اصلاح کننده‌ ضربه هسته-پوسته می‌توان به Paraloid از Dow chemical و Clearstrength از Arkema اشاره کرد. یکی از مزیت‌های اصلی ارائه شده در روی‌کرد اصلاح کننده ضربه هسته-پوسته، اندازه از پیش تعیین شده‌ ذرات است. با این حال اصلاح کننده‌ ضربه باید به طور مناسب در ماتریس پراکنده و بهم پیوند داده شود تا بر روی چقرمگی پلاستیک مهندسی مؤثر باشد. این اتصال می‌تواند به صورت برهم‌کنش فیزیکی پوسته با ماتریس یا واکنش شیمیایی حاصل شود. واضح‌ترین مسیر برای دست‌یابی به آن، ترکیب بخش‌های واکنش‌پذیر به داخل زنجیره‌های پوسته در حین ساخت توسط پلیمریزاسیون امولسیونی است. بنابراین آن قسمت واکنشی متعاقباً در حین فرآورش مذاب با ماتریس واکنش می‌دهد.

مقایسه اصلاح کننده‌های ضربه MBS در برابر آکریلیک

g

 

اصلاح کننده‌های هسته پوسته برای ایجاد اثر استثنایی در دماهای پایین در طیف وسیعی از پلاستیک‌های مهندسی مانند پلی کربنات، آلیاژهای پلی‌‌کربنات (PC/ABS، PC/PBT) و پلی استرها طراحی شده‌اند. اصلاح کننده‌های هسته-پوسته مقاومت به ضربه در دماهای پایین، رنگ‌پذیری و پایداری حرارتی را نسبت به آکریلیک‌های دیگر به پلی‌کربنات می‌دهد.

اصلاح کننده ضربه MBS در پلی کربنات

پلی‌کربنات با ویژگی‌های نظیر شفافیت، مقاومت عالی در برابر ضربه و توانایی مقاومت در دماهای بالا در طول عمر شناخته شده است. با این حال مقاومت شیمیایی کم پلی‌کربنات (در برابر بنزین) که موضوع مورد استفاده در خودرو است، مطرح می‌شود. محدودیت دیگر قالب‌گیری تزریقی گریدهای با ویسکوزیته بالاست به ویژه زمانی که مقاومت در برابر ضربه بالا مورد نیاز باشد. علاوه بر این به هنگام استفاده از رنگ‌دانه، پرکننده و سایر مواد افزودنی نظیر بازدارنده شعله سایر ویژگی‌های ذاتی نظیر مقاومت ضربه تحت تأثیر قرار می‌گیرد. پلی‌کربنات بازیافتی یک راه حل مقرون به صرفه برای آمیزه‌سازان است. اما مراحل بازیافت عمل‌کرد مکانیکی آن را کاهش می‌دهد و استفاده از اصلاح کننده ضربه را برای رسیدن به سطح عمل‌کرد مطلوب ضروری می‌کند.

as

 

اصلاح کننده‌های ضربه MBS در آمیزه‌های پلی کربنات (PC/ABS، PC/PBT)

برای تأمین نیازهای جدید بازار از جمله عمل‌کرد فنی و در نظر گرفتن قیمت، آمیزه‌سازان ترکیبات پلیمری را طراحی کرده‌اند تا تعادلی را میان ویژگی‌های ذاتی پلی‌کربنات و عمل‌کرد قیمتی ماتریس‌های ABS و PBT ایجاد کند. این آمیزه‌های پلیمری در مقایسه با پلی‌کربنات‌های مرسوم عمل‌کرد بالایی دارند. این ترکیبات کمک می‌کنند:

غلبه بر رفتار ضعیف و شکننده

به منظور بهبود رفتار جریان در کاربردهای مات پلی‌کربنات با ضربه‌پذیری بالا یک فاز لاستیکی مانند ABS ممکن است به ماتریس PC اضافه شود.

PC/ABS سریع‌ترین رشد را در بین آلیاژهای PC دارد که در آن ABS امکان تعادل بین مقاومت ضربه، سطح نهایی و جریان‌پذیری بالا جهت فرآیندپذیری بهتر را فراهم می‌کند. به عنوان یک اشکال آمیزه‌های PC/ABS اغلب استانداردهای جدید بازدارندگی شعله را ندارند. متداول‌ترین کاربرد نهایی آمیزه PC/ABS قطعات خودرو، تجهیزات اداری، کامپیوترها و تلفن‌های همراه است.

غلبه بر مقاومت شیمیایی پایین

پلی کربنات مقاومت شیمیایی بسیار کمی دارد؛ تماس با روغن و بنزین که عمل‌کرد بسیار مهمی در کاربردهای خودرویی است. به منظور غلبه بر این ضعف پلی‌کربنات و پلی‌استرهایی مانند PBT باهم مخلوط شده تا آلیاژی با مقاومت شیمیایی بالا به دست آید. که نتیجه‌ آن متأسفانه به دلیل ویژگی‌های ضعیف PBT، عمل‌کرد ضربه‌ای ضعیف است. اما وقتی نوبت به بازیافت می‌رسد، افزودن رنگدانه، پرکننده و بازدارنده‌های شعله باعث از دست رفتن چقرمگی اولیه می‌شوند.

aw

 

 اصلاح کننده ضربه MPS در پلی‌استرها

پلی‌استرهایی نظیر PBT و PET پلیمرهای نیمه بلورین هستند که عمل‌کرد بسیار جذابی مانند پایداری حرارتی بالا و مقاومت شیمیایی از خود نشان می‌دهند. از طرفی پلی‌استرها عمل‌کرد ضعیف ضربه در دماهای پایین را نشان می‌دهند، بنابراین اصلاح‌کننده ضربه مورد نیاز است. از پلی‌استرها اغلب در کاربردهای خودرویی مانند محفظه محرک برای شیشه بالابر برقی خودرو و محفظه هدایت هدایت نور استفاده می‌شود. همچنین از آن‌ها در بسیاری از وسایل خانگی، کاربردهای الکتریکی و پزشکی استفاده می‌شود. با این حال برای برآوردن برخی از نیازهای صنعت، این پلیمرها به بهبود عمل‌کرد ضربه در دمای پایین نیاز دارند. برای این کاربردها استفاده از اصلاح کننده ضربه بسیار مهم است.

po

 

۳٫ اصلاح با استفاده از TPE

ترموپلاستیک‌ الاستومرها به طور کلی به عنوان پلیمری تعریف می‌شوند که همانند ترموپلاستیک‌ها فرآیند می‌شوند اما دارای ویژگی‌های یک الاستومر رایج است.

برخی از TPE های تجاری:

  • بلاک کوپلیمرهای استایرینیک
  • پلی یورتان‌های الاستومری
  • کوپلی‌استر‌های ترموپلاستیک
  • پلی آمیدهای ترموپلاستیک

برای اینکه به عنوان یک ترموپلاستیک الاستومر طبقه بندی شوند باید دارای ویژگی‌های زیر باشند:

  • توانایی کش آمدن متوسط و به محض برطرف شدن تنش، بازگشت به چیزی نزدیک به شکل اصلی
  • قابلیت فرآیند کردن به صورت مذاب در دمای بالا
  • عدم خزش قابل توجه

برخی از نمونه محصولات TPE که اخیراً تولید و به صورت گسترده مورد استفاده قرار گرفته اند:

  • Arnitel® from DSM
  • Engage™from Dow Chemical
  • Hytrel® from DuPont, and
  • KRATON™from Kraton Polymers

n

 

TPE اغلب زمانی استفاده می‌شوند که الاستومرهای رایج نتوانند دامنه خصوصیات فیزیکی مورد نیاز محصول را فراهم کنند. بنابراین آن‌ها در برنامه‌های خاص و براساس نیاز نهایی استفاده می‌شوند. این نمونه‌ دیگری از الزامات قابل دستیابی به توازن بین مدول مناسب و خصوصیات ضربه در بین اصلاح کننده‎‌‌های ضربه پلاستیک‌های مهندسی است. این یک ویژگی است که برای همه‌ی روی‌کردهای تشریح شده مرتبط و مهم است.

۴٫ اصلاح با آمیزه‌‌های توده ( بالک) الاستومری

این روی‌کرد استفاده با اصلاح کننده ضربه هسته-پوسته متفاوت است زیرا اندازه فاز لاستیکی پراکنده شده به شرایط فرآیند استفاده شده بستگی دارد. این کار اجازه کنترل اندازه ذرات را در محصول اصلاح شده می‌د‌هد.

معایب استفاده از آمیزه‌های بالک الاستومری

یکی از بزرگ‌ترین معایب کاهش سختی بیش‌تر در مقایسه با اصلاح کننده‌های هسته-پوسته است. این بدان معنی است که اگر سختی برای کاربرد مورد نظر حیاتی و مهم باشد می‌بایست میزان الاستومر به طور مناسب تنظیم شود.

مثال: اصلاح PBT با استفاده از آمیزه‌های الاستومری

در این مورد شرایط فرآیند PBT – الاستومر بر اندازه ذرات الاستومر و از این رو بر اصلاح ضربه که حالص می‌شود اثر می‌گذارد. علاوه بر این ویسکوزیته نسبی اجزا بر مورفولوژی ترکیب نهایی تأثیر می‌گذارد. از آنجا که ویسکوزیته مذاب اربتاط مستقیمی با وزن مولکولی پلیمرها دارند، به همین خاطر وزن مولکولی فاکتور مهمی در تعریف تغییرات ضربه مشاهده شده هستند.

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 📧

 

اصلاح کننده‌های ضربه

پلیمرها به طور کلی دو نوع رفتار از خود نشان می دهند، رفتار شکننده (Brittle) و رفتار چقرمه (Toughness). به عبارت دیگر یک پلیمر تحت بار یا می‌شکند و یا پاره می‌شود.

چقرمگی

چقرمگی به صورت توانایی و قابلیت پلیمر در جذب انرژی اعمال شده به آن (سطح زیر نمودار تنش-کرنش) تعریف می‌گردد. پلیمرهای چقرمه در اثر اعمال نیرو تسلیم می‌شوند ولی نمی‌شکنند. در حالی که پلیمرهای شکننده قابلیت انرژی بسیار کمی را دارند و تحت بار می‌شکنند. تنش تسلیم جایی است که ماده پلیمری از محدوده رفتار الاستیک خود خارج شده و شروع به نشان دادن رفتار پلاستیک می‌کند. در نقطه تسلیم، نیرو یا تنش اعمال شده به پلیمر آن‌قدر زیاد شده است که زنجیرهای پلیمری مقاومت مکانیکی خود را از دست می‌دهند. با گذشت از تنش تسلیم و رسیدن به ناحیه بعدی، در حالی که میزان تنش اعمالی ثابت مانده یا کاهش می‌یابد، ازدیاد طول افزایش می‌یابد. در نهایت امکان شکست قطعه با افزایش تنش و یا در تنش ثابت وجود دارد. می‌توان گفت ساز و کار غالب بعد از نقطه تسلیم، لغزش برگشت‌ناپذیر زنجیره‌های پلیمری بر روی هم‌دیگر می‌باشد.

پس چقرمگی به معنای مقاومت ماده در برابر شکستگی و یا قابلیت آن در جذب انرژی مکانیکی بدون شکسته شدن است. چقرمگی از نظر مقداری، با سطح کل زیر منحنی تنش-کرنش برابر است و مشخص کننده مقدار کاریست که می‌توان بدون گسیختگی ماده در ناحیه تغییر فرم پلاستیک، بر روی آن اعمال کرد. به بیانی دیگر، هر چه سطح زیر منحنی تنش-کرنش زیادتر باشد و ماده بر اثر اعمال تنش با ازدیاد طول بیش‌تر، دیرتر دچار شکستگی شود، چقرمه‌تر است.

برخی پلاستیک‌ها، داتاً چقرمه و برخی دیگر ذاتاً ترد و شکننده هستند. البته تأثیر عوامل محیطی و نیز اعمال تنش به ویژه تنش‌های متناوب، ممکن است رفتار پلیمر را در طولانی مدت ترد و شکننده کند.

چقرمه‌ترین پلاستیک‌ها در دمای اتاق عبارتند از: LDPE، LLDPE، نایلون ۶۶، EVA. عموماً پلاستیک‌های فاقد مواد پرکننده با ضربه پذیری بالا، دارای مقادیر چقرمگی بالایی هستند.

جقرمگی یک ماده، نتیجه استحکام کششی خوب و ضربه‌پذیری عالی آن است. هر چه سطح زیر منحنی آزمون تنش-کرنش گشترده‌تر باشد، آن ماده چقرمه‌تر است. نظر به شکل‌های متفاوت منحنی کشش برای مواد مختلف، عوامل دخیل در چقرمه‌تر بودن ماده را می‌توان ادغامی از خواص استحکامی کششی در نقطه شکست، ازدیاد طول در نقطه شکست و منعطف بودن ماده دانست. انعطاف‌پذیری خاصیتی است که توسط میزان ازدیاد طول و یا عکس مدول کششی، بیان می‌شود. در واقع، هر چه مدول ماده کم‌تر باشد، ماده منعطف‌تر بوده و چقرمگی بالاتری خواهد داشت.

شکنندگی

در واقع فقدان چقرمگی بوده و نشان‌دهنده استحکام ضربه‌پذیری کم یا سختی بالای ماده مورد نظر است. پلاستیک‌های تقویت شده با الیاف شیشه و پرشده با مواد معدنی، معمولاً شکننده هستند. شکنندگی ممکن است تابع رطوبت باشد و یا به دلیل تنظیم دمایی نامناسب فرآیند در قطعات پلاستیکی ایجاد شود. در واقع هر قطعه‌ای که تحت اعمال ضربه می‌شکند را نمی‌توان واجد خاصیت ذاتی شکنندگی دانست و با کنترل شرایط خشک کردن مواد قبل از تزریق، کنترل شرایط دما و فشار در حین تزریق و همچنین ایجاد شرایط رطوبتی مناسب بعد از تزریق، می‌توان قطعه‌ای مناسب تولید کرد. مثلاً مواد جاذب آب (Hygroscopic) مانند پلی‌آمیدها، پس از شرایط خشک بعد از خروج قالب، شکننده‌تر از زمانی هستند که با جذب رطوبت محیط به تعادل رسیده‌اند. لذا در فرآیندهای تولید قالپاق خودرو با پلی‌آمید به ویژه در فصول سرما، پس از تولید قطعه، آن را در شرایط رطوبتی و دمایی کنترل شده‌ای قرار می‌دهند تا شکنندگی ایجاد شده در شرایط تولید، جبران شود. طراحی قطعه نیز در پارامتر شکنندگی قطعه تأثیرگذار است و به نوبه خود می‌بایست مورد توجه قرار گیرد. با کنترل شرایط دمایی و زمانی خشک کردن مواد پلیمری مختلف، می‌توان نقش رطوبت در شکنندگی مواد را کاهش داد.

چقرمه‌‌سازی

بهبود خواص مکانیکی پلیمرها از جمله چقرمگی، دلیل اصلی توسعه و ظهور علم آلیاژ است. امروزه تقریباً تمامی پلیمرهای صنعتی به صورت چقرمه مورد استفاده قرار می‌گیرند. از این رو مبحث چقرمه‌سازی رشد و پیشرفت قابل ملاحظه‌ای داشته است.

شکست ترد در پلیمرها

برخی از پلیمرها به جای تسلیم حین تنش مستعد ترک خوردگی هستند، به خصوص در دماهای پایین. این پلیمرها قابلیت انبساط کم و استحکام پایینی دارند. بنابراین آن‌ها به یک اصلاح کننده ضربه نیاز داشته تا مانع رشد ترک شود.

اصلاح کننده‌های ضربه عموماً الاستومری هستند؛ اما گاهی اوقات از ترموپلاستیک‌ها یا مواد معدنی فوق ریز استفاده می‌شود. همه‌ آن‌ها با اتلاف انرژی به طریقی بی‌ضرر و از طریق تمام اجزای سازنده از حرکت و به نوعی رشد ترک جلوگیری می‌کنند. توجه به این نکته مهم است که خود اصلاح کننده ضربه انرژی را جذب نمی‌کند. نقش آن ترویج جذب انرژی به حجم وسیع‌تری از پلیمر، بلافاصله پس از نزدیکی به نوک ترک است. چنین فرمولاسیونی با ترکیب یک اصلاح کننده مؤثر، گرید با مقاومت ضربه بالا یا گرید چقرمه شده نامیده می‌شود. اگرچه تعداد زیادی از پلیمرها می‌توانند از چقرمه شدن بهره شوند، از جمله پلیمرهایی که به اصلاح‌کننده‌های ضربه در دمای محیط نیاز دارند می‌توان به پلی استایرن، پلی وینیل کلراید، پلی‌متیل‌متاکریلات، اپوکسی و پلی‌استرهای ترموست (گرماسخت) اشاره کرد. ترموپلاستیک‌های مهندسی نظیر پلی‌آمید، پلی‌ایمید، پلی‌استرهای اشباع شده، پلی‌استال، پلی‌سولفون و یا پلیمرهای پرکاریرد نظیر پلی‌پروپیلن غالباً برای کاربردهای خودرویی چقرمه می‌شوند. حتی پلیمرهایی که در دمای محیط چقرمه به نظر می‌رسند ممکن است برای دوام بیشتر به اصلاح کننده‌های ضربه نیاز داشته باشند.

تنش مورد نیاز برای شروع یک ترک جدید، قابل مقایسه با تنشی که از بین مواد ادامه می‌یابد (تنش لازم برای رشد ترک) نیست. یک پلیمر ممکن است به راحتی شروع به ترک کند، اما به سختی آن را گسترش داده و یا این که به روشی دیگر آن را دور زند. بنابراین برای طبقه بندی پلیمرها براساس شروع ترک و همچنین رشد آن یادداشت کردن شرایطی که مواد به جای شکستن ترد رفتار تسلیم نشان می‌دهند می‌تواند مفید باشد. آزمایش نمونه‌هایی دارای شکاف ایجاد شده کوچک تیز انتشار ترک را برجسته می‌کند، در حالی که نمونه‌های بدون شکاف شروع و رشد ترک را مشخص می‌کند. پلیمرهای آمورف مانند پلی‌استایرن به طور معمول دارای مقاومت کم در برابر ضربه هستند (چه شکاف باشد چه نباشد)، به هنگام ضربه با ترک برداشتن می‌شکنند؛ زیرا هر دو تنش‌ مورد نیاز برای شروع و انتشار کم‌تر از تنش مورد نیاز برای تسلیم ماده است.

به دسته‌ بعدی از پلیمرها شبه چکش‌خوار گفته می‌شود، زیرا شروع ترک در آن‌ها دشوار بوده اما انتشار آن نیز آسان است. می‌توان آن‌ها را با توجه به استحکام بالای آن‌ها در نمونه‌های بدون شکاف و همچنین استحکام پایین در نمونه‌های دارای شکاف شناخت. آن‌ها دارای درجه حرارت انتقال مشخصه هستند که رفتارشان از شکننده به چکش خوار تغییر می‌کند (این انتقال همیشه با دمای انتقال شیشه‌ای مطابقت ندارد). پلی آمید و پلی اتیلن جز این دسته هستند. مشکلات مربوط به چقرمگی پلی آمید در دماهای پایین ظاهر می‌شود.

دسته‌ی بعدی نظیر پلی‌متیل‌متاکریلات، استال (پلی‌فرمالدهید) و پلی‌وینیل‌کلراید دارای تنش لازم برای شروع ترک و تنش تسلیم مشابه هستند و پیش‌بینی رفتار آن‌ها دشوارتر است. زیرا رفتار شکست می‌تواند چکش‌خوار یا شکننده باشد و به دما و سرعت کرنش بستگی دارد. اکثر پلیمرهای ترموست شکننده هستند، این موضوع غالباً با الیاف تقویت‌کننده پوشیده می‌شود، اما در صورت عدم موجود الیاف، شکنندگی آن‌ها آشکار می‌شود.

مکانیزم‌های چقرمگی

استراتژی معمول هنگام چقرمه‌سازی ترموپلاستیک‌ها، ایجاد ماده‌ای با دو فاز غیر قابل امتزاج با تفاوت قابل توجه در مدول است. فاز پراکنده شده اصلاح کننده ضربه بوده که عموماً الاستومر است. انتقال تنش باید به خوبی از فاز با مدول بالا به فاز با مدول پایین انجام شود. از ملاحظات کلیدی می‌توان به توزیع اندازه فاز پراکنده، خصوصیات مکانیکی و ماهیت فصل مشترک بین دو فاز اشاره کرد.

فاز پراکنده سبب جذب انرژی توسط یک یا چند روش زیر می‌شود:

  • ایجاد ترکچه‌ (تشکیل نواحی حاوی حفره‌های ریز که اغلب در داخل یک سری باند جمع می‌شوند، با چشم غیر مسلح یک سری خطوط موازی کم رنگ را ظاهر می‌کند) (Debonding)
  • تسلیم برشی، شکستگی ذرات الاستومری یا حفره‌زایی ( تشکیل حفره‌های کوچک در ذرات اصلاح کننده‌ی ضربه)

در صورت عدم استفاده از اصلاح کننده ضربه، این مکانیزم فقط در ناحیه نزدیک به نوک ترک در دسترس است و چنین منطقه کوچکی خیلی نمی‌تواند سبب اتلاف انرژی شود. برای جذب انرژی کافی، مکانیزم‌ها باید در بیشتر حجم پلیمر عمل کند. بنابراین ایجاد ترکچه یا تسلیم برشی باید ایجاد شود تا در بسیاری از موقعیت‌ها رخ دهد، نه فقط در ناحیه نزدیک به نوک ترک. به همین دلیل به یک اصلاح کننده ضربه احتیاج است.

تاکنون فرض بر این بوده است که اصلاح کننده ضربه، ذرات کوچک پراکنده شده را داخل فاز پیوسته پلیمر ایجاد می‌کند. این اتفاق با MBS، ABS و اصلاح کننده‌های ضربه آکریلیک می‌افتد. ممکن است یک شبکه ایجاد کند، همان طور که در پلی‌اتیلن کلرینه شده و EVA اتفاق می‌افتد.

ایجاد ترکچه

هنگامی که پلی‌استایرن یا پلی کربنات کشیده می‌شوند، گاهی اوقات خطوط ضعیف عمود بر نیروی اعمال شده قابل مشاهده هستند. در برخی موارد خصوصا پلی استایرن چقرمه شده حاوی اصلاح کننده ضربه ممکن است با سفید شدن همراه باشد. این خطوط تحت بزرگ نمایی بالا شامل نوارها یا مناطقی است که تعداد بسیار زیادی از حفره‌های بسیار کوچک را شامل می‌شوند. تا حدود ۵۰% از حجم تحت تاثیر را اشغال می‌کنند. حفره‌ها نور را پراکنده می‌کنند. مولکول‌های بلند پلیمری باندل‌های آرایش یافته یا فیبریل‌ها را در اطراف ناحیه ترکچه تشکیل می‌دهند و آن‌ها را با یکدیگر نگه می‌دارند. اگرچه در تنش‌های کششی بالا یک یا دو فیبریل ممکن است شکسته شود و ترک ایجاد شود. احتمالاً ترکچه کاملا به یک ترک تبدیل خواهد شد، اما انرژی صرف شکل گیری ترکچه شده است بنابراین استحکام ضربه بالا می‌رود. به این ترتیب برای ایجاد ترکچه، پلیمر باید بتواند به صورت فیبریل تشکیل شود و این به مولکول‌های بلند نیاز دارد. بنابراین پلیمرهایی با وزن مولکولی بسیار کم برای توسعه ترکچه مناسب نیستند. هر آرایش یافتگی قبلی مولکول‌های پلیمر تمایل به ایجاد ترکچه را تحت تأثیر قرار می‌دهد. زیرا جهت تنش اعمالی می‌تواند به موازات آرایش یافتگی غالب (جلوگیری از ایجاد ترکچه) و یا حالت نرمال آن باشد (مشوق ایجاد ترکچه). ایجاد ترکچه حجم تحت تأثیر را افزایش داده بدون آن‌که سطح مقطع خیلی تغییر کند. این حالت ایجاد ترکچه را از تسلیم برشی متمایز می‌کند؛ جایی که عکس این اتفاق می‌افتد.

تسلیم برشی

مشخصه تغییر شکل برشی این است که شکل نمونه به هنگام برش تغییر می‌کند، زمانی که یک جعبه‌ مقوایی مستطیلی کمی از شکل خارج شد اما حجم آن یکسان باقی می‌ماند. تغییر شکل با حرکت مولکول‌های پلیمر نسبت به یکدیگر حاصل می‌شود، به عنوان مثال لیز خوردن صفحه‌ای در فشار بالا.  این کار برای پلیمرهای آمورف نظیر پلی استایرن به دلیل عدم فشردگی منظم و نظم مولکولی ناشی از گره خوردگی و عدم وجود صفحات سر خورنده مناسب دشوار است. تسلیم برشی در پلیمرهای شیشه‌ای آمورف به وسعت کم رخ می‌دهد؛ اما در پلیمرهای نیمه بلورین و چکش‌خوار به راحتی اتفاق می‌افتد. در صورت عدم وجود اصلاح کننده‌ الاستومری، تغییر شکل برشی به مناطقی موضعی که تنش بسیار زیاد است محدود می‌شود (یا جایی که امکان لغزش از نظر ساختاری فراهم است). در این صورت انرژی زیادی اتلاف نمی‌شود. هنگام استفاده از اصلاح کننده‌ی ضربه، تسلیم بسیار گسترده‌تر شده و همراه با حفره‌های کوچک در ذرات الاستومری پراکنده شده است. این حفره‌زایی می‌تواند قبل و بعد از تسلیم پلیمر رخ دهد. تسلیم برشی همیشه یکنواخت نیست و گاهی اوقات به صورت ترجیحی در نواحی خاصی اتفاق می‌افتد.

ایجاد ترکچه همراه با تسلیم برشی

تسلیم برشی و ایجاد ترکچه می‌تواند با یکدیگر رخ دهد و هرکدام می‌توانند غالب باشد. این موضوع بستگی به نوع پلیمر دارد. ایجاد ترکچه در پلی استایرن چقرمه شده بیشتر از تسیلم برشی است، در حالی که هر دو مکانیزم در ABS برجسته است.

معیار سنجش چقرمگی

یکی از مهم‌ترین خواص کاربردی پلیمرها، مقاومت آن‌ها در مقابل ضربه می‌باشد.

روش‌های اندازه‌گیری میزان چقرمگی

برای اندازه‌گیری میزان چقرمگی از آزمون های ضربه استفاده می‌شود. برخی از متداول‌ترین این روش ها عبارتند از:

سقوط گوی: در این آزمون گلوله‌ای با وزن مشخص و از ارتفاع مشخص روی نمونه رها می‌شود. این روش بیش‌تر برای صفحات پلیمری کاربرد دارد.

Izod و Charpy: این دو آزمایش تقریباً شبیه هم انجام می شوند، با این تفاوت که طرز قرارگیری نمونه ها در دستگاه متفاوت است.

عوامل مؤثر بر میزان چقرمگی پلیمرها

میزان چقرمگی پلیمرها با خواص ضربه آن‌ها نسبت مستقیم دارد. علاوه بر عوامل مربوط به ذات ماده، عوامل فیزیکی زیر نیز می‌توانند بر میزان چقرمگی یک ماده پلیمری تأثیر بگذارند:

  • سرعت اعمال بار
  • حساسیت نسبت به شکاف
  • دما
  • جهت‌یافتگی
  • نوع و شرایط فرآیند
  • درصد بلورینگی
  • روش اعمال بار

انواع اصلاح کننده ضربه

الاستومرها غالباً مبتنی بر پلی‌دی‌ان‌ها یا کوپلیمرهای دی‌انی نظیر ۱،۳ بوتادین به کار می‌روند که اولین افزودنی‌های چقرمه کننده‌ موفقیت‌آمیز بودند. این افزودنی‌ها تا حدی مؤثر هستند؛ زیرا مدول آن‌ها ۱۰۰ تا ۵۰۰ برابر کم‌تر از ترمولاستیک مورد نظر است. متأسفانه پلی‌دی‌ان‌ها پیوند‌های شیمیایی دوگانه را معرفی می‌کند که به UV، حرارت و تخریب اکسیداسیونی حساس اند. هیدروژناسیون برخی از آن‌ها را از بین می‌برد. ترکیبات آکریلیک و کوپلیمرهای اتیلن اصلاح‌کننده‌های ضربه محبوب هستند و عموما باند دوگانه ایجاد نمی‌کنند. یک عیب دیگر در اصلاح‌کننده‌های ضربه اولیه وجود دارد. در کنار تخریب احتمالی، اصلاح کننده، فاز پراکنده‌ای حاوی قطرات زیاد با اندازه‌ی کوچک را به صورت یکنواخت فراهم می‌کند که این موضوع سبب کاهش مدول، دمای انتقال شیشه‌ای و دمای تغییر شکل حرارتی (HDT) می‌شود. این اثرات حد مقدار استفاده از اصلاح کننده را مشخص کرده که می‌تواند بدون آسیب به خواص دیگر استفاده شود. مقدار استفاده معمول بین ۳ تا ۱۵ درصد وزنی است اما گاهی به ۷۰ تا ۱۰۰ درصد در اطلاح کننده‌های EVA می‌رسد.

به اصطلاح اصلاح کننده‌های هسته-پوسته تأثیر کمتری بر مدول و HDT دارند. آن‌ها توسط پلیمریزاسیون امولسیونی ساخته می‌شوند و از دو قسمت تشکیل شده‌اند. همان طور که از اسم آن‌ها مشخص است، پوسته‌ی بیرونی آکریلیک سخت مانند PMMA است که در تماس مستقیم با پلیمری است که نیاز به چقرمه شدن دارد. این دو می‌بایست سازگار باشند (در مورد کوپلیمرهای SAN، سازگاری به قطبیت و مقدار نیتروژن کوپلیمر بستگی دارد). در داخل پوسته، هسته‌ پلیمری انعطاف پذیرتر و جذب کننده انرژی مانند پلی بوتادین دارای اتصلات عرضی، لاستیک طبیعی، کوپلیمر استایرن-بوتادین و بوتیل آکریل قرار دارد. از مخلوط شدن فاز الاستومری با فاز پیوسته جلوگیری می‌کند (پلیمر چقرمه می‌شود و مدول آن را کاهش می‌دهد). اندازه ذرات الاستومری بهینه برای چقرمه سازی وابسته به پلیمر است. در صورت گسترش ایجاد ترکچه، ABS به اندازه ذرات حدود ۵۰۰ نانومتر تا ۱ میکرون نیاز دارد، این در حالی است که HIPS به ۲ تا ۴ میکرون نیاز دارد و حتی می‌تواند از ذرات بزرگ تر نیز بهره‌مند شود. توزیع اندازه ذرات دو قله‌ای ممکن است در برخی موارد مفید باشد تا هم‌زمان دو ساز و کار جذب انرژی را تسهیل کند.

در صورت سازگار نبودن پلیمر و اصلاح کننده ضربه به یک سازگارکننده نیاز است. انتخاب آن به هر دو ماده اصلی تشکیل‌‌دهنده بستگی خواهد داشت. اتیلن-اکتان مالئیکه شده و SEBS مالئیکه شده اغلب مورد استفاده قرار می‌گیرد. زیرا به فعالیت اصلاح کننده ضربه کمک می‌کنند. هنگامی که پلی آمید ۶ با ABS مخلوط می‌شود سازگار کننده می‌تواند کوپلیمر استایرن مالئیک اندرید، پلی‌متیل‌متاکریلات با مالئیک اندرید و یا پلی‌متیل‌متاکریلات با گلایسیدیل متاکریلات باشد. گریدهای بسیار ریز از کلسیم‌کربنات یا سیلیکا تا حدی استحکام ضربه را بهبود می‌بخشد، برخلاف گریدهای درشت، سبب کاهش مقدار اصلاح کننده ضربه مورد نیاز می‌شود. بسیاری از اصلاح کننده‌ها به خصوص در پلی وینیل کلراید می‌توانند به عنوان روان کننده یا کمک فرآیند عمل کنند.

افزودنی‌های اصلاح کننده‌های ضربه ( این لیست جامع نیست)

  • پلیمرهای پلی‌دی‌انی نظیر استارین -بوتادین، ایزوپرن-استایرن گرافت یا بلاک کوپلیمرها
  • کوپلیمرهای استایرن- بوتادین کربوکسیله شده
  • کربوکسیله شده یا کوپلیمرهای بوتادین-آکریلونیتریل عامل دار شده
  • کوپلیمرهای رندوم اتیلن-پروپیلن
  • متاکریلات-بوتیل-آکریلات
  • متیل متاکریلات-بوتادین- استایرن (MBS)
  • ABS
  • EPDM
  • SEBS
  • اتیلن-اکتان و کوپلیمرهای اتیلن وینیل استات
  • کوپلیمرهای اکتیل آکریلات استایرن
  • پلی (بیوتیل اکریلات)
  • پلی یورتان‌های گرمانرم
  • پلی اتیلن کلرینه شده با ۳۰تا ۴۰ درصد کلر
  • الاستومرهای پلی اتیلنی (با استفاده از متالوسن‌ها) یا کوپلیمرهای اتیلن با بوتن یا اکتان
  • پلی سیلوکسان‌ها
  • پلی اتر ایمیدها

برخی از اصلاح کننده‌های بالا به ویژه MBS به یک آنتی اکسیدان نیاز دارند.

روش‌های اختلاط پلیمر با اصلاح کننده: الف) اختلاط مستقیم ب) اضافه کردن لاستیک به منومر و سپس پلیمریزاسیون منومر

مهم این است که در حین عملیات فرآیند از جدا شدن دو فاز جلوگیری کنید. این عمل توسط انتخاب اصلاح کننده با سازگاری مناسب با پلیمر، اضافه کردن سازگار کننده و یا اصلاح پلیمر با فرآیند پلیمریزاسیون گرافت انجام می‌شود. این دوجز سازنده نباید خیلی سازگار باشند زیرا باید دو فاز را در محصول نهایی تشکیل دهند.

 استفاده از پلیمرهای شکننده، مانند پلی­ وینیل ­کلراید (PVC) و پلی­ استایرن، تا قبل از تولید و توسعه­ پلیمرهای لاستیکی-چقرمه در سال­ های ۱۹۳۰ تا ۱۹۴۰، بسیار محدود بود. PVC به وسیله­ افزودن مقادیر کمی اکریلونیتریل رابر و دیگر مواد الاستومری چقرمه شد. هدف رایج استفاده از اصلاح­ کننده­ های ضربه، جذب انرژی ضربه به وسیله­ القای تغییر شکل پلاستیک قبل از ایجاد و رشد ترک است. ویژگی ­های عمومی چنین افزودنی­ هایی را می ­توان به صورت زیر خلاصه کرد:-Tg پایین-اثرگذاری در مقادیر کم-اندازه­ی ذره و توزیع اندازه­ ذره­ بهینه-چسبندگی خوب به ماتریس ترموپلاستیکی اساساً دو نوع ساختار در سیستم­ های پلیمری مقاوم به ضربه برای ساختارهای پلیمری سخت وجود دارد، که در ساختار و مکانیسم شکست با هم متفاوتند:-ذرات الاستومری کروی (ABS، MBS، اکریلیک ­ها)-فاز الاستومری پراکنده­ شبکه ­ای لانه زنبوری کوپلیمرهای گرافت شده­ بر پایه­ بوتا دی­ ان یکی از پرمصرف ­­­­­ترین خانواده­ های اصلاح ­کننده­ های ضربه را تشکیل می ­دهند. موفقیت آن­ ها در بازار عمدتاً به دلیل Tg پایینشان است (۸۰- درجه­ ساتنی­گراد). با این حال، حضور باندهای دوگانه در پلیمرهای دی­ انی می ­تواند باعث القای تخریب حرارتی و اکسیداسیونی در دماهای تولید و در مواجهه با اکسیژن و اشعه­ UV شود. بنابراین، این تأثیرات، باید با استفاده از آنتی­ اکسیدانت ­های مناسب به حداقل برسند. اصلاح ­کننده ­های ABS. Daly در سال ۱۹۵۲ ترکیبات اکریلونیتریل-بوتادی­ان-استایرن و اکریلونیتریل در حضور پلی­ بوتادی ­ان را تولید کرد و یک ترپلیمر گرافت شده را ایجاد کرد. هر کدام از اجزا به نحوی در اثرگذاری این ترکیب به عنوان اصلاح­ کننده­ ضربه مشارکت دارند: بوتادی­ ان فراهم کننده­ فاز نرم رابری است در حالی که استایرن و اکریلونیتریل قطبیت لازم برای سازگاری بین سطحی با پلیمری که این ماده در آن مورد استفاده قرار می ­گیرد را فراهم می­ آورند. هم­چنین، ویژگی­ های جانبی دیگری نیز وجود دارند که حائز اهمیت هستند: زنجیره­ بوتادی‌ان نسبت به تخریب در اثر UV حساس بوده و به محافظت نیاز دارد. در حالی که، اکریلونیتریل ایجاد مقاومت شیمیایی و سختی می­ کند. در این قاب، پلیمرهای ABS ترموپلاستیک ­های مهندسی هستند که فرآیندپذیری خوب، چقرمگی عالی، و پایداری حرارتی مطلوبی را از خود نشان می­ دهند و در بسیاری از بخش ­ها از جمله لوازم خانگی، ساختمان­ سازی و سازه­ ها، الکترونیک، خودرو و بسیاری موارد دیگر کاربرد یافته ­اند. اصلاح­ کننده ­های MBS. MBS (متاکریلات-بوتادی­ان-استایرن) مشابه نمونه ­های ABS هستند و به طور معمول، یا از طریق کوپلیمریزاسیون استایرن و متیل­ متاکریلات در حضور پلی­ بوتا­دی ­ان و یا با پلیمریزاسیون متیل­ متاکریلات در حضور لاستیک استایرن­ بوتا دی­ ان تولید می­ شوند. وجود بوتادی­ ان این ماده را مستعد تخریب با اشعه­ UV می ­کند و به همین علت، استفاده از آن محدود به کاربردهای داخلی می­ شود. عدم وجود اکریلونیتریل شفافیت محصولات را ارتقا داده اما باعث کاهش مقاومت شیمیایی می ­شود. اصلاح­ کننده­ های ضربه­ MBS چقرمگی لازم را برای پلیمرهایی از جمله  PVC فراهم می ­آ ورند تا مناسب کاربردهای بسته ­بندی در هر دو حالت شفاف و غیر شفاف (از جمله بطری­ های مقاوم به ضربه، ترانک ­های الکتریکی (trunking)، ورق­ ها و فیلم­ های بسته­ بندی، و …) شوند. اصلاح­ کننده ­های ضربه­ MBS اثر اصلاح­ کنندگی ضربه­ قابل توجه را در دماهای پایین نشان می­ دهند. با این حال، در بسیاری موارد، افزودن مقدار زیادی از اصلاح ­کننده­ MBS جهت تقویت استحکام ضربه مورد نیاز است.  اصلاح ­کننده­ های اکریلیک احتمالاً پرکاربردترین دسته­ اصلاح ­کننده­ های ضربه هستند چراکه بر مشکلات مرتبط با مقاومت در شرایط آب­ و هوایی که معمولا در مورد ABS و MBS مطرخ است، غلبه کرده ­اند. این دسته از اصلاح ­کننده ­ها معمولاً ترپلیمرهای متیل ­متاکریلات-بوتیل­اکریلات-استایرن یا متیل­ متاکریلات-اتیل­ هگزیل ­اکریلات-استایرن هستند. جدا از پایداری نوری بهبودیافته، این مواد هم­چنین مقاومت حرارتی خوب، پایداری گرمایی خوب و استحکام ضربه­ بالایی را ارائه می ­دهند. لیستی از اصلاح ­کننده ­های ضربه­ تجاری موجود در جدول زیر ارائه شده است. 

UN

 

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 📧