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

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

 

 

 

تهیه و تنظیم از تیم پلیمرسبز

برای دریافت ادامه مقاله و دریافت کامل آن به صورت فایل pdf لطفا نام و ایمیل خودراوارد نمایید باتشکر.

نام (اجباری)

ایمیل (اجباری)

موبایل (اجباری)

برای دیدن مقاله ثبت نام نمایید. در صورتی که عضو هستید وارد شوید.

 1 ستاره2 ستاره3 ستاره4 ستاره5 ستاره (تا حالا رای داده نشده است)
Loading...

 

 

 

درباره‌ی پلیمر سبز

همچنین ببینید

۱۳۳ – تاثیر کمک فرایند ها بر مواد افزودنی آنتی بلاک در فیلم های پلی اتیلنی سبک خطی

کمک فرآیند‌های فلوئورالاستومر می‌توانند فرآیند پذیری پلی‌الفین‌ها در حالت مذاب را تنها به واسطه ته …

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

error: www.polymeresabz.com