برگه 24 – پلیمر پیشرفته دانا

تولید قطعاتی با پایداری حرارتی بسیار بالا به کمک پلی سولفون ها (PPSU)

30 فروردین 1400/0 دیدگاه /در مقالات/توسط کارشناسان پلیمر پیشرفته دانا

ترموپلاستیکی بی نظم (آمورف)، مقاوم در برابر حرارت، شفاف، مقاومت بسیار بسیار بالا در برابر هیدرولیز، پایداری شیمیایی در انواع محیط های اسیدی و بازی همگی ویژگی های پلی فنیل سولفون است. پلی فنیل سولفون که با نام های اختصاری PPSU و PPSF نیز دیده می شود، حاصل جایگزینی Nucleophilic aromatic بین Difuorodiphenyl Sulfone و نمک سدیم Dyhydroxybyphenyl، با حذف سدیم فلوراید است. از این مراحل پیچیده تولید که بگذریم، خواص و کاربردهای این سوپرپلاستیک مهندسی قابل توجه است. در این بخش سعی می کنیم با خانواده PPSU بیشتر آشنا شویم.

به عنوان مقدمه در نظر داشته باشیم که سه ترموپلاستیک سوپر مهندسی PSU، PES و PPSU ساختار و خواص مشابه یکدیگر دارند و روش تولید این سه محصول نیز به یکدیگر نزدیک است. پلی سولفون با نام اختصاری PSU یا PSF، شفاف و آمورف است. از نظر خواص فیزیکی – مکانیکی PSU با پلی کربنات قابل مقایسه و خواصی برتر دارد. این ترموپلاستیک مهندسی بهترین گزینه برای تولید قطعاتی است که در برابر بخار و آب داغ قرار می گیرند. از جمله مهمترین کاربرهای PSU می توان به قطعات داخلی دستگاه های قهوه ساز، تجهیزات پزشکی، تاسیسات آب گرم و پمپاژ، ممبران ها و فیلترهای آب داغ و … اشاره کرد. مهمترین نقطه ضعف PSU پایداری کم آن در برابر اشعه UV و برخی حلال های قطبی مانند بنزن و تولوئن است. دومین عضو این خانواده PES، یا پلی اتر سولفون است که مشابه PSU آمورف، شفاف با رنگ متمایل به کهربایی و مقاوم در برابر حرارت است. PES کاربردهایی شبیه به PSU دارد، با این تفاوت که مقاومت سایشی بالاتری دارد و برای تولید قطعاتی همچون کارتریج پرینترها به کار می رود. ساختار PSU و PES در تصاویر زیر دیده می شود.

اما به سومین عضو این خانواده، یعنی PPSU می رسیم. PPSU با داشتن واحدهای فنیلن اتر مقاومت به ضربه بالاتر از PSU و PES دارد و همچنین حساسیت آن به شکاف و ترک نیز بالا است. PPSU از نقطه نظر خواص مکانیکی همچون چقرمگی و استحکام بالاتری نسبت به PSU و PES دارد، اما گرانتر نیز هست و بنابراین کمتر مورد استفاده قرار می گیرد.

گریدهای خاصی از خانواده پلی سولفون ها قابلیت استفاده در کاربردهای پزشکی و غذایی را دارند و توانایی برآورده کردن الزامات این صنعت را دارند. از جمله دیگر کاربردهای این ترموپلاستیک ها می توان به صنعت خودروسازی ( تولید کاسه چراغ، بدنه فیوزها و …)، ظروف آشپرخانه، قطعات پمپ و اتصالات ( مانند Impeller پمپ)، الیاف و بدنه فیلترها و … اشاره کرد.

گریدهای مختلف پلی سولفون ها برای انواع فرایندهای شکل دهی تزریق و اکستروژن مناسب هستند. اما در انتخاب گرید مناسب بایستی دقت کرد و همچنین شرایط اولیه شکل دهی را نیز در نظر گرفت. برای مثال تمامی گریدها به خشک کردن پیش از شکل دهی، به منظور کاهش درصد رطوبت نیاز دارند. این کار برای چهار ساعت در دماهای 130-150 °c انجام می شود و دماهای دستگاه شکل دهی را بایستی در محدوده 340 – 390 °C قرار داد.

EVOH، این شاهکار پلیمری را بهتر و بیشتر بشناسیم

25 اسفند 1399/0 دیدگاه /در EVOH, مقالات محصول/توسط کارشناسان پلیمر پیشرفته دانا

امروز می خواهیم با یکی از شاهکارهای دنیای پلیمرهای مهندسی آشنا شویم. اتیلن وینیل الکل یا EVOH (Ethylene Vinyl Alcohol)، با ساختار شیمیایی که در زیر می بینیم یکی از پلیمرهای اعجوبه قرن بیستم است. همین که تا کنون تنها سه تولیدکننده توانسته اند EVOH را در مقیاس صنعتی عرضه کنند خود نشان از خاص بودن EVOH دارد.

شرکت های Kuraray, Nippon Gohsei و Arkema تا کنون توانسته اند به کمک روشی منحصربفرد، EVOH را تولید کنند. حضور واحدهای شیمیایی وینیل الکل در زنجیره های پلیمر EVOH خواص منحصربفردی را همچون شفافیت و براقیت، نفوذناپذیری در برابر اکسیژن، عطر و بو و روغن ها، ایجاد کرده است. به صورت کلی با افزایش درصد وینیل الکل نفوذناپذیری در برابر اکسیژن، عطر و بو و روغن ها افزایش می یابد، اما در مقابل فرایندپذیری پلیمر تولیدی و شکل دهی آن با اشکال روبرو می شود. به همین دلیل گریدهای تجاری این پلیمر حاوی درصد وینیل الکلی در محدوده 20-50 mol% هستند. به لطف ریزساختار مهندسی EVOH امکان استفاده از آن در انواع روش های شکل دهی چون اکستروژن فیلم و ورق، اکستروژن لوله، قالبگیری بادی و … وجود دارد و پای EVOH به تولید انواع قطعات باز شده است. هر جایی نیاز به کاهش درصد اکسیژن و حفظ عطر و بو به کمک یک لایه پلیمری باشد، حتما EVOH در آنجا حضور دارد.

یک لایه EVOH به ضخامت تنها 1 mm، تراوایی اکسیژنی برابر با لایه 10 m پلی اتیلن دارد! همین نکته باعث شده است EVOH سهم زیادی در کاهش مصرف پلاستیک ها و کم کردن وزن محصولات مختلف داشته باشد. EVOH تا کنون در صنعت بسته بندی ( به منظور تولید بسته بندی های نفوذناپذیر در برابر اکسیژن و افزایش دهنده زمان ماندگاری محصولات غذایی و تولید بسته بندی های مواد آرایشی و بهداشتی)، لوله و اتصالات ( تولید لوله های تاسیساتی و گرمایش از کف نفوذ ناپذیر در برابر اکسیژن به منظور حذف خوردگی تجهیزات)، خودروسازی ( تولید مخازن سوخت چندلایه نفوذناپذیر در برابر سوخت) وکشاورزی ( تولید بطری های سموم و فیلم های نفوذ ناپذیر در برابر سموم و آفت کش ها) به کار گرفته شده است.

از آنجاییکه قیمت این ماده بالا است و همچنین با قرار گرفتن در معرض رطوبت، استعداد آن در کاهش نرخ نفوذپذیری در برابر اکسیژن کم می شود، این پلیمر معمولا به صورت یک لایه ساندویچ شده با دیگر پلیمرها، همچون PE, PP, PET, PS و … به کار می رود.

همانطور که در بالا نیز اشاره شد، Kuraray ژاپنی یکی از تولید کنندگان اصلی گریدهای مختلف EVOH است. در بخش های بعدی با کاربردهای این ماده های تولیدی این کمپانی آشنا خواهیم شد.

ارزیابی کمی پایداری حرارتی کامپاندهای PVC

23 اسفند 1399/0 دیدگاه /در استابلایزر, مقالات/توسط کارشناسان پلیمر پیشرفته دانا

موفق شدیم در آخرین بخش که لینک آن در ادامه قرار داده شده است، در ارتباط با خانواده های مختلف افزودنی های استابلایزر مورد استفاده در افزایش پایداری حرارتی PVC، صحبت کنیم. با توجه به مقالات قبلی، ما می توانیم نوع مناسب پایدارکننده حرارتی یا همان استابلایزر را انتخاب کنیم. باید در نظر داشته باشیم در هر خانواده چندین گرید تجاری توسط شرکت های مختلف عرضه می شوند و مهندسین طراح فرمولاسیون باید بتوانند در مرحله اول گرید مناسب را انتخاب و سپس غلظت بهینه ای از آن را جهت استفاده در کامپاند محصول مورد نظرشان قرار دهند. در این بخش و قسمت بعدی آن در خصوص روش های ارزیابی کارایی پایداری حرارتی استابلایزرها بحث خواهیم کرد.

پایدارکننده های حرارتی ( استابلایزر) PVC، خانواده ای وسیع و متنوع – بخش دوم

تا کنون دو روش مهم جهت کمی سازی توان استابلایزرها در افزایش مقاومت حرارتی PVC توسعه داده شده است. روش اول به تست دینامیک و روش دوم استاتیک تست نام دارد. هر روش را با جزئیات بیشتری بررسی خواهیم کرد، اما در همین ابتدا لازم است بدانیم هیچکدام از این تست ها برتری نسبت به دیگری نداشته و تنها باید دقت کرد چنانچه تنها نمونه مورد نظر ما تحت دما قرار دارد، از تست استاتیک و چنانچه علاوه بر دما، نمونه در معرض تنش های مکانیکی – حرارتی نیز قرار دارد، از تست دینامیک استفاده شود. این بخش را با معرفی تست استاتیک همراه خواهیم بود.

در آزمون ارزیابی پایداری حرارتی استاتیک نمونه تولید شده با استفاده از کامپاندی که کاملا منطبق بر فرمولاسیون نهایی قطعه مورد نظر است و حاوی غلظت کافی از استابلایزر است، در معرض دمای ثابت قرار می گیرد و تغییر یکی از دو شاخص زیر مورد ارزیابی قرار می گیرد:

تغییر رنگ نمونه ( تست آون)
اندازه گیری زمان آزاد شدن هیدروکلریک اسید

نمونه ای که مورد آزمون قرار می گیرد، می تواند به کمک هر یک از روش هایی که در مقاله بازدهی فرمول یک محصول پایه PVC را چگونه ارزیابی کنیم؟ معرفی شدند، تولید شود. اما باید در نظر داشت همه نمونه ها تحت شرایط ثابتی تهیه شوند.

در روش آون یا همان بررسی تغییر رنگ نمونه، باریکه هایی از فیلم های تهیه شده از نمونه مورد نظر در دمای ثابتی ( معمولا دمای 170-200 °C) درون آون قرار می گیرند و در زمان های مختلف (برای مثال هر ده دقیقه یک بار) نمونه برداری صورت می گیرد و تغییر رنگ نمونه ها نسبت به یکدیگر ارزیابی می شود. با توجه به اینکه امکان اندازه گیری تغییر رنگ به صورت کمی نیز مهیا ( برای اطلاعات بیشتر مراجعه کنید به روش های ارزیابی کیفیت و ثبات رنگ قطعات تولید شده با PVC) است، بنابراین این روش اطلاعات کاملا کمی را حاصل می کند. این روش بیشتر در کاربری های PVC نرم مورد استفاده قرار می گیرد.

اما در روش تعیین زمان آزاد شدن هیدروکلریک اسید، به تجهیزات پیشرفته تری نیاز داریم. در این روش نمونه حرارت داده می شود و جریان هوا، نیتروژن یا آرگون در محفظه ای که نمونه در آن قرار دارد، وجود دارد. گاز خروجی از محفظه نمونه وارد آب بدون یون می شود و PH این آب مرتبا اندازه گیری می شود. به محض شروع تولید گاز هیدروکلریک اسید PH آب کاهش می یابد. مدت زمانی که طول می کشد اولین کاهش در PH آب رویت شود، همان زمان پایداری استاتیک نمونه PVC مورد آزمون است. این روش بنام دی هیدروکلرینیشن (Dehydrochlorination) نیز شناخته می شود و معمولا برای فرمولاسیون های PVC سخت و کدر، مانند لوله و پروفیل درب و پنجره مورد استفاده قرار می گیرد.

پلاستیسایزر ها، جزء لاینفک فرمولاسیون محصولات PVC

19 اسفند 1399/0 دیدگاه /در اخبار, مقالات/توسط کارشناسان پلیمر پیشرفته دانا

PVC از نظر سازگاری شیمیایی به اجزای قطبی و غیر قطبی تمایل نشان می دهد. همین نکته سبب شده است با طیف گسترده ای از روغن ها و نرم کننده ها سازگار باشد و امکان تولید قطعات نرم بر پایه این پلاستیک محبوب مهیا باشد. در واقع نرم کننده که ترجمه شده واژه Plasticiser است و در بازارهای سنتی آن را پلاستیسایزر نیز می نویسند، بخش جدا نشدنی فرمولاسیون محصولات PVC نرم است. به کمک نرم کننده ها می توان PVC با سختی 20 Shore A و بالاتر را تولید کرد. تا کنون نسل های مختلفی از نرم کننده ها تجاری سازی شده اند. در این بخش تصمیم داریم با دنیای جدید نرم کننده ها آشنا شویم.

فعالین با تجربه صنعت کامپاندینگ PVC استفاده از گازوئیل را بعنوان نرم کننده محصولات PVC بخاطر دارند. از این استفاده های نابجا که بگذریم، می توان گفت فتالات ها اولین گروه شیمیایی هستند که در مقام پلاستیسایزر در دستگاه های اختلاط PVC قرار گرفتند. در ادامه به منظور کنترل نرخ مهاجرت نرم کننده به سطح و مهندسی سازی خواص مختلف، فتالات هایی با وزن مولکولی مختلف به بازار عرضه شد. DOP (Dioctyl Phthalate) معروفترین عضو خانواده نرم کننده های فتالاتی است. به منظور آشنایی بیشتر با نرم کننده ها می توانید به لینک زیر رجوع کنید:

نرم کننده های PVC ، خانواده جذاب افزودنی ها

زمان زیادی طول نکشید تا مشخص شد که استفاده از فتالات ها مخاطرات سلامتی و زیست محیطی دارد. به همین منظور خیلی زود استفاده از نرم کننده هایی چون BBP (Benzyl Butyl Phthalate)، DBP (Dibutyl Phthalate، DEHP (Diethyl Hexyl Phthalate) و DOP در برخی کشورها با محدودیت هایی برای صنایعی چون محصولات غذایی و بهداشتی روبرو شد. باید در نظر داشت هزینه معقول و عملکرد نرم کنندگی بسیار عالی این خانواده باعث شده است حذف آن ها به سرعت عملی نباشد. همچنین در برخی کاربردها محدوده مجاز حضور فتالات ها امکان استفاده از این نرم کننده ها مهیا می کند. فتالات های با وزن مولکولی بالاتر مانند DOTP (Dioctyl Terephthalate)، دامنه کاربرد وسیع تری دارند و به دلیل وزن مولکولی بالاتر مخاطرات کمتری را متوجه کاربری نهایی می کنند. تلاش هایی نیز به منظور تجاری سازی روغن های نرم کننده سازگار با PVC از منابع تجدید پذیر در حال انجام است. به عنوان جمع بندی می توان گفت روند توسعه پلاستیسایزرها به سمت وزن مولکولی های بالاتر و کم خطر برای سلامتی انسان ها، و البته استفاده از منابع تجدید پذیر به منظور توجه به توسعه پایدار صنایع است.

معرفی مکانیسم عملکرد و ساختار شیمیایی نرم کننده های PVC

13 اسفند 1399/0 دیدگاه /در دسته‌بندی نشده/توسط کارشناسان پلیمر پیشرفته دانا

نرم کننده های PVC یا پلاستی سایزرها جزء لاینفک فرمولاسیون قطعات منعطف و نرم پایه PVC هستند و لینک زیر توضیحات اولیه ای را در خصوص این افزودنی ها در بر دارد. در ادامه با این بخش در خصوص معرفی خانواده های مختلف نرم کننده های مورد استفاده در صنعت PVC همراه باشید.

نرم کننده های PVC، خانواده جذاب افزودنی ها

نرم کننده های PVC با اصلاح نیروها و اصطکاک بین مولکولی در زنجیره های PVC، همچنین به عنوان حلال، باعث حرکت راحت تر زنجیره های پلیمری شده و فرمولاسیون نهایی را نرم تر می کنند. وارد شدن به مکانیسم های شیمیایی تاثیر نرم کننده ها از نقطه نظر صنعتی خیلی حائز اهمیت نیست، فقط باید در نظر داشت که بیشتر نرم کننده ها در مقادیر پایین مصرف ( 10 phr و کمتر)، نه تنها نرمی ایجاد نمی کنند، بلکه با پر کردن فضای خالی بین زنجیره ها باعث سخت و شکننده شدن محصول نیز می شوند. از این نکته فنی که بگذریم به معرفی خانواده های نرم کننده ها می رسیم. بزرگترین عضو این گروه که در بخش نرم کننده های معمولی قرار می گیرد، فتالات ها و استر فتالیک هایی مانند DEHP (DOP) هستند. از جمله دیگر نرم کننده ها می توان به ساختارهای زیر اشاره کرد:

DiNCH یا DiNP که سیکلوهگزان های کربوکسیلیک اسید هستند،
DOTP که ترفتالات ها هستند،
ایزو فتالات ها،
TOTM، که استر اسیدها ترملیتیک هستند،
DOA و DiNA، که آدیپیت ها هستند،
فسفات ها و استر اسید فسفریک ها،
سیتریک اسید استرها،
بنزوئات ها،
سولفونات ها،
نرم کننده های پلیمری مانند پلی استر، پلی اتیلن گلایکول ها
اسید استرهای اپوکسیده شده ( مانند ESBO)،
پارافین های کلره شده

دیگر انواع نرم کننده های فتالاتی شامل DUP، DiUP و DTDP است که وارد شدن به ساختار شیمیایی آن ها لزومی ندارد و تنها کافی است بدانیم با افزایش طول زنجیره فتالاتی، مهاجرت آن ها به سطح کمتر می شود، اما بهای تمام شده محصول بالا می رود.

انتخاب یک نرم کننده مناسب بر اساس پارامترهای زیر صورت می گیرد:

قیمت
سازگاری با سایر اجزا
میزان مهاجرت به سطح قطعه
مقاومت در برابر استخراج
تاثیر بر میزان و زمان ژل شدن
تاثیر بر جریان پذیری فرمول
انعطافپذیری در دماهای پایین
فراریت
دانسیته
مقاومت در برابر نور خورشید و هوازدگی
بررسی خواص ویژه هر کاربری ( برای مثال در کاربری سیم و کابل تاثیر نرم کننده بر مقاومت الکتریکی بایستی بررسی شود.)

پس از انتخاب نوع مناسب نرم کننده باید از تاثیرات آن بر عملکرد محصول مطمئن شد و باید در نظر داشت که:

با افزایش میزان استفاده از نرم کننده استحکام مکانیکی کاهش و ازدیاد طول در پارگی افزایش می یابد،
در غلظت ثابت DOP بیشترین افزایش را در ازدیاد طول در پارگی ایجاد می کند،

معمولا بهترین نتایج در غلظت 30-40 phr نرم کننده حاصل می شود. باید در نظر داشت در سال های اخیر فتالات ها، از جمله DOP، به دلیل نگرانی هایی که در خصوص مخاطرات سلامتی این گروه از مواد اولیه وجود دارد، با محدودیت هایی در استفاده روبرو شده اند و چندین کشور اروپایی برنامه هایی برای کاهش میزان مصرف نرم کننده های فتالاتی وضع کرده اند. هر چند فتالات ها از نظر تعادل قیمت/ کارایی بهترین گزینه هستند، اما در برخی کاربردها بایستی به دلیل محدودیت های اعمالی به فکر جایگزین کردن آن ها باشیم. از جمله مهمترین جایگزین های DOP می توان به DOA و TOTM اشاره کرد.

پایدارسازی حرارتی فیلم های نرم PVC به کمک استابلایزر LX 700

11 اسفند 1399/0 دیدگاه /در استابلایزر/توسط کارشناسان پلیمر پیشرفته دانا

کمپانی KD-Chem، این خوشنام و آوازه کره ای، حدود سه دهه است که تمرکز خود را بر تولید افزودنی های PVC با کیفیت قرار داده است. KD-Chem بزرگترین تولید کننده استابلایزرهای PVC مایع آلی در کره است و به بیش از 30 نقطه دنیا نیز محصولات خود را صادر می کند. یکی از محصولات پر طرفدار KD-Chem خانواده استابلایزرهای مخلوط فلزات مایع این کمپانی است. LX 700 مشهورترین گرید KD-Chem است که مخلوط باریم، کادمیوم و روی (به اختصار Ba.Cd.Zn) و به شکل فیزیکی مایع شفاف زرد رنگ در درام های 200 لیتری عرضه می شود.

KD-Chem تمامی ملاحظات فنی را در خصوص طراحی گرید LX 700 در نظر گرفته است و به صورت هنرمندانه ای مخلوطی One Pack تهیه کرده است که به صورت همزمان می تواند مقاومت حرارتی فرمول بر پایه PVC را افزایش دهد، رنگ محصول را ثابت نگهدارد، زمان ژل شدن را کاهش دهد و مانند وکس و روان کننده به جریان پذیری فرمول کمک می کند. LX 700 بهترین عملکرد را در ترکیب با ESBO (Epoxidized Soybean Oil) دارد. این گرید اجزای فراری ندارد و مهاجرت اجزای آن به سطح صفر است. مهمترین محصولاتی که LX 700 به خوبی می تواند مقاومت حرارتی آن ها را افزایش دهد، شامل انواع فیلم و ورق های سخت و نرم PVC است که به کمک روش های کلندرینگ و … تولید می شوند. میزان مصرف LX 700 بر اساس نوع محصول و میزان پایداری حرارتی مورد نیاز 1-3 phr است.

افزودنی ها در خدمت اقتصاد چرخشی صنعت پلاستیک

9 اسفند 1399/0 دیدگاه /در اخبار/توسط کارشناسان پلیمر پیشرفته دانا

حالا که بیش از 8 سال از عمر انقلاب صنعتی چهارم گذشته است، سیاستگذاران بخش صنعت به خوبی درک کرده اند که توسعه و تولید محصولات جدید به تنهایی نمی تواند ضامن توسعه ای پایدار و همه جانبه باشد و با این روش در آینده ای نزدیک با مشکلات متعددی در حوزه منابع مواد اولیه و تهدید های زیست محیطی گریبانگیر خواهیم شد. در راستای توجه به همین موضوع چند سالی است اقتصاد چرخشی (Circular Economy) به کلمه کلیدی تبدیل شده است که تمرکز بسیاری از فعالین صنعتی در بخش های مختلف را به خود معطوف کرده است. در صنعت پلاستیک نیز به این مهم توجه شده است و تولیدکنندگان مواد اولیه و مصنوعات پلاستیکی به دنبال تجاری سازی راه حل های مختلف برای طراحی چرخه عمر اصولی محصولات خود هستند. بخشی از این چرخه عمر، مرحله بازیافت محصولات است که امروزه به یکی از بخش های صنعتی پیشرو در بخش مواد اولیه و افزودنی های پلاستیک تبدیل شده است. با این بخش همراه باشید تا در خصوص افزودنی های اختصاصی طراحی شده برای صنعت بازیافت پلاستیک ها اطلاعاتی کسب کنید.

از آنجاییکه بیش از یک سوم از پلاستیک ها در صنعت بسته بندی به مصرف می رسند، بنابراین تمرکز بر بازیافت پلاستیک های مورد استفاده در این بخش اهمیت بالاتری دارد. همچنین بازیافت فیزیکی – مکانیکی که شامل آسیاب و ذوب مجدد پلاستیک های بسته بندی است، همچنان مقرون به صرفه ترین روش بازیافت است. یکی از پلاستیک های پر مصرف در صنعت بسته بندی برای تولید انواع بطری و ورق بسته بندی، PET یا پلی اتیلن ترفتالیت است. PET های بازیافتی عموما در تولید الیاف های با کیفیت معمولی مورد استفاده قرار می گیرند و امکان استفاده از آن ها در تولید بطری و ورق به دلیل افت خواص مکانیکی و فرایند پذیری وجود ندارد. جاذب های اکسیژن، جاذب استالدهید و کمک فرایندهای افزایش دهنده ویسکوزیته از جمله افزودنی های هستند که به صورت اختصاصی برای اصلاح PET های بازیافتی توسعه داده شده اند و به کمک این افزودنی ها می توان تا 50 درصد از مواد بازیافتی را در تولید بطری و ورق های جدید به کار گرفت و نگرانی از بابت تماس با مواد غذایی و ایجاد بو و طعم نامطبوع نیز نداشت. همچنین کوپلیمرهای استر – اکریلیک ویژه ای نیز به منظور بهبود خواص مکانیکی همچون ضربه پذیری و مقاومت پارگی PET های بازیافتی توسعه داده شده اند.

پس از PET، در حوزه پلاستیک های بسته بندی بیشترین نگرانی در خصوص فیلم و بطری های پلی اتیلنی که عمدتا مخلوطی از HDPE/LLDPE هستند، وجود دارد. افزودنی های مختلفی همچون آنتی اکسیدانت ها و کمک فرایندها به منظور بهبود خواص فیزیکی – مکانیکی و فرایند پذیری پلی اتیلن های بازیافتی و افزایش ضریب مصرف آن ها در تولید محصولات جدید توسعه داده شده اند و همچنین جاذب های بو نیز در دسترس هستند. در برخی از محصولات بازیافتی پایه پلی اتیلن ممکن است پرکننده های معدنی نیز وجود داشته باشند و به منظور بهبود چسبندگی پلی اتیلن به این پرکننده ها و به دنبال آن بهبود خواص مکانیکی محصولات تولیدی، سازگار کننده های پایه پلی اتیلن تجاری سازی شده اند و در بازیافت پلی اتیلن ها به کار می روند. در بخش بعدی با سایر افزودنی های مورد استفاده در بازیافت پلاستیک های بسته بندی آشنا خواهیم شد.

کدامیک از پلیمرها به عنوان اصلاح کننده ویسکوزیته روغن ها به کار می روند؟

6 اسفند 1399/0 دیدگاه /در مقالات/توسط کارشناسان پلیمر پیشرفته دانا

فناوری تولید خودروهای سواری و تجاری در بخش های مختلف کابین و قوای محرکه آنقدر پیشرفت کرده است که در سال های اخیر و پس از معرفی خودروهای الکتریکی و خودران، شاهد تغییر بزرگی در این زمینه نبوده ایم. اما پیشرفت های کوچک و از جنس بهبودهای مستمر عملکردی همچنان در جریان است. برای مثال در بخش قوای محرکه مهندسین طراح در هر سال نسل های بهینه موتورها را عرضه می کنند و تمام بخش های یک موتور را به روز رسانی می کنند. روغن موتورها بخش جدایی ناپذیر موتورهای بنزینی و دیزلی هستند که امروزه تنها یک روغن ساده نیستند. هر یک از روغن موتورهای امروزی از یک یا حتی چند روغن پایه تشکیل می شوند و بر اساس نوع موتور و نسل آن، مجموعه ای از افزودنی ها به آن اضافه می شود. در بخش قبلی این نوشتار که لینک آن در ادامه قرار داده شده است با گروه اول افزودنی های روغن موتور (اصلاح کننده ویسکوزیته – Viscosity Modifier)، آشنا شدیم و دو گروه مهم این خانواده را که EPDM و پلیمرهای اکریلیک مانند PAMA بودند را معرفی کردیم. در این بخش با دو پلیمر دیگر که به عنوان اصلاح کننده ویسکوزیته به کار می روند آشنا خواهیم شد و معیارهای مهم انتخاب یک اصلاح کننده ویسکوزیته مناسب را معرفی می کنیم.

اصطلاح بهبود دهنده ویسکوزیته در صنعت روغن موتور به چه معناست؟

کوپلیمرهای استایرنی: کوپلیمرهای استایرن با بوتادی ان یا ایزوپرن، گروهی از اصلاح کننده های ویسکوزیته هستند. این کوپلیمرها به منظور افزایش حلالیت در روغن به صورت کامل هیدروژنه می شوند و پیوندهای آن ها اشباع می شود و همچنین این گروه حاوی درصد کمی از استایرن به منظور افزایش مقاومت حرارتی هستند. از طرفی به منظور جلوگیری از کریستال شدن آن ها در دماهای پایین و به دنبال آن افزایش ویسکوزیته روغن، با ساختارهای شاخه ای و ستاره ای تولید می شوند.

پلی ایزوبوتن ها: پلی ایزوبوتن

یا PIB، شامل درصد بالایی منومر ایزوبوتیلن است و به صورت گسترده در تولید روغن کمپرسورها، جعبه دنده و گریس ها به عنوان اصلاح کننده ویسکوزیته ( از نوع غلظت دهنده) به کار می رود. امروزه گستره کاربرد PIB ها به دلیل مقاومت کم آن ها در برابر اکسیداسیون محدود است.

به منظور ایجاد خواص هم افزا، استفاده از مخلوط اصلاح کننده های ویسکوزیته رایج شده است. برای مثال به دلیل سازگاری شیمیایی بالا، آلیاژهای کوپلیمرهای اتیلنی و اکریلیکی با یکدیگر استفاده می شوند. چنین مخلوطی به صورت همزمان خواص مختلف روغن پایه شامل ویسکوزیته، پایداری حرارتی و تنشی را در گستره وسیعی از دماها بهبود می دهد. علاوه بر این نکته امروزه اصلاح کننده های ویسکوزیته، تنها به منظور بهبود جریان پذیری روغن در دماهای مختلف به کار نمی روند. در واقع به لطف پیشرفت فناوری های تولید اصلاح کننده هایی چون انواع کوپلیمرهای اتیلنی و اکریلیکی با ریزساختارهای مختلف، گریدهای ویژه ای تولید می شوند که می توانند به عنوان کاهش دهنده حداقل دمای جریان پذیری روغن عمل کنند. در واقع با اضافه شدن این خانواده، روغن می تواند در دماهای بسیار کم نیز جریان پذیر باشد. نام این خانواده PPD (Pour Point Depressant) است و با ساختارهای شاخه ای خود مانع از ایجاد بلورهای روغن در دماهای پایین و به دنبال آن عدم جریان پذیری روغن می شوند. همچنین گونه های خاص اصلاح کننده ویسکوزیته قادر به کاهش ضریب اصطکاک بین اجزای موتور هستند و همچنین در جلوگیری از ایجاد آلودگی ها و چسبیدن آن ها به بدنه موتور موثر هستند. در واقع اصلاح کننده های ویسکوزیته امروزی افزودنی های چند کاره و با استعداد صنعت روانکاری هستند.

رقابت سوپر ترموپلاستیک های مهندسی برای کسب مقام نخست در پایداری حرارتی

4 اسفند 1399/0 دیدگاه /در اخبار, مقالات/توسط کارشناسان پلیمر پیشرفته دانا

در بخش قبلی (پلاستیک هایی با دمای کاربری بالاتر از 200 °C ، سوپر ترمو پلاستیک های مهندسی) با مقدمه ای در خصوص پلاستیک هایی با مقاومت حرارتی بسیار بالاتر از پلاستیک های مهندسی عادی آشنا شدیم. در این قسمت نیز در خصوص مهمترین پارامتر عملکردی و انتخاب این سوپر ترموپلاستیک های مهندسی، یعنی دمای سرویس دهی، صحبت خواهیم کرد و در بخش های بعدی با معرفی اختصاصی هر خانواده مانند PPA، PA، PSU و … همراه خواهیم شد.

تا همین ده سال پیش وقتی صحبت از پایداری حرارتی در دمای بالا می شد و به پلاستیکی نیاز بود که در دماهای بالاتر از 160 °C سرویس دهی کند، تنها پلی فتال آمید (Polyphthalamide – PPA) و گونه های خاصی از پلی آمید، مانند PA12, PA46، در لیست گزینه های ما قرار داشتند. اما امروزه گزینه های بسیار بیشتری همچون پلی اتر اتر کتون (PEEK)، پلی سولفون (PSU)، پلی فنیلن سولفید (PPSU)، پلی آریلات کتون (Polyaryletherketone)، پلی استر و حتی سوپر پلاستیک های مهندسی اتصال عرضی شده نیز در دسترس هستند و توسط شرکت های معتبر تجاری سازی شده اند. مهمترین محل های کاربرد این سوپر پلاستیک های مهندسی شامل لیست زیر است:

ترمینال ها، کانکتورها و سوکت های صنعت برق و الکترونیک که در دمای بالای 100 °C سرویس دهی می کنند.
هوزینگ سنسورهای خودرو که در معرض دماهای بالا قرار دارند، مانند سنسورهای سیستم اگزوز
هوزینگ و پیستون پمپ ها
پولی های صنعتی و خودرو (Pulley)
قطعات و کانکتورهای سیستم های سرمایشی – گرمایشی

بایستی اعتراف کرد همچنان PPA بالاترین دمای انتقال شیشه ای را در بین سوپر ترموپلاستیک های مهندسی و در حدود 165 °C دارد و دمای سرویس دهی آن 140 – 200 °C است. باید در نظر داشت که گریدهای تقویت شده با 30-50% الیاف شیشه/ کربن PPA نیز در دسترس هستند و استحکام مکانیکی قابل مقایسه با فولاد ( استحکام مکانیکی بالاتر از 200 MPa) را دارند. PPA با داشتن مقاومت الکتریکی و دی الکتریک بالا و قابلیت جوش پذیری با لیزر، در صنعت برق و الکترونیک نیز گزینه محبوب و پر کاربردی است. تمامی گریدهای PPA امکان عرضه به صورت مقاوم در برابر شعله و با رنگ های مختلف را دارند.

اما از PPA که بگذریم، چنانچه حداکثر دمای کاربری را در محدوده 180 °C قرار دهیم، خانواده سولفون ها شامل پلی سولفون و اتر سولفون ها بین گزینه های مهندسی قرار می گیرند. سولفون ها خواص سطحی فوق العاده در کنار مقاومت سایشی مثال زدنی را برای کاربری های قطعات متحرک جعبه دنده ها فراهم می کنند. سولفون هایی چون PSU و PPSU با مقاومت ذاتی بالا در برابر شعله و آتش، بهترین گزینه برای تولید ظروف غذایی هستند که در معرض دمای بالا قرار می گیرند. همچنین در صنایع هواپیماسازی PPSU یکی از بهترین گزینه ها برای ساخت قاب صندلی و اجزای سیستم تهویه است. چرا که به راحتی می تواند از پس استانداردهای آتش گیری صنایع هواپیماسازی برآید.

اما وضعیت PEEK در این لیست قدری متفاوت است. اگرچه دمای بیشنیه کاربری گریدهای مختلف PEEK از 150 °C تجاوز نمی کند، اما مهمترین مزیت این سوپر ترموپلاستیک در دماهای منفی است. PEEK ها می توانند تا -200 °C بدون افت خواص مکانیکی در تولید انواع شیر و اتصالات مورد استفاده قرار گیرند.

آخرین نوآوری های حوزه سوپر پلاستیک های مهندسی به انواع اتصال عرضی شده ختم می شود. امروزه PA هایی توسعه داده شده اند که به کمک تشعشع پرتو گاما امکان ایجاد پیوندهای اتصال عرضی در آن ها وجود دارد. این گریدهای در محدوده دمایی -40 – 130 °C قابلیت کارایی دارند و استحکامی بالغ بر 20 GPa دارند! این نوآوری در خدمت صنعت برق قرار گرفته است و در تولید قطعات انتقال برق با ولتاژهای بسیار بالا ( بالاتر از 10000 ولت) به کار می روند. در بخش های بعدی با ریزساختار و انواع مختلف هر یک از این سوپر پلاستیک های مقایسه شده در این مقاله آشنا خواهیم شد.

تولید کنندگان فیلم های شرینک و استرچ پلی اتیلنی چه تکنیک های جدیدی را دنبال می کنند؟

2 اسفند 1399/0 دیدگاه /در مقالات/توسط کارشناسان پلیمر پیشرفته دانا

هر ساله گریدهای مختلف پلی اتیلن شامل LLDPE و LDPE ها برای تولید فیلم های شرینک و استرچ به کار می روند. این محصولات مصرف بالایی را در بسته بندی ثانویه کالاهای مختلفی همچون بطری نوشیدنی ها، کاشی و سرامیک، سیمان، مواد پتروشیمی و دیگر کالاها دارند. LDPE با خواص شرینک منحصربفرد و LLDPE ها با خواص مکانیکی فوق العاده خود دو جزء جدایی ناپذیر فرمولاسیون فیلم های شرینک و استرچ هستند. در دو بخش قبلی که لینک آن ها در ادامه قرار داده شده است، با ساختار و کاربردهای فیلم های شرینک و استرچ رپ پلی اتیلنی آشنا شدیم و در این قسمت به تکنیک های جدیدی که امروزه تولید کنندگان این محصولات دنبال می کنند، می پردازیم.

مهمترین نکته ای که در خصوص فیلم‌های شرینک و استرچ وجود دارد، توانایی این فیلم ها در حفاظت از کالایی است که بسته بندی شده است. در واقع این فیلم ها بایستی بتوانند نیروی لازم برای نگهداری کالا را در طول مسیر حمل و نقل حفظ کنند و این نیرو دچار تغییر نیز نشود. پارگی و شل شدن فیلم نیز مستقیما تحت تاثیر این نیروی نگهداری و کیفیت فیلم انتخابی است. ضمن حفظ این خاصیت تولید کنندگان فیلم‌های استرچ و شرینک به دنبال کاهش ضخامت فیلم های تولید با حفظ خواص مکانیکی هستند. به منظور کاهش ضخامت فیلم های تولیدی، مهندسین طراح فرمولاسیون این فیلم ها به استفاده از پلی اتیلن های متالوسن روی آورده اند. در واقع LLDPE های تولیدی با کاتالیست های متالوسنی با ریزساختار ویژه خود خواص مکانیکی همچون استحکام و مقاومت پارگی بالاتری نسبت به انواع تولیدی با کاتالیست زیگلر ناتا دارند. با قرار گرفتن حدود 20 تا 40 درصد از LLDPE های متالوسنی (m-LLDPE) در فرمولاسیون لایه های این فیلم ها می توان تا 20 درصد از ضخامت فیلم های تولیدی را کاهش داد. در مورد فیلم های شرینک با قرار گرفتن متالوسن ها بایستی مراقب کاهش خاصیت شرینک بود و به کمک سهم LDPE فرمولاسیون این مهم را تنظیم نمود.

دومین رویکرد مهمی که این روزها تولید کنندگان فیلم های استرچ و شرینک آن را دنبال می کنند، توجه به مسائل زیست محیطی است. به همین منظور تولید کنندگان این فیلم ها به دنبال استفاده از پلی اتیلن هایی هستند که با استفاده از منابع تجدید پذیر تولید شده اند. برای مثال پتروشیمی Braskem پلی اتیلن هایی را عرضه می کند که از گندم و نیشکر بدست می آیند و وابستگی به منابع نفت و گازی ندارند. اما از آنجاییکه قیمت تمام شده محصولات تولیدی با منابع تجدید پذیر بالا و غیر رقابتی است، استراتژی دیگر صنعتگران حوزه فیلم های استرچ و شرینک استفاده از مواد بازیافتی است. در واقع به کمک بازیافت این فیلم های مستعمل شده و احیای خواص آن ها به کمک افزودنی ها و پلی اتیلن های نو، بخش قابل توجهی از پسماندهای پلاستیکی مجددا به چرخه مصرف در کاربری های مشخص وارد می شود.