PPSU application

پلاستیک هایی با دمای کاربری بالاتر از 200 °C، سوپر ترموپلاستیک های مهندسی

یکی از ترموپلاستیک های مهندسی با پایداری ابعادی و مکانیکی بالا در دماهای بالا پلی فنیلن سولفون (PPSU – Polyphenylsulfone) است. این ترموپلاستیک در گروه پلاستیک های آمورف یا بی نظم قرار می گیرد، پایداری بسیار بالایی در برابر دما دارد و شفاف است. مزیت اصلی سوپر ترموپلاستیک PPSU در مقایسه با ترموپلاستیک های مهندسی مشابه با آن، مانند PSU (پلی سولفون) و PES (پلی اتر سولفون)، مقاومت به ضربه بالای آن در کنار عدم حساسیت رفتار ضربه پذیری PPSU به ایجاد خراش و ترک است. در این بخش با مزایا و کاربردهای این شاهکار دنیای پلیمر آشنا خواهیم شد.

PPSU بخاطر مقاومت شیمیایی بینظیری که دارد گزینه بسیار ایده آلی برای تولید قطعاتی است که در زمان کاربری در معرض دماهای بالا و در تماس با محیط شیمیایی خورنده قرار می گیرند. از جمله این کاربردها می توان به قطعات سیستم های تاسیساتی، قطعات پزشکی نیازمند استریلیزاسیون، صنعت خودرو و هواپیما اشاره کرد. در تمامی این کاربردها نبایستی نگران شکل دهی PPSU باشیم. چرا که بر خلاف بسیاری از ترموپلاستیک های مهندسی سوپر ترموپلاستیک PPSU قابلیت شکل دهی در ماشین آلات تزریق معمولی را دارد و تنها نیاز است در دماهای بالا (برای مثال 350 – 400 C) شکل دهی شود.

PPSU application

PPSU خواص مکانیکی برتری نسبت به ترموپلاستیک های مشابه (مانند PSU, PES) دارد، مقاومت بی نظیری در برابر حلال ها، اسید و بازها نشان می دهد، البته گرانتر از PSU و PES است و در نهایت فرایند پذیری خوش قلقی دارد. باید در ذهن داشت چنانچه قطعات تولیدی با PPSU در معرض تابش مستقیم نور خورشید قرار می گیرند، بایستی از افزودنی ها یا رنگ مناسب در فرمولاسیون استفاده کرد تا بتوان مقاومت در برابر تابش نور خورشید را در این ترموپلاستیک مهندسی افزایش داد.

ترموپلاستیک الاستومر استایرن- اتیلن- بوتیلن- استایرن (SEBS)

خواص و کاربردهای SEBS

استایرن- اتیلن- بوتیلن- استایرن (SEBS)، ترموپلاستیک الاستومر مهمی محسوب می شود که مانند رابرهای پخت نشده رفتار می کند. این ماده محکم و منعطف بوده و دارای مقاومت حرارتی  و UV بالایی است و به راحتی فراورش می شود. این ماده توسط هیدروژنه کردن انتخابی و جزئی کوپلیمر SBS به دست می آید که سبب بهبود پایداری حرارتی، مقاومت در برابر روغن و هوازدگی می شود. از طرفی، هیدروژنه کردن عملکرد مکانیکی را کم و قیمت پلیمر را افزایش می دهد.

SEBS

الاستومر SEBS اغلب با پلیمرهای دیگر به منظور افزایش عملکرد آن ها ترکیب می شود. این نوع پلیمر به عنوان اصلاح کننده ضربه برای ترموپلاستیک های مهندسی و به عنوان  منعطف و چقرمه کننده برای پلی پروپیلن شفاف استفاده می شود. روغن و فیلرها اغلب برای  کاستن قیمت یا اصلاح خواص، افزوده می شوند. مهمترین کاربرد SEBS، چسب های حساس به فشار هات ملت، اسباب بازی، زیره کفش، و محصولات قیر اصلاح شده با TPE برای کاربردهای کف سازی و آسفالت جاده ای است.

جهت خرید SEBS و یا دریافت مشاوره با کارشناسان شرکت تماس حاصل فرمایید.

SIS

خواص و کاربردهای استایرن- ایزوپرن- استایرن رابر (SIS)

استایرن- ایزوپرن- استایرن (SIS)، ترموپلاستیک الاستومر تجاری است که به روش کوپلیمریزاسیون یونی زنده تولید می شود. مقدار استایرن معمولا بین 15 تا 40 درصد متغیر است. زمانی که این ماده به دماهایی کمتر از نقطه مذاب سرد شود، در صورت کم بودن مقدار استایرن، جدایی فاز بخش استایرن را تبدیل به کره هایی در اندازه نانو می کند که در داخل ماتریس ایزوپرن قرار دارد. در حالیکه افزایش مقدار استایرن منجر به ساختارهای لایه لایه یا استوانه ای می شود. عملکرد مربوط به نواحی استایرن سخت، مشابه اتصالات عرضی فیزیکی است که استحکام مکانیکی فراهم می کند و مقاومت سایشی را ارتقا می دهد، در حالیکه ماتریس رابری ایزوپرن، چقرمگی و انعطاف پذیری ایجاد می کند. خواص مکانیکی مربوط به الاستومرهای SIS با مقدار استایرن کم، مشابه رابرهای پخت شده است. اما بر خلاف رابرهای پخت شده، الاستومرهای SIS می توانند با تجهیزاتی که برای پلیمرهای ترموپلاستیک به کار می روند، فرایند شوند. کوپلیمرهای بلاک SIS اغلب با رزین های Tackifier، فیلرها و روغن ها آمیزه می شوند که اجازه اصلاح طیف وسیعی از خواص محصولات را می دهد یا به پلیمرهای ترموپلاستیک دیگر برای افزایش عملکرد آن ها، اضافه می شوند.


کوپلیمرهای SIS بطور گسترده در چسب های هات ملت، درزگیرها، مواد گسکت، باندهای رابری، اسباب بازی، زیره کفش و در محصولات قیر برای کابردهای کف سازی و آسفالات جاده استفاده می شوند. کاربرد دیگر SIS استفاده به عنوان اصلاح کننده ضربه و چقرمه کننده در چسب ها و پلاستیک ها می باشد.

جهت خرید SIS و یا دریافت مشاوره با کارشناسان شرکت تماس حاصل فرمایید.

SBS

اصلاح بایندر آسفالت به کمک SBS

SBS چیست؟

استایرن- بوتادین- استایرن (SBS)، دسته ای از پلیمرها است که از سال 1970 به طور معمول برای افزایش عملکرد بایندر آسفالت در صنایع سقف سازی و سنگفرش استفاده می شود. مونومرهای استایرن و بوتادین در بلوک های پلی استایرن و پلی بوتادین آرایش یافته اند. چنین ترکیبی به پلیمر SBS، خواص منحصر بفردی می بخشد.

SBS
شبکه الاستیکی قوی

در پلیمر SBS، بلوک ها بصورت دو فاز جداگانه وجود دارند که ترکیب نمی شوند. پلی استایرن، پلاستیکی سخت و مستحکم است. پلی بوتادین، فاز الاستیک، نرم و ارتجاعی است. فازهای پلی بوتادین محکم به فازهای پلی استایرنی چسبیده اند و ترکیبی از استحکام، چقرمگی و الاستیسته فراهم می کنند.
زمانیکه
SBS، در دمای بالا در چسبندگی آسفالت به کار گرفته می شود، بلوک های پلی استایرن جدا می شوند و به بایندر آسفالت اصلاح شده اجازه می دهد به صور مایع فراورش شود. هنگامی که آسفالت داغ سرد می شود، بلوک های پلی استایرن مجدد متصل شده و تشکیل شبکه ای الاستیک، چقرمه و مستحکم می دهد. چنین فرایندی برگشت پذیر بوده و برای تولیدکنندگان انعطافی مضاعف فراهم می آورد.

شکل هایی متعدد

بلوک های پلی استایرن و پلی بوتادین در روش های متعددی تولید می شوند.

DIBLOCK: این نوع پلیمرها، زمانی که ویسکوزیته و چسبندگی کم مد نظر باشد، ایده آل محسوب می شوند.

TRIBLOCK: چنین پلیمرهای خطی، تعادل مناسبی از ویسکوزیته، الاستیسیته و سازگاری فراهم می کنند.

RADIAL: پلیمرهای شعاعی، بهروری عالی و خواص دمای بالا خوب دارند.

جهت خرید SBS  و یا دریافت مشاوره با کارشناسان شرکت تماس حاصل فرمایید.

LCY SBS

کدام گرید SBS کمپانی LCY معادل SBS های معروف بازار است؟

بحث فنی ما از جایی آغاز می شود که کمپانی بزرگ و خوشنام Kraton به کمک تکنولوژی Solution خود توانست SBS (Styrene Butadiene Styrene) تولید کند. Kraton به صورت هوشمندانه تلاش کرد گروه خاصی از پلیمرها را توسعه دهد که بتوانند نقش الاستومرها را در کاربری های مختلف، بدون نیاز به فرایند پخت ایفا کنند. در ادامه شرکت های دیگری همچون Dynasol, TSRC, LG, Sinopec، Kumho و اخیرا تعداد بیشتری شرکت های چینی و تایوانی به جمع تولید کنندگان SBS و سایر TPS ها پیوستند. یکی از کمپانی های معتبری که سبد متنوعی از TPSها را با کیفیت بالایی عرضه می کند، LCY تایوان است. در واقع یکی از حوزه های تخصصی LCY تولید گریدهای خاص انواع پلیمرهایی چون PP، SBS، SEBS، SIS، SEPS و TPV ها است.

LCY SBS

Kraton یکی از گریدهای پرکاربرد SBS خود را با نام Kraton D1101 عرضه کرد. این SBS به سرعت توانست در کاربردهای مختلف همچون تولید چسب، اصلاح ضربه پذیری پلاستیک ها، تولید انواع TPE، زیره کفش، تولید قیرهای بهبود یافته و ماستیک ها به کار گرفته شود. Kraton D1101 ساختار خطی دارد، حاوی 31 درصد استایرن و به دنبال آن 69 درصد بوتادی ان است. D1101 کراتون آنقدر خوب درخشید که شرکت های دیگری که در حوزه تولید SBS فعال شدند، کار خود را با ارائه گریدی مشابه D1101 شروع کردند. برای مثال SBS 501 کمپانی LG و گرید 101 کومهو تلاش هایی برای ارائه گریدی معادل با D1101 بود. اما LCY با تکنولوژی خاص تولید خود طیف گسترده ای از TPE های پایه استایرن را مانند Kraton تولید می کند. در گروه SBS ها، LCY مانند Kraton از سیستم نامگذاری چهار حرفی استفاده می کند و برای انواع کاربری ها گرید دارد. گریدهای 3501، 3502 و 3520 شرکت LCY معادل هایی برای گریدهای پر کاربردی چون D1101 کراتون و LG 501 هستند.

LCY نیز مشابه Kraton که پرچم دار تولید TPE های پایه استایرن است، SBS های تولیدی خود را به صورت پودر و گرانول برای طیف گسترده ای از کاربری ها از جمله تولید چسب، اصلاح ضربه پذیری پلاستیک ها، تولید انواع TPE، زیره کفش، تولید قیرهای بهبود یافته و ماستیک ها عرضه می کند.

کوپلیمرهای استایرنی

تلفیق شفافیت، ضربه پذیری و سفتی در فیلم های بسته بندی به کمک کوپلیمرهای استایرن (SBC)

استایرن یکی از قدیمی ترین منومرهایی است که در تولید پلیمرهای مختلفی مانند پلی استایرن (PS) و الاستومر استایرن بوتادی ان  (Styrene Butadiene Rubber – SBR)استفاده شده است. امروزه تولید به صرفه و سازگاری منومر استایرن با دیگر منومرها، مانند، بوتادی ان، ایزوپرن، اتیلن و … سبب توسعه طیف گسترده ای از پلیمرها، مانند HiPS (High Impact Poly Styrene)، SBS (Styrene Butadiene Styrene)، SEBS (Styrene Ethylene Butylene Styrene)، SIS (Styrene Isoprene Styrene) و … شده است. این بخش در ارتباط با نوع خاصی از کوپلیمرهای استایرن و بوتادی ان صحبت خواهد کرد که به کمک خواص ویژه خود توانسته اند صنعت بسته بندی را متحول کنند. این خانواده تحت عنوان Styrene Butadiene Copolymer، یا به اختصار SBC شناخته می شوند.

 کوپلیمرهای استایرنی

SBC ها توسط کمپانی کورون-فیلیپس، فعال در حوزه مواد شیمیایی (Chevron Philips)، در ابتدای دهه 70 میلادی توسعه داده شدند. امروزه کمپانی های بزرگی چون Ineos و Basf نیز در تولید SBC ها سهم بازار قابل توجهی دارند.

SBC ها را می توان در هر یک از فرایندهای فیلم دمشی، ریخته گری فیلم، تزریق، ترموفرمینگ و اکستروژن استفاده کرد. همچنین دانسیته بسیار کم در کنار مناسب بودن برای کاربردهای پزشکی و غذایی، منجر به توسعه گسترده این گروه از پلیمرها در صنعت بسته بندی شده است. SBC ها می توانند خواص ضربه پذیری PS را با حفظ شفافیت، بهبود دهند و در تولید کاپ و لیوان ها، سینی و ظروف به کار می روند. SBC ها استعداد تبدیل شدن به فیلم های بسته بندی را نیز دارند. فیلم های تولید شده با استفاده از SBC ها مقاومت مثال زدنی را در برابر سورخ شدن نشان می دهند و دیگر مزایای آن ها به شرح زیر است:

  • چاپ پذیری
  • قابلیت جمع شدن (Shrink)
  • عبور پذیری بالا در برابر بخار آب
  • پایداری حرارتی بالا
  • قابلیت پیچانده شدن در بسته بندی کالاهایی مانند شکلات
  • خاصیت الاستیک و برگشت پذیری

SBC

SBC ها با برخورداری از ویژگی های بالا در بسته بندی مواد غذایی، تولید لیبل و فیلم های شرینک کاربرد گسترده ای دارند. یکی از ویژگی های منحصر بفرد SBC ها مقاومت بالای آن ها در برابر خم شدن های متناوب است. این قابلیت که به Hinge Strength معروف است، در بسته بندی هایی که درب به بدنه متصل است و مدام باز و بسته می شود، بسیار مهم است. شفافیت و استحکام مکانیکی فوق العاده، پای SBC ها را به بخش بسته بندی های صلب نیز باز کرده است. علاوه بر صنعت بسته بندی، SBC ها در تولید قطعات تجهیزات پزشکی و آزمایشگاهی و صنعت خودرو نیز به کار می روند.

در پایان باید اشاره کرد که کوپلیمرهای استایرنی SBC معرفی شده در این بخش از نظر ساختار و ترکیب با گروه ترموپلاستیک های الاستومرهای استایرنی (Thermoplastic Styrene – TPS)، مانند SBS, SIS, SEBS, SEPS متفاوت هستند و فناوری تولید ویژه ای برای هر گروه به کار می رود.

قیر اصلاح شده

ورود قیر اصلاح شده به دنیای مواد مهندسی به کمک پلیمرها

برای ما ایرانی ها که یکی از ده پالایشگاه نخست دنیا در کشورمان احداث شد، واژه هایی مانند برج تقطیر و برش های نفتی غریبه نیستند. پالایشگاه نفت آبادان با بیش از 100 سال قدمت، اولین پالایشگاه نفت خاورمیانه است. یکی از محصولات با ارزش و پرکاربرد این پالایشگاه و دیگر پالایشگاه های نفتی که پس از آن در ایران به بهره برداری رسیدند، قیر است. قیر در ته مانده برج تقیطر  (Vacuum bottom) وجود دارد و به صورت یک مایع ویسکوز و حتی جامد، مشکی یا قهوه ای رنگ، حاوی هیدروکربن ها، ضد آب و چسبنده است. قیر در طبیعت نیز وجود دارد و سابقه کاربرد 5000 ساله در عایق سازی و پوشش دهی صنعت راه و ساختمان دارد. با همه خواص مفیدی که قیر دارد، باید گفت متاسفانه این ماده با ارزش امروزه در طبقه مواد اولیه عادی قرار می گیرد و پاسخگوی الزامات امروزی کاربردهای مهندسی راه و ساختمان نیست. قیر در هوای سرد شکننده می شود و برعکس در دماهای بالا جریان پیدا می کند و نرم می شود. از آنجاییکه خواص پایه ای قیر کاملا مناسب است، با افزودن پلیمرها می توان نقاط ضعف آن را پوشش داد و قیر اصلاح شده با پلیمرها (Polymer Modified Bitumen) را تولید کرد. در این بخش نگاهی اجمالی به این فناوری خواهیم کرد.

قیر اصلاح شده

بر اساس شرایط تولید گریدهای مختلف قیر، مانند Penetration, Cutback, Hard و Oxidized بدست می آیند. قیر مخلوطی پیچیده از هیدروکربن ها ( مانند پارافین ها، نفتنیک ها و آروماتیک ها) و غیر هیدروکربن ها ( مانند حلقه های گوگردی، نیتروژنی و اکسیژنی) است. عناصر موجود در گریدهای مختلف قیر به قرار زیر است:

  • کربن، 82 تا 85 درصد
  • هیدروژن، 8 تا 11 درصد
  • گوگرد، 0 تا 6 درصد
  • اکسیژن، 0 تا 1.5 درصد
  • نیتروژن، 0 تا 1 درصد

همچنین در برخی نمونه ها ردپای نیکل، آهن، وانادیوم، کلسیم و منیزیم نیز دیده شده است.

اما تشابه ساختار هیدروکربنی قیر با پلیمرها در دهه هشتاد میلادی پای پلیمرها را به دنیای قیر باز کرد. در واقع پلیمرها با ساختار کنترل شده می توانستند خواص ضربه پذیری و شکنندگی قیر را در فصول سرد سال بهبود دهند و همچنین در روزهای گرم نیز مانع از نرم شدن قیر شوند. انواع پلیمرها سابقه اختلاط با قیر را دارند. پلی اتیلن و پلی پروپیلن، EVA، SBS، SEBS، SEPS، SBR، SIS مهمترین پلیمرهایی هستند که برای اصلاح خواص قیر به کار می روند. از آنجاییکه قیر یک ماده ارزان قیمت است، تلاش هایی برای استفاده از پلاستیک های بازیافت شده و همچنین قطعات لاستیکی برای تولید قیرهای اصلاح شده، صورت گرفته است.

باید دقت داشت قیر با پلیمرها ناسازگار است و کیفیت اختلاط این دو جزء تاثیر بسزایی در بهبود خواص قیر دارد. بایستی بر اساس گرید قیر و ساختار آن که به نفت خام مورد استفاده و شرایط تولید وابسته است، همچنین خواص مورد نظر و در نهایت دستگاه های اختلاط، پلیمر مورد استفاده برای اصلاح انتخاب شود، درصد بهینه ای از آن به قیر اضافه شود و خواص قیر اصلاح شده ارزیابی شود. امروزه قیرهای اصلاح شده کاربرد فراوانی در راهسازی و عایق سازی ساختمان ها دارند.