آخرین خبرها
خانه / مقالات / افزودنی ها و مستربچ / ۲۸- چگونه پلی­ پروپیلن (PP) را در مقابل نور ,حرارت و اکسیژن پایدار نماییم؟
آنتی اکسیدان

۲۸- چگونه پلی­ پروپیلن (PP) را در مقابل نور ,حرارت و اکسیژن پایدار نماییم؟

آنتی­ اکسیدان­های پلی ­پروپیلن

polypropylene

 فرآیند شکل­ دهی پلی­ پروپیلن در گستره حرارتی (۲۲۰ – ۲۸۰ ˚C)  انجام می­ گیرد، این پلیمر تحت چنین شرایطی اگر در مقابل حرارت پایدار نشود در اثر ترکیب با اکسیژن، تخریب می­ گردد.

حضور آنتی ­اکسیدان در تمام فرمولاسیون­های پلی­ پروپیلن الزامی است و باید در نظر داشت که انتخاب صحیح این جزء از فرمول پارامتر بسیار مهمی در موفقیت و کارآیی قطعه­ های است که بر مبنای این فرمول­ بندی ساخته خواهد شد.

 یکی از آثار مهم نشان­ دهنده پدیده تخریب این پلاستیک، به صورت بالا رفتن شاخص جریان مذاب آن پدیدار می­ شود که مبنای آن سرعت شکسته شدن زنجیر، کاهش جرم ملکولی، ایجاد اتصالات عرضی و به تبع شکننده شدن پلاستیک و افزایش شاخص جریان مذاب این پلیمر است .

سیستم­های پایدارکننده PPکه برای مقاوم حرارتی نمودن آن در برابر گرما برای دراز مدت مورد استفاده قرار می­ گیرند عبارتند از :

  1. استئارات کلسیم یا روی، که مخلوط این دو ترکیب باهم می­توانند اثر Synergistic یا نیروزایی روی یکدیگر داشته باشند.
  2. ۲ و۶ دی- ­ترشیری، بیوتیل- پارا -کرزول (Butylated hydroxyl toluene) که با علامت اختصاری BHT بسیار شهرت دارد.
  3. فسفیت­ ها و فسفونیت­ ها شامل:
  4. tetrakis-(2,4-di-tert. butyl phenol)-4,4́-biphenylene diphosphonite
  5. distearyl-penta erythrityl-diphosphite
  6. tris-(nonyl phenyl)- distearyl-penta erythrityl-diphosphite
  7. tris-(2,4-di-tert. butyl phenyl)-phosphite
  8. bis-(2,4-di-tert. butyl phenyl)-penta erythrityl phosphite-diphosphite

تجربه نشان می­ دهد یکی از بهترین آنتی­ اکسیدان­ها که نتایج بسیار خوب و پایداری فرآیندی خیلی عالی از خود به نمایش می­ گذارد و به تنهایی نیز می­ تواند به آمیزه افزوده شود، به گروه فنل آلکان­ها تعلق دارد و نام تجارتی آن Topanol CA است:

tris-(2-methyl-4 hydroxy-5-tert. buthyl phenyl)-butane.

این افزودنی­ها به طور معمول در غلظت­های (۰٫۰۵ – ۰٫۲۵)%  به آمیزه پلی ­پروپیلن افزوده می­ شوند.

اثر و کارآیی هر پایدارکننده­ای را بر روی آمیزه، می­توان از روی اکسترود­های متعدد آن تعیین ­کرد، به این صورت که شاخص جریان مذاب MFI  هر نمونه را پس از هر اکسترود اندازه­ گیری می­ نمود.

شایان ذکر است که در آمیزه پلی­ پروپیلن­های تجارتی در بسیاری از اوقات از ترکیبات فسفر، همراه با پایدارکننده­ های فنولی استری(sterically hindered phenol)   استفاده می­ کنند.

پایدارکننده­های حرارتی[۱] که پلی ­پروپیلن را برای در­از مدت پایدار می­ کنند:

در دماهای بالا و در مجاورت با هوا، PP خالص به صورت پودر اکسید شده تجزیه می­ شود، در این ارتباط چند پارامتر وجود دارد که پایدار کنندگی پلی­ پروپیلن از آن­ها متابعت می­ کند:

  1. نوع پایدارکننده
  2. غلظت پایدارکننده
  3. ضخامت نمونه
  4. دمای محیط عملکرد قطعه

مهمترین پایدار کننده­ های حرارتی پلی ­پروپیلن ترکیبات فنل ­هایی هستند که در جرم ملکولی ­های متوسط  (۳۰۰ – ۶۰۰) 

خصوصاً جرم ملکولی­ های بالا (۶۰۰ – ۱۲۰۰ gr/mol) تولید می ­شوند و به مقدار زیاد مورد استفاده قرار می­ گیرند، این مواد با تیواترها اثر نیروزایی[۲] دارند.

از این گروه از مواد، سه پایدار کننده­ مهم حرارتی DLTDP ، DSTDP و یا DODDS را می­ توان نام برد که دوتا از آن­ها به  مجموعه­ی ترکیبات فنلی وابسته هستند:

  1. dilauryl thio dipropionate
  2. distearyl thio dipropionate
  3. dioctadecyl disulfide

غلظت این آنتی­ اکسیدان­ ها در گستره  وزنی (۰٫۰۶ – ۰٫۶)% متغییر می ­باشد.

پایدارکننده­ های نوری[۳] پروپیلن:

نور و اکسیژن باعث انجام واکنش تخریب در پلاستیک­ها می­ شوند، این واکنش شیمیایی نه تنها از نظر ظاهری روی آن­ها اثر می­ کند بلکه روی خواصّ فیزیکی و مکانیکی آن­ها نیز اثرات مخرّب و زیان­ آوری را به­ وجود می ­آورد.

جلوگیری از واکنش­های تخریب، از نظر فنی و اقتصادی از اهمیّت بسیار زیادی برخوردار است.

پایدارکننده­ های نوری ترکیباتی شیمیایی هستند که از طریق فیزیکی و شیمیایی در واکنش­های منجر به تخریب نوری دخالت می­کنند و از بروز این پدیده در زمان­های کوتاه جلوگیری می­ کنند.

علی­ رغم آن­که کربن بلاک و برخی از رنگ­ه های دیگر توانایی دارند پلاستیک­ها را از خطر تخریب نوری حفظ کنند اما ترکیبات آلی و اُرگانو متالیک دیگری وجود دارند که هیچ­گونه تداخلی در رنگ اصلی پلاستیک ایجاد نمی ­کنند.

چهار گروه اصلی بسیار مهم پایدارکننده­ های نوری وجود دارند که عبارتند از:

  1. ۲-hydroxybenzophenons
  2. ۲-hydroxyphenyl beonzotriazoles
  3. Hindered amines
  4. Organic nickel compounds

پلی ­پروپیلن در مقابل تابش نور فرابنفش بسیار حساس و آسیب­ پذیر است، و این ضعف برای هر کاربردی از این پلاستیک باید به دقت در نظر گرفته شود.

نه ­تنها قطعاتی که در فضای آزاد قرار می­گیرند باید در مقابل اشعه­ ی فرابنفش پایدا شوند بلکه قطعاتی که در داخل اتاق و محیط­های بسته نیز واقع می­گردند هم از این نظر باید تقویت شوند.

پایداری اندک قطعات ساخته شده از پلی ­پروپیلن که در برابر اشعه­ ی فرابنفش تقویت نشده ­اند، اگر در معرض تابش نور خورشید قرار گیرد، تخریب نوری خود را به صورت کاهش جلای ظاهری، ایجاد ترک­های ریز در سطح قطعه و افت شدید خواصّ مکانیکی قطعه، نمایان می­ سازد.

در پایداری نوری پلی ­پروپیلن چند عامل مهم هستند که از آن میان می­ توان به ضخامت نمونه، درجه کریستالی،       رنگ­آمیزی، وجود پرکننده و عامل تقویت­کننده، حضور آنتی­اکسیدان­ها و غیره را می­توان نام برد.

برای عملکرد مطمئن و طولانی یک قطعه از جنس پلی­ پروپیلن در برابر نور خورشید و درجه حرارت نسبتاً بالا، معمولاً از خاصیّت نیروزایی (Synergism) مخلوطی از یک آنتی ­اکسیدان مانع شکست زنجیر، و یک آنتی ­اکسیدان تجزیه­ گر پراکسید، به آمیزه پلاستیک اضافه می­ کنند مانند مخلوطی از فنل­های الکانی و دی­لائوریل تیو دی­پروپیونات.

 مهمترین پایدارکننده­های نوری که پلاستیک پلی­ پروپیلن را در مقابل اشعه­ی فرابنفش مقاوم می­ سازند عبارتند از:

  1. AO-I  = pentaerythrityl tetrakis-[3-(3,5-di-tert. butyl-4´ hydroxy phenyl)-propionate]
  2. AO-II = Calcium (3,5-di-tert. butyl-4 hydroxy benzyl)-monoethyl-phosphonate]
  3. Ph-I    = tris- (2,4-di-tert. butyl phenyl)-phosphite.
  4. UVA-I = 2- (2´- hydroxy-3´,۵´-di-tert. butyl phenyl)-5-chloro-benzotriazole.
  5. UVA-II = 2- (2´- hydroxy-3´-tert. butyl-5´-methyl phenyl)-5-chloro-benzotriazole.
  6. UVA-III = 2- hydroxy-4-n- octoxybenzophenone.
  7. Ni-II = n-butylamine-nickel-2,2´-thio-bis-(4-tert. octyl phenolate).
  8. Bz-I = 3,5-di-tert. butyl-4 hydroxy benzoic acid-2´,۴´- di-tert. butyl phenyl-ester.
  9. HALS-I  = bis-2,2,6,6- tetramethyl-4-piperidyl sebacate.
  10. HALS-II  = Poly-(N-β- hydroxy ethyl-2,2,6,6- tetramethyl-4-hydroxy-piperidyl succinate.
  11. HALS-III = Poly-{[6-[1,1,3,3- tetramethyl butyl)-imino]-l,3,5 triazine-2,4-diyl][2-(2.2,6,6 tetramethyl piperidyl )amine]-hexamethylene-[4-(2,2,6,6- – tetramethyl piperidyl)-imino}.

پایدارکننده­ های نوری معمولاً با غلظت­ های بین (۰٫۰۵ – ۲)% مورد استفاده قرار می­گیرند، ضمن آن­که حد بالایی این گستره به ندرت کاربری دارد.

کارآیی جاذب نور فرابنفش آمین ممانعت شده HALS-I در انواع پلاستیک­های پلی­ پروپیلن حتی در مقادیر و غلظت­ های کم هم بسیار برجسته و چشمگیر است.

به منظور محافظت از پلی­ پروپیلن در برابر نور فرابنفش خورشید اگر از پایدارکننده UVA-I استفاده شود، میزان   (۰٫۳-۰٫۵)%  وزنی از این پایدارکننده در آمیزه پلی­ پروپیلن کافی است.

[۱] Heat stabilizers
[۲] synergistic
[۳] Light stabilizers = UV absorbers

 منبع:/www.polymeresabz.com/PLASTIC ADETIVES
تالیف و ترجمه:مهندس سعید نعمتی

 

m_c

درباره‌ی polymersabz

همچنین ببینید

103_2_sh

۱۰۳- چگونه از تغییر رنگ و تخریب پلیمرها جلوگیری کنیم؟

یکی از پرمصرفترین افزودنی ها که در صنعت پلاستیک استفاده می شود افزودنی آنتی اکسیدان …

پاسخ دهید