افزودنی‌های پلیمری
افزودنی‌های پلیمری
بخش اول :
هر فعالیتی در زندگی مدرن تحت تأثیر پلاستیک‌هاست و بسیاری از آن‌ها کاملاً به محصولات پلاستیکی وابسته می‌باشند. تمام این محصولات پلاستیکی از پلیمر اصلی با یک آمیزه پیچیده از مواد که در مجموع به عنوان مواد افزودنی شناخته می‌شوند، تهیه می‌شوند. بدون مواد افزودنی پلاستیک‌ها قابلیت به کارگیری جهت تولید محصول را ندارند. با استفاده از افزودنی‌ها می‌توان محصولات پلاستیکی را ایمن‌تر، پاکیزه‌تر، چقرمه‌تر و رنگارنگ‌تر به بازار عرضه کرد. مواد افزودنی از طریق کاهش هزینه تولید و ساخت محصولات با ماندگاری بیش‌تر به پس‌انداز هزینه‌ها و حفظ ذخائر مواد اولیه ارزشمند دنیا کمک می‌کنند.
مواد پلیمری اولیه اغلب خواص ضعیفی را نشان می‌دهند و به شکست تجاری منجر خواهد شد. افزودنی‌ها هر دو نقش مهم را در قابلیت فرآیندپذیری مواد پلاستیکی و کاربردهایشان ایفا می‌کنند. ترکیب افزودنی‌ها، مواد پلیمری را برای کاردهای چند منظوره در صنعت پلاستیک مناسب می‌سازد. افزودنی‌های مولکولی و ذرات به پلیمرهای اولیه می‌تواند خواص توده محصول و نیز سطحش را بهبود بخشند. برای مثال پلی‌پروپیلن و به طور کلی پلی‌الفین‌ها بدون مواد افزودنی یکی از پرمصرف‌ترین کالای پلیمری نخواهد بود. در واقع، به دلیل ضعیف بودن پایداری اکسیداسیونی حرارتی آن در طی چند هفته تخریب می‌شود.
بر اساس جامعه اروپا افزودنی ماده‌ای است که در پلاستیک برای حصول یک اثر فنی در محصول نهایی شده مشارکت می‌کند، و بر آن است که بخش اساسی کالای نهایی شده باشد.
انواع افزودنی‌های پلیمری
به طور کلی می‌توان افزودنی‌ها را به سه دسته اصلی تقسیم‌بندی نمود:
- دسته‌ای که جهت بهبود فرآیندپذیری به کار می‌روند. [انواع روان‌سازها (Lubricants) و کمک فرآیندها (Processing Aids)]
- دسته‌ای که جهت پایداری حین فرآیند تولید و بهبود کارکرد قطعه مصرف می‌گردند. [انواع پایدارکننده‌های گرمایی (Heat Stabilizers)، نوری (Light Stabilizers)، ضد قارچ‌ها و ضد میکروب‌ها (Atimicrobialas or Biocides) و تأخیرانداز شعله (Flame Retardants)]
- دسته‌ای که جهت بهبود خواص مکانیکی به کار می‌روند. [انواع جفت‌کننده‌ها (Coupling Agents)، بهبوددهنده‌های مقاومت به ضربه (Impact Modifiers) و نرم‌کننده‌ها (Plasticizers)]
البته بعضی انواع افزودنی‌ها ممکن است به دو یا سه دسته متعلق باشند. مثلاً در حین این که خواص مکانیکی را بهبود می بخشند، اثر مثبت بر فرآیندپذیری داشته و کارکرد مداوم قطعه را نیز بهبود بخشند. استفاده هر یک از افزودنی‌ها باید با توجه به خواص مورد نیاز و قیمت تمام شده صورت گیرد.
منبعی دیگر کلیه مواد افزودنی را به طور عمده به 4 دسته ذیل تقسیم‌بندی کرده است:
- افزودنی‌های کاربردی (Functional Additives): [پایدارکننده‌ها (Stabilisers)، عوامل ضد الکتریسیته ساکن (Antistatic Agents)، تأخیرانداز شعله (Flame Retardants)، نرم‌کننده (Plasticizers)، روان‌کننده‌ها (Lubricants)، عوامل لیزکننده (Slip Agents)، عوامل پخت (Curing Agents)، عوامل پف‌زا (Foaming Agents) و ضد میکروارگانیسم‌ها (Biocides) و…]
- رنگ‌‌دهنده‌ها (Colorants): [رنگ‌دانه (Pigments)، رنگ‌دهنده آزو انحلال‌پذیر (Soluble Azocolorants)]
- پرکننده‌ها (Filler): [میکا (Mica)، تالک (Talk)، کائولین (Kaolin)، کِلِی (خاک رس) (Clay)، کربنات کلسیم (Calcium Carbonate)، سولفات باریم Barium Sulphate)) و…]
- تقویت‌کننده‌ها (Reinforcements): [الیاف شیشه (Glass Fibres)، الیاف کربن (Carbon Fibres) و…]
در مواد پلاستیکی که در اکثر محصولات پلیمری استفاده می‌شوند، پلیمر پایه در فرمول (آمیزه پلاستیکی) با افزودنی‌های مختلف ترکیب می‌شود، که آمیزه‌های شیمیایی جهت بهبود عمل‌کرد (برای مثال در حین شکل‌گیری پلیمر، از طریق قالب‌گیری تزریقی، اکستروژن، قالب‌گیری دمشی، قالب‌گیری خلأ و…)، خواص پیرشدگی (ageing) و کارایی پلیمر افزوده می‌شوند. عموماً اکثر افزودنی‌های به کار رفته در انواع محصولات پلیمری عبارتند از: نرم‌کننده (Plasticizers)، تأخیرانداز شعله (Flame Retardants)، ضد اکسنده (Antioxidants)، رباینده اسید (Acid Scavengers)، پایدارکننده‌های گرمایی و نوری (Light and Heat Stabilizers)، روان‌کننده‌ها (Lubricants)، رنگ‌دانه (Pigments)، عوامل ضد الکتریسیته ساکن (Antistatic Agents)، آمیزه‌های لیزکننده (Slip Compounds) و پایدارکننده‌های حرارتی (Thermal Stabilizers). هر یک از آن‌ها نقش متمایزی در ارائه/ارتقای خواص عمل‌کردی (نهایی) محصول پلاستیکی ایفا می‌کنند. به عنوان مثال، غیرفعال‌کننده‌های کاتالیزور، هر گونه باقی‌مانده‌های کاتالیزور را خنثی می‌کنند در حالی که هسته‌زاها شفافیت رزین را افزایش و زمان فرآورش را کاهش می‌دهند و رنگ‌دانه‌ها تنوعی از رنگ‌ها را ارائه می‌دهند. عوامل ضد الکتریسیته ساکن تخلیه بار الکتریسیته ساکن از پلیمر را مجاز و افزودن مواد تأخیرانداز شعله استفاده از پلیمرها در کاربردهای حمل و نقل، ساخت و ساز و الکترونیک را فراهم می‌کند. عموماً عوامل ضد انسداد و لیزکننده در تولید محصولات پلیمری جهت ممانعت از چسبیدن مواد به یک‌دیگر یا سطوح فلزی استفاده می‌شوند.
در جدول زیر به طور مفصل‌تر و خلاصه شرح رایج‌ترین انواع کاربردی افزودنی‌های به کار رفته در پلاستیک‌ها را ارائه می‌دهد. لازم به تأکید است که افزودنی‌ها، تقریباً در همه موارد، به طور شیمیایی با پلاستیک متصل نیستند. فقط افزودنی‌های آلی واکنش‌پذیر، برای مثال بعضی از تأخیراندازهای شعله، با مولکول‌های پلاستیک پلیمریزه و بخشی از زنجیر پلیمر می‌شوند. همچنین باید توجه داشت که موادی که به عنوان مونومر، واسطه یا کاتالیزور در ساخت پلاستیک مورد استفاده قرار می‌گیرند جزء افزودنی‌ها محسوب نمی‌شوند و بنابراین در جدول لحاظ نشده‌اند.
مصارف، کاربردها و… بیش‌تر افزودنی‌ها در بخش‌های بعدی گزارش می‌شود.
