مواد افزودنی در فرمولاسیون پلی اتیلن الزامی به نظر میرسد در حالی بعضی اجزاء دیگر را بنا به ضرورت فرآیند و محصول، می‌توان به مواد اضافه کرد یا از حضور آن صرفنظر نمود، مانند تقویت کننده یا رنگ.

• آنتی اکسیدان ها
• پایدارکننده های نوری
• رنگدانه ها
• عامل ضد چسبندگی
• مواد لغزاننده (فیلم)
• مواد تقویت کننده
• عامل ضد تجمع الکتریسیته ساکن
• مواد به تاخیر اندازنده ی شعله
• لاستیک ها
• دوده
• عوامل شبکه ای کننده

پایدارکنندگی اکسیداسیونی پلی‌اتیلن سنگین

یک قطعه‌ی پلی‌اتیلنی هنگامی که در طول عملکرد خود تحت تنش قرار می‌گیرد، و یا هنگام قالب گیری و شکل دهی همزمان در معرض سطوح داغ و اکسیژن هوا قرار می‌گیرد برای جلوگیری از تخریب اکسیداسیونی به وسیله افزودنی آنتی‌اکسیدانت باید محافظت شود.

HDPE در مقایسه با PP از حساسیت کمتری نسبت به اکسید شدن برخوردار است، و همین امر سبب می‌شود غلظت کمتری از آنتی اکسیدان برای پایدارکنندگی آن کافی باشد.

همانند PP افزودن پایدارکننده به پلی‌اتیلن را در حین ساخت و پلیمریزاسیون آن و یا هنگام فرآیند ذوب و اختلاط آن در اکسترودر، قبل از مرحله تبدیل کردن این پلاستیک به گرانول، می‌توان به آمیزه‌ی آن اضافه کرد.

پایدارکننده های پلی‌اتیلن همان هایی هستند که به برای محافظت PP به آمیزه آن افزوده می‌شوند منتهی در اینجا غلظت این افزودنی به ندرت از ۰٫۱% بیشتر می شود.

 

مهمترین ویژگی هایی که پایدارکننده پلی اتیلن باید واجد آن باشد عبارتند از:

• سازگاری با پلیمر

 

• عدم فرّاریت

 

• نداشتن رنگ

 

• تحمل خوب شرایط شکل دهی پلی اتیلن

 

فرآیند شکل دهی پلی‌اتیلن سنگین در گستره حرارتی ۱۸۰ – ۲۸۰ سانتیگراد انجام می‌گیرد، رفتار این پلیمر بنا بر شیوه پلیمریزاسیون به وجود آورنده آنها در برابر حرارت متفاوت است.

• موادی که بر اساس فرآیند پلیمریزاسیون زیگلر- ناتا ساخته می شوند، به طور عمده تخریب اکسیداسیونی آن ها با افزایش شاخص جریان مذاب همراه است، که این پدیده ناشی از شکستن زنجیرهاست.

• پلی‌اتیلن‌های سنگینی که از روش فرآیند پلیمریزاسیون فیلیپس ساخته می‌شوند، تخریب اکسیداسیونی آن ها با ایجاد اتصالات عرضی همراه می‌شود که این امر کاهش شاخص جریان مذاب را به همراه دارد.

آنتی اکسیدان‌هایی که برای پلی‌اتیلن مصرف می‌شوند همان هایی هستند که برای پلی پروپیلن مورد استفاده قرار می‌گیرند.

با وجودی که ترکیبات فنولی با جرم ملکولی متوسط و سنگین به عنوان پایدارکننده‌های حرارتی فعال در دراز مدت برای پلی‌اتیلن به حساب می‌آیند ولی در غلظت‌های (۰٫۰۳ – ۰٫۱۵)% را به عنوان پایدارکننده‌های حین فرآیند به کار می‌روند.

 

پایدارکننده های حرارتی دراز مدت پلی اتیلن سنگین

 

پایدارکننده‌هایی که پلی‌اتیلن سنگین را در برابر حرارت، منجر به تخریب حرارتی می‌کنند، موادی هستند که با غلظت معیّن باید به آمیزه اضافه شود تا پلاستیک را از تخریب حرارتی محافظت کنند. مانند مدت زمانی که یک پلیمر باید در داخل یک آون و در درجه حرارت معینی گذاشته شود تا در آن شرایط، شکنندگی زنجیر پدید آید که به آن Oven life time (از یک روز تا یک سال) می‌گویند، رسیدن به حالت اکسید شدگی را می‌توان از طریق یک آزمایش خمش تعیین نمود.

استفاده از کمک پایدارکننده ها (Costabilizers) مانند (Thioethers, phosphites) در آمیزه های HDPE نیز مرسوم است، همان گونه که قبلاً بیان شد، مخلوطی از آنتی اکسیدان های فنلی (اصلی) با فسفیت ها یا فسفونیت ها (ثانویه) که نقشی اساسی در فرآیند پایدارکنندگی پلی پروپیلن دارند، زیاد مورد استفاده قرار می‌گیرند.

پایدارکننده های حرارتی پلی اتیلن سنگین معمولاً در غلظت های (۰٫۰۳ – ۰٫۱۵)% به آمیزه این پلاستیک افزوده می شوند و این غلظت به ندرت از ۰٫۱۰% اضافه تر می‌شود.

بر اساس نتایج حاصل از آزمون Oven life time سه پایدارکننده حرارتی زیر، بالاترین کارایی و تاثیر را روی پلی اتیلن سنگین، داشته اند:

 

pentaery thrityl tetrakis-3- (3,5-di-tert. butyl -4-hydroxyphenyl)-propionate. 1,3,5- tris- (3,5-di-tert. butyl -4-hydroxybenzyl)-isocyanurate octadecyl 3- (3,5-di-tert. butyl -4-hydroxyphenyl)-propionate.

 

پایدارکننده‌های نوری پلی‌ اتیلن سنگین

HDPE به طور عمده برای مصارف قالب‌گیری تزریقی، دمشی و اکستروژن مورد استفاده قرار می‌گیرد در شرایط سخت محیطی Hindered amines عملکرد بسیار عالی‌تر و بهتری در مقایسه با بقیه پایدارکننده‌های نوری برای یک قطعه‌ی رنگ نشده نشان داده شده است.

مقایسه UVA-III با جاذب‌های فرابنفش آمینی، علی‌رغم آن‌که مقدار خیلی بیشتری از این ماده درآمیزه‌ی قطعه‌ای پلی‌اتیلنی با افزودنی‌های یکسان استفاده شد، لاکن کارآیی پایدارکننده نوری آمینی بالاتر بوده است.به منظور محافظت از پلی اتیلن در برابر اشعه‌ی فرابنفش خورشید اگر از پایدارکننده UVA-I استفاده شود میزان (۰٫۲-۰٫۴)% وزنی از این پایدارکننده در آمیزه پلی اتیلن کافی است.

رنگ از پارامترهای اثرگذار روی مقاومت یک پلاستیک در برابر اشعه‌ی فرابنفش خورشید است.رنگ با بعضی از جاذب‌های اشعه‌ی فرابنفش سبب عملکرد بهتر، و با بعضی دیگر ناسازگار است.قطعاتی از جنس HDPE که توسط کاتالیست‌های زیگلر ناتا پلیمریزه شده بودند، با ۰٫۵% تیتان (TiO2) رنگ آمیزی شدند، آزمون‌های بررسی خواصّ مکانیکی بیانگر این حقیقت هستند که بعد از دو و نیم سال، این قطعات استحکام کششی و مقاومت در برابر ضربه نزدیک به دو و نیم سال قبل خود داشتند.

در بین پلی اُلفین‌ها، انواع و گریدهای پلی‌اتیلن در برابر تابش نور فرابنفش، جزء پلاستیک‌های حساس به این اشعه شناخته شده اند هر چند حساسیّت پلی اتیلن در مقایسه با پلی پروپیلن کمتر است اما نیاز به پایدارکننده دارد.

 

تالیف:مهندس نعمتی

از کتاب:POLYMER ADDETIVES

منبع : پلیمر سبز