یکی از گروه های مهم افزودنی های مورد استفاده در فرمول های مختلف PVC، خانواده ایمپکت مودیفایر (impact modifier) یا همان بهبود دهنده ضربه می باشد. در لینک زیر سعی کردیم شما را با این خانواده از افزودنی ها آشنا کنیم و در این بخش تصمیم داریم روش هایی را معرفی کنیم که به کمک آن ها بتوانیم عملکرد این افزودنی ها را در بهبود مقاومت به ضربه فرمول های مختلف PVC بسنجیم.

• افزودنی های بهبود دهنده ضربه PVC ، ایمپکت مادیفایرها

به منظور ارزیابی کلی می توان آزمون های معمول را برای ایمپکت مودیفایرها انجام داد. این آزمون ها شامل دانسیته، دمای ذوب، شاخص انکسار و ویسکوزیته هستند. اما همانطور که از نام افزودنی های ایمپکت مودیفایر بر می آید، رسالت اصلی این گروه افزایش مقاومت به ضربه قطعات پایه PVC است. خوشبختانه آزمون های استانداردی به منظور ارزیابی استحکام ضربه پلاستیک ها تدوین شده است. اولین بار E.G Izod روشی را ابداع کرد که به کمک آن توانست مقاومت به ضربه یک پلاستیک را اندازه گیری کند. در این آزمون قطعه ای با ابعاد استاندارد از جنس پلیمر مورد نظر تولید می شود و در محفظه دستگاه قرار می گیرد. با توجه به حدود استحکام ضربه قطعه مورد نظر، از پاندول های ضربه با انرژی های مشخص استفاده می شود و پاندول مورد نظر از زاویه ای معین رها شده و با قطعه برخورد می کند. استحکام ضربه قطعه مورد نظر بر اساس انرژی مکانیکی که پاندول صرف شکست قطعه می کند، محاسبه می شود.

همین روش را می توان برای فرمول های مختلف پایه PVC که حاوی افزودنی ایمپکت مویفایر است، اجرا کرد و عملکرد ایمپکت مودیفایر مورد نظر را ارزیابی کرد. در مرحله بعد و پس از انتخاب گرید مناسب ایمپکت مودیفایر، بایستی درصدهای مصرف مختلف آن را آزمون کرد و مقدار بهینه مصرف را یافت. در ادامه روش های آزمون دیگری مانند چارپی نیز توسعه داده شد و این آزمون ها روی نمونه عادی و نمونه حاوی Notch یا شکاف نیز اجرا شد. دیگر روشی که از نظر اجرا و شرایط آزمون با روش های چارپی و آیزود متفاوت است، روش تعیین مقاومت ضربه به روش سقوط آزاد وزنه گاردنر است. در این روش یک وزنه با جرم و ارتفاع مشخص روی صفحه ای که از پلیمر مورد نظر تهیه شده است، رها شده و وضعیت شکست آن بررسی شده و همچنین میزان مقاومت به ضربه نیز به کمک انرژی مصرف شده برای شکست محاسبه می شود. این روش برای برخی از لوله های PVC به کار می رود. در تمامی روش های ذکر شده کیفیت قطعه مورد آزمون و اجرای روش تکرار پذیر برای تست از اهمیت بالایی برخوردار است و در واقع آزمون تعیین مقاومت به ضربه به متغیرهای آزمون و محیط حساسیت بالایی دارد.

در واقع بر اساس نوع بارهای مکانیکی وارد شده بر قطعه و به منظور شبیه سازی شرایط کاربری، بایستی روش آزمون مناسب را انتخاب کرد. در ادامه دمای آزمون را نیز می توان به کمک فریزر یا آون تنظیم و شرایط کاربری شبیه سازی شده را ایجاد نمود و به این ترتیب تقریب های واقع گرایانه تری از عملکرد افزودنی های ایمپکت مودیفایر بدست آورد.

می گویند تیتان نام یکی از اساطیر یونان باستان بوده است و آقای Klaprpth، دانشمند حوزه شیمی آلمانی، با اقتباس از آن نام عنصر استخراجی از سنگ معدن روتایل (Rutile) را تیتانیوم نامید. تیتانیوم عنصر فلزی براق نقره ای رنگ است که به اندازه فولاد مستحکم است. اگر بخواهیم این عنصر را به صنعت پلیمر ارتباط دهیم باید بگوییم سر منشا ورود خانواده تیتانیوم به جمع پلیمری ها، واکنش پذیری بسیار زیاد آن با اکسیژن، نیتروژن و کربن است. در حقیقت به دلیل واکنش پذیری بالای تیتانیوم، این عنصر در طبیعت به صورت خالص وجود ندارد و در ترکیبات با اکسیژن، مانند اکسید تیتانیوم (TiO₂)، و همچنین با دیگر عناصر وجود دارد. ترکیبات فلزی تیتانیوم به دلیل مقاومت بی نظیر در برابر فرسایش در صنایع مختلفی مانند هواپیما سازی و دیگر تجهیزات حمل و نقل، نیروگاه ها، صنایع برق و … در تولید قطعات مختلف به کار می روند. اما شکل دیگر پر مصرف تیتانیوم، اکسید آن است که به صورت TiO₂ در بیش از 90 درصد صنایع گوناگون به کار می رود. دی اکسید تیتانیوم ( که در بین اهالی صنعت تیتان نیز نامیده می شود) با ضریب شکست 2.5-2.9، مقاومت در برابر اشعه فرابنفش، درخشندگی، پایداری شیمیایی و غیر سمی بودن به عنوان پیگمنت سفید رنگ ( بهتر است معادل فارسی پیگمنت، یعنی رنگدانه به کار رود، اما چون پیگمنت رایج است در این نوشتار از آن استفاده شده است) اقتصادی در صنایع تولید کاغذ، رنگ، قطعات و کالاهای پلاستیکی، لاستیک، سرامیک، پارچه و مواد آرایشی – بهداشتی مورد استفاده فراوان قرار می گیرد.

دی اکسید تیتانیوم یا به اختصار تیتان، حدود 60 درصد کل پیگمنت های مصرفی در صنایع مختلف را شامل می شود. اکسید تیتان از جمله ترکیباتی است که دارای دگر شکل های مختلف ( آلوتروپ یا پلی مورف) است. دو آلوتروپ معروف و شناخته شده ی تیتان انواع روتایل (Rutile) و آناتاس (Anatase) هستند. نوع آناتاس می تواند در دماهای بالا به روتایل نیز تبدیل شود. هر دو آلوتروپ تیتان در صنایع کامپاندینگ و مستربچ سازی پلاستیک و لاستیک به عنوان پیگمنت سفید کاربرد گسترده ای دارند که در ادامه در این باره بیشتر صحبت خواهیم کرد.

پیگمنت های بر پایه روتایل پایه رنگی قرمز/ سفید، و نوع آناتاس دارای پایه رنگی آبی، زرد/ سفید است. اما از نظر پایداری ساختار باید گفت روتایل های ساختار کریستالین پایدارتری در مقایسه با آناتاس دارند. نوع آناتاس سختی کمتری دارد و در کاربری هایی که سایش قطعات مهم است ( مانند الیاف)، بیشتر سعی می شود از آناتاس استفاده شود. اما از طرف دیگر روتایل ها امکان تولید در اندازه ذرات کوچکتر، و بنابراین با پوشش دهی رنگ سفید بیشتر، را دارند. نکته مهم دیگر در انتخاب گونه مناسب تیتان توجه به پایداری جوی گونه انتخابی است. در این زمینه باید گفت می توان گونه های ویژه روتایل پوشش داده شده با ترکیبات ویژه، مقاومت جوی مناسبی در برابر تابش اشعه فرابنفش (UV) دارند و نوع آناتاس برای کاربری های در معرض تابش نور خورشید نمی تواند مناسب باشد. همچنین می توان گفت روتایل ها در پلاستیک و لاستیک ها قابلیت پخش بهتری نسبت به آناتاس ها دارند. گرچه قیمت روتایل معمولا قدری بالاتر از آناتاس است، اما با توجه به برتری های ذکر شده باید گفت تمایل صنایع پلاستیک و لاستیک به استفاده از تیتان های روتایل است.