شیوه های مختلف تخریب پلیمر ها
شیوه های مختلف تخریب پلیمر ها بسیاری از مواد به عنوان عامل ضد تخریب در موارد مختلف به کار می روند اما هیچیک از آن ها قادر نیستند به تنهایی مواد را کاملا در مقابل […]
شیوه های مختلف تخریب پلیمر ها
بسیاری از مواد به عنوان عامل ضد تخریب در موارد مختلف به کار می روند اما هیچیک از آن ها قادر نیستند به تنهایی مواد را کاملا در مقابل فرآیند تخریب محافظت نمایند.
شیمیدان ها همواره بدنبال آن بوده و هستند که آنتی اکسیدان را کشف نمایند که دارای مصرف عمومی بوده و در کلیه ی موارد کاربرد داشته باشد.
چنین ضد اکسیداسیونی باید دارای خواص زیر باشد:
- به شکل پودر بوده و براحتی ذوب شود ( دارای نقطه ی ذوب پایین باشد) همچنین به راحتی توزیع شده و در پلیمر حل شود و یا براحتی برای استفاده در سیستم های آبی به صورت امولسیون درآید.
- سبب شتاب و یا کند شدن فرآیند ولکانیزاسون نگردد.
- برای کلیه ی پلیمرها و کاربرد ها مناسب باشد.
- به سمت سطح مهاجرت ننماید و پدیده ی شکفت ( blooming) نداشته باشد.
- سبب تغییر رنگ کالاهای با رنگ روشن نشود،همچنین نباید مواد دیگری را که باآن تماس پیدا میکنند لکه دار نماید.
- فرآیند تخریب توسط مس، منیزیم و دیگر فلزات را متوقف نماید.
- سمی نباشد.
- دارای خاصیت ضد حمله ی ازونی نیز باشد.
می توان عمر و دوام لاستیک را توسط عمل پخت با گوگرد و یا مواد غیرگوگردی افزایش داد و جهت بهبود عمر لاستیک نیازی به عوامل ضداکسیداسون نمی باشد.به هر صورت اگر یک آمیزه گر،حداکثر میزان مقاومت را در نظر داشته باشد.مصرف عوامل ضد تخریب رو به افزایش خواهد بود. با توجه به شواهد موجود، آمیزه گران حداکثر میزان مقاومت را در نظر گرفته اند زیرا مقدار مصرف آنتی اکسیدان ها به طرز چشمگیری افزایش یافته است و به حد متوسط 5/1 درصد کائوچو رسیده است.
فرسودگی عمدتا به شرایط و عوامل زیر تقسیم شده است:
- فرسودگی هنگام انبار سازی یا اکسیداسیون عادی ( shelf aging یا Normal oxidation
- فرسودگی نوری ( Light aging )
- فرسودگی حرارتی ( Heat aging )
- فرسودگی حاصل از ترکزایی مکانیکی ( Flex cracking )
- فرسودگی ناشی از مسوم شدن فلزی ( Metallic poisoning )
انواع مختلف ضد اکسیداسیون ها
- CE: پلیمرهای سلولزیک
- EVA: کوپلیمراتیلن – وینیل استات
- PA: پلی آمیدها
- PES: پلی استرها
- PO: پلی اولفین ها
- POM: پلی اکسی متیلن ها
- PUR : پلی یورتان ها
- RU: کائوچوها
- PS: پلی استایرن
کاربردها و تهیه ی ضد اکسیداسیون ها
- آنتی اکسیدان ها در الاستومرها، پلاستیک ها ، بنزین ، مواد روان کننده ، مواد غذایی و … دارای کاربردهای متنوعی می باشد.کاربرد آنتی اکسیدان ها در الاستومرها : کائوچوهای ایزوپرن و بیوتیل در اثر پاره شدن زنجیرهای پلیمر و یا عمل دی پلیمریزاسیون نرم می شوند ، درحالی که کائوچوهای نئوپرن، بوتادین،آکریلونیتریل و SBR به دلیل برقراری اتصال های و یا عمل پلیمریزاسون، سخت و شکننده میگردند. ضد اکسیداسیون ها معمولا روی غلتک و یا در بنبوری با کائوچو مخلوط می شوند. اگر این ماده به لاتکس پلیمر اضافه میگردد صرف نظر از آنکه به شکل محلول و یا امولسیون باشد، عموما پایدار کننده نامیده می شود.
- کاربرد عوامل ضد تخریب در پلاستیک ها
- کاربرد ضد اکسیداسیون ها در بنزین
- کاربرد ضد اکسیداسیون ها در روتن کننده ها
- کاربرد ضد اکسیداسیون ها در چسب ها
- کاربرد ضد اکسیداسیون ها در مواد غذایی
- کاربرد ضد اکسیداسیون ها در پلیمرها
قابلیت اختلاط در پلیمرها :
ضداکسیداسیون ها باید در غلظتهای مورد نظر در پلیمر قابل حل بوده و یا به آرامی در آن نفوذ کنند موادی که داری حلالیت کم در پلیمر هستند و آزادانه در پلیمر حرکت میکنند، تمایل دارند که به سمت سطح آن مهاجرت کرده و در آنجا تجمیع یابند وقوع این مساله نامطلوب می باشد زیرا سبب می گردد غلظت آنتی اکسیدان در پلیمر در محل هایی که مورد نیاز است کاهش یافته و کارایی خود را از دست بدهد مضافا اینکه سبب صدمه زدن به سطح پلیمر نیز شده و باعث تولید محصولی با سطح آکنده از مواد پودری و روغنی – به واسطه ی مهاجرت آنتی اکسیدان به سطح میشود.
تاثیرگذاری روی رنگ پلیمر:
برای اکثر پلاستیک ها و محصولات لاستیکی مصرف پایدار کننده هایی ترجیح داده میشود که اثری بر رنگ آن نداشته و صدمه یی بر آن وارد نسازد.
ماهیت فیزیکی:
شکل فیزیکی مناسب برای مواد افزودنی به صورت مابع غیر ویسکوز و یا پودرهایی است که به سهولت در پلیمر نفوذ نمایند. انتخاب هریک از این دو حالت به ترکیب پلیمر بستگی دارد.
خواص ارگانولپتیک (organoleptic )
مواد افزودنی که دارای بو و طعم خاصی باشند مناسب پلیمرهایی که در تماس با مواد غذایی هستند نمی باشند این گروه از مواد باید در گروه ( مواد مجاز باری تماس با مواد غذایی) باشند.
عوامل ضد تخریب ازونی ( ضد ازونانتها)
عبارت ضد ازونانت در مفهوم کلی به هر نوع مواد افزودنی اطلاق می شود که ترکیب های لاستیکی را در مقابل تخریب ازونی محافظت نماید. در بسیاری موارد عمل محافظت از طریق یک واکنش شیمیایی یا ازون صورت می پذیرد که در این حالت ضد ازونانتی که مورد مصرف قرار گرفته ، ضد ازونانت شیمیایی خوانده می شود. ازون معمولا از طریق تخلیه ی الکتریکی پدید می آید، اما منبع مهمتر تولید آن ( فوتو لایز) شدن اکسیژن در روزهای آفتابی ست.
مقدار ازونی که بدین ترتیب در هوا پدید می آید. بسیار کم است و در حدود پنج تا ده ppm می باشد.اما همین مقدار کم نیز سبب ایجاد ترک در ترکیب لاستیکی میگردد و استفاده از محصولات لاستیکی را با محدودیت هایی مواجه می کند.
چنانچه یک ترکیب لاستیکی یا الاستومری که دارای پیوند غیراشباع باشد در مجاورت ازون تحت کشش قرار گیرد، دستخوش تخریب ازونی می گردد. لاستیک تحت کشش مورد حمله ی ازون قرار گرفته و در آن ترک ایجاد می شود.
ترک افقی در سطح لاستیک در اثر واکنش پیوند غیراشباع موجود در الاستومر با ازون پدید می آید( سپس محصولات واکنش تجزیه می گردند. ) حاصل این عمل قطع زنجیرهای پلیمری می باشد. همچنان که زنجیرهای پلیمر تحت تنش شکسته می شود.
سطوح جدید حاصل نیز تحت تنش زیاد در مقابل ازون قرار می گیرند ادامه ی انجام این فرآیند سبب ایجاد ترک های بیشتر در لاستیک می گردد.
ساختمان و خواص ضد ازونانتها:
ترکیب لاستیکی را میتوان با افزودن موم ، پلیمرهای بی اثر و یا ضد ازونانتهایی که به طریق شیمیایی عمل میکندد. در مقابل تخریب ازونی محافظت نموده. موم ها معمولا از پارافین و یا مواد مایکروکریستالی تشکیل میشوند.
مصارف و فرمولاسیون:
ضد ازونانتهای شیمیایی روزانه به طور معمول جهت محافظت طولانی مدت الاستومرهای نوع ( دی ان ) مانند کائوچوهی طبیعی (NR)، کائوچوی ( استایرن – بوتادین ) ( SBR) و کائوچوی نیتریل (NBR) ، در مقابل ازون به کار می روند. حجم زیادی از این مواد در تایرها ، تسمه ها و شلینگ ها کاربرد دارند.
تغییراتی که در پلیمر در اثر تخریب پدید می آید به سه دسته تقسیم می گردد:
- قطع زنجیرهای پلیمر، که در نتیجه طول زنجیرها کاهش یافته و بدین ترتیب از وزن مولکولی متوسط آن نیز کاسته می شود.
- برقراری اتصال های عرضی،که سبب پدید آمدن ساختمانی سه بعدی در پلیمر شده و وزن مولکولی متوسط آن را نیز افزایش می دهد
- تغییر و تبدیل در ساختمان شیمیایی پلیمر ، که سبب پدید آمدن گروه های جدید در آن می گردد.
صرف نظر از آنکه لاستیک نرم یا سخت شود ، عواملی چند در تغییر آن موثر می باشند برخی از این عوامل در خود کائوچو موجود می باشند و برخی دیگر از خارج بر آن تاثیر میگذارند. این عوامل عبارتند از :
الف- عوامل خارجی، شامل :
- اکسیژن
- اکسداسیون فزونها (pro-oxidants)
- حرارت
- ازون
- خستگی (Fatigue)
- شرایط جوی ( نور و آب و هوا )
- تشعشعات اتمی
ب- عوامل داخلی، شامل:
- نوع کائوچو
- نوع و درجه پخت
- شتاب دهنده های مورد استفاده در فرمول
- نوع اجزای آمیزه
- عوامل فرآیند
- عوامل محافظت کننده