افزودنیها (Additives)
تولید و ساخت پلیمرها در نیمه راه سده بیستم میلادی یک شگفتی بزرگ بشمار می آید. در پی گذشت بیش از هفتاد سال شگفتی تر از الماس پلیمر از دل سیاه نفت ادامه دارد . امّا این مخلوقات دانش شیمی قرن بیستم به تنهایی توانا نیستند برای کاربرد این گوهرهای نوین باید نیروی کمکی ، هر چند ناچیز بکار گرفته شود، افزودنیها در کاربرد پلی اتیلن سهم ناچیز امّا بسیار کارآمد دارند بدون افزودنیها، این پلیمر درخشش کافی ندارد، و تنها به لطف افزون ذره های کوچک و ناچیز است که کیفیت کارساز پلی اتیلن رخ می نماید.
افزودنیها شخصیت پلیمر پلی اتیلن و یا دیگر پلیمرها را کامل می کنند پس به درستی افزودنیها در ساخت محصول های پلیمری نقش بسزایی دارند. با آنکه مقدار افزودنیها در فرمولیشن پلیمرها خیلی کم است در اصل بین ۵ الی ۰/۰۵ درصدی، ولی اهمیت آنها غیرقابل انکار می باشد. بکارگیری افزودنیها علاوه بر ایجاد سهولت در تولید باعث بهبود خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی پلیمرها می گردد و علاوه بر آن در شرایط کاربرد آنها تاثیرگذار می باشند.
در سلسله مقالاتی که بدین منظور تهیه شده است ضمن معرفی انواع افزودنیها تکیه اصلی روی افزودنیهایی خواهد بود که در انواع لوله های پلی الفینی کاربرد دارند
- Lubricant, antiblock agent, antislip agent, release agent
- Antioxidants
- Stabilizers, heat stabilizer, UV stabilizer
- Antistatics
- Colourants
- Impact Modifiers
- Metal Desactivator
- Filler
- Blowing Agent
- Flame retardants
- Plasticizers
- Adhesion Promoter/Coupling agent
- Crosslinking Agent
- Nucleatings Agent
- Processing Aid
- Reinforcement
- Compartibilizer
- Thickening Agent
- Viscosity Depressant
- Surfactant
- Dispersing Agent
- Fragrance
قبل از ورود به بحث در اولین گروه افزودنیها نگاهی اجمالی به افزودنیهایی که در پلی مریزاسیون پلی اتیلن بکار می رود می اندازیم:
سه روش پلیمریزاسیون Low-Pressure-Processes برای تولید پلی اتیلن وجود دارد که در آنها از کاتالیست ها و بوتن یا هگزن به عنوان Comonomer استفاده می شود.
۱-روش Stirred–Tank Reactors و یا Cascade Slurry CSTR Process
از این روش شرکتهای Lyondell basell ، Mitsui Chemicals و Nippon استفاده می کنند.
۲-روش Cascade Loop Reactors
از این روش شرکتهای Ineos ، Chevron ، Borealis و Phillips استفاده می کنند.
۳-Spherilene Gas-Phase Dual Reactor
از این روش شرکتهای Unipol ، Ineos و Lyondell basell استفاده می نمایند..
انواع کاتالیست های مورد استفاده عبارتند از :
TEAL, THB, THT, THS و کاتالیستهای Metallocene
گروه اول افزودنیها
۱) Lubricant, Antiblock agent, Antislip agent, Release agent
Lubricant ها در تولید لوله های پلی اولفینی مورد مصرف قرار نمی گیرند. می توان گفت تنها مورد استفاده از روان کننده ها در تولید مستربچ ها می باشد.
روان کننده ها به چندین گروه شرح زیر تقسیم می شوند:
- Amid Wax
- Polyethylene Wax, Polypropylene Wax
- Montan Wax
- Metallic soaps
- Fatty Alcohols, Fatty Acids, Fatty Acid Esters
۱-۱-Antislip Agent, Antiblock Agent:
بیشترین مصرف این افزودنیها در تولید لفافهای LDPE می باشد تا از چسبندگی لایه ها به همدیگر جلوگیری نماید. یکی از مهمترین آنها Primary Amides و یا Crodamides می باشند .
۲-۱- Release Agent:
از ترکیبMontan Wax Ester ، PE Wax ،Micro wax و پارافین، خمیری تولید می شودکه جهت جدا کننده پلیمرهای ترموسِت مورد استفاده قرار می گیرد.
۲) آنتی اکسیدانها از تخریب پلیمرها در طی فرآیند تولید و سپس در طول زمان کاربرد آنها جلوگیری می نمایند.
تخریب پلیمر ممکن است بعلت گرما و یا فشار بیش از حد در زمان تولید و یا تاثیرگذاری عوامل محیط زیست مانند گرما، تشعشع ، رطوبت و یا عوامل شیمیایی بروز نماید. پروسه تخریب با آزاد شدن رادیکال کربن در زنجیره و ترکیب سریع آن با اکسیژن شروع می شود و این شروع یک عملیات زنجیره ای با ایجاد پراکسید و سایر ترکیبات اکسید شده می گردد. در اثناء این فعل و انفعالات زنجیره پلیمر شکسته شده و تخریب شروع می گردد. انواع مختلف آنتی اکسیدانها با ورود به جریان اکسیداسیون در مراحل مختلف از ادامه تخریب زنجیره جلوگیری می نمایند.
پروسه تخریب پلی اتیلن در مقایسه با پلی پروپیلن پیچیده تر است زیرا در مورد پلی اتیلن علاوه بر شکستن زنجیره، ترکیبات مشبک شده(Crosslinked) بوجود می آید. مقدار ایجاد این ترکیبات مشبک شده بستگی زیادی به روش پلیمریزاسیون دارد. (روش Ziegler و یا Phillips)
آنتی اکسیدانها از دو گروه تشکیل شده اند:
آنتی اکسیدانهای اولیه -Primary Antioxidant
آنتی اکسیدانهای ثانویه -Secondary Antioxidant
۱-آنتی اکسیدانهای اولیه بر پایه hindered Phenols می باشند. سه نوع متداول آنها عبارتند از :
۲-آنتی اکسیدانهای ثانویه و یا Co-stabilizers از دو گروه تشکیل شده اند
۱-۲ - دارای ترکیبات گوگردی ( Sulphur containing)
۲-۲- دارای ترکیبات فسفیت (aromatic phosphite)
این مقاله ادامه دارد (مشاهده قسمت دوم)...