معرفی اصلاح کننده ضربه پی وی سی + گریدهای متداول

13 اسفند 1399 ساعت 13:28

یکی از توانایی‌های یک ماده مقاومت آن در برابر ضربه است بدون آن که فشاری به آن وارد شود؛ به این گونه مواد که به محصولات با ساختار پی وی سی اضافه می‌شود، اصلاح کننده ضربه PVC گفته می‌شود. در این مقاله سعی شده تا درباره این ماده مهم برای افزایش مقاومت محصولات بیشتر صحبت شود، با ما همراه باشید.

اصلاح کننده ضربه PVC

اصلاح کننده ضربه پی وی سی به منظور بالا بردن مقاومت ضربه پی وی سی استفاده می‌شوند. مکانیسم عملکرد اصلاح کننده‌های ضربه  PVC هنوز دقیقا مشخص نیست، با این حال مشخص شده که این اثر با اصلاح مورفولوژی پی وی سی انجام می‌شود.

نوع مکانیسم اصلاح و تاثیر بر مورفولوژی پی وی سی با توجه به نوع اصلاح کننده ضربه تعیین می‌شود حتی با وجود استفاده از یک نوع اصلاح کننده تغییرات مورفولوژی با تغییر میزان دوز مصرف- پراکندگی در ماتریس پی وی سی و شرایط فرآیندی متفاوت خواهد بود.

همچنین حالت ماتریس پی وی سی از نظر میزان پاراکندگی ذرات و نیز نرخ فیوژن پی وی سی به عنوان یک عامل تاثیر گذار در مقاومت ضربه در نظر گرفته می‌شود.

در واقع رسیدن به یک درجه فیوژن مطلوب در کامپاند اصلاح شده با اصلاح کننده ضربه اهمیت زیادی دارد. از نظر مورفولوژی هر چقدر پراکندگی اصلاح کننده‌های ضربه بهتر اتفاق افتاده باشد و PVC  از حالت پراکندگی اولیه خود خارج شده باشد، اثر بخشی اصلاح کننده ضربه بهتر خواهد بود.

انواع اصلاح کننده ضربه پلیمری در پی وی سی

  • پلی اتیلن کلرینه شده یا CPE
  • آکریلیک
  • آکریلونیتریل/بوتادی ان /استایرن یا ABS
  • متاکریلات/بوتادی ان / استایرن یا MBS
  • اکریلو نیتریل/بوتادی ان رابر
  • اتیلن/وینیل استات
  • پلی یورتان ترموپلاستیک یا PUR

نکته: علاوه بر موارد ذکر شده برخی از گریدهای کربنات کلسیم و برخی پیگمنت‌ها همچون دی اکسید تیتانیم در صورت پراکندگی مناسب در پی وی سی می‌توانند مقاومت به ضربه را افزایش دهند.( دوز مصرف نباید از حد تعیین شده بیشتر باشد.)

دوز مصرف

دوز مصرف اصلاح کننده ضربه PVC  به طور کلی بین ۵ تا ۲۰ phr  می‌باشد، اگر چه ممکن است در برخی موارد به طور مثال اصلاح کننده ضربه  ABS برای کاربردهای خاص در دوز مصرف بسیار بالاتر با پی وی سی ترکیب شود.

دوز مصرف اصلاح کننده‌های ضربه پی وی سی  در فرمولاسیون‌های متداول  حدود ۴ الی ۸ phr  می‌باشد. اما باید توجه داشت که بسته به نوع محصول پی وی سی و کاربرد آن این میزان می‌تواند متفاوت باشد. همچنین نوع اصلاح کننده ضربه نیز تعیین کننده میزان مصرف می‌باشد. همچین خلوص آن بر میزان مصرف و خواص نهایی محصول اثر می‌گذارد و پیشنهاد می‌شود از اصلاح کننده‌های با خلوص بالا استفاده شود.

در شکل اثر اصلاح کننده‌های متداول در مقاومت ضربه پی وی سی نشان داده شده است. 

مهم‌ترین اصلاح کنندههای ضربه PVC 

  • بر پایه CPE

اصلاح کننده CPE با کلردار کردن HDPE  حاصل می‌شود. پلی اتیلن کلره شده معمولا دارای ۲۵ تا ۴۰ درصد کلر است، اما باید توجه داشت که توزیع و یکنواختی مناسب کلر در HDPE  است که تعیین کننده میزان سازگاری آن با PVC می‌باشد.( بستگی به روش کلردار کردن پلی اتیلن دارد.)

مقاله پیشنهادی: آنتی اکسیدان‌ پی وی سی | فرآیند اکسایش

همچنین درجه بلورینگی و وزن مولکولی نیز بر روی سازگاری با PVC  تاثیر گذار است. با کلردار کردن زنجیر پلی‌اتیلن مقدار قابل توجهی از تبلور پلی‌اتیلن کاسته شده و سازگاری آن با پی وی سی افزایش می‌یابد. از جمله کاربردهای CPE  می‌توان به لوله،  پروفیل و... اشاره کرد.

  • ویژگی اصلاح کننده ضربه CPE

مقاومت ضربه خوب در دمای اتاق سختی (toughness) نسبتا خوب در دمای کم، خواص عالی در دمای پایین، کاهش اشتعال پذیری بسته به میزان کلر دارد.

مقاومت جوی پی وی سی با حضور CPE  دچار اخلال نمی‌شود، ولی افزایش مقاومت چندانی نیز در نظر گرفته نشده است. ( این موضوع بستگی به فرمولاسیون دارد.) همچنین خواص از جمله تسهیل فرآیند تولید(کمک فرآیند) و سازگار کنندگی نیز برای CPE  گزارش شده است.

اصلاح کننده CPE  با درصد کلر بالا از خواصی همچون کاهش اشتعال پذیری PVC و سازگاری بالا برخوردار است. این نوع  در دوز بالا می‌تواند با PVC  ترکیب شده و به عنوان یک نرم کننده نیز عمل کند.

 CPE می‌تواند فیلر پذیری پی وی سی را بهبود بخشد و انواع غیر کریستالی آن می‌تواند سبب افزایش مدول و کاهش دمای شکنندگی پی وی سی نرم شوند.

نکته: سازگاری بهینه با پی وی سی در کوپلیمرهای با درصد کلر در محدوده‌ی ۲۵-۴۸ درصد وزنی بدست می‌آید. این امر درحالی رخ می‌دهد که همچنان جدایی فازی نواحی لاستیکی در سیستم وجود دارد.

در پلینو بخوانید: استابلایزر پی وی سی، مکانیسم و انواع آن

اگر درصد کلر بیش از ۴۸ درصد باشد، سازگاری ذرات با ماتریس پی وی سی و نرم کننده آنقدر زیاد می‌شود که دیگر نمی‌توان چقرمگی مطلوبی داشت. همین طور اگر درصد کلر کمتر از ۲۵ درصد باشد، پراکندگی ضعیف‌تر، چسبندگی کمتر بین فازها و ذرات بزرگتر فاز پراکنده را خواهیم داشت.

البته اخیرا کوپلیمرهایی با ۲۵درصد کلر نیز به صورت تجاری تولید شده که دارای کارایی بسیار بالایی هستند. دمای انتقال شیشه‌ای این کوپلیمرها در حدود ۱۶- درجه سانتی‌گراد می‌باشد.

  • بر پایه اکریلیک

اصلاح کننده ضربه اکریلیک علاوه بر ایجاد مقاومت ضربه در پی وی سی می‌تواند تا حدی به عنوان کمک فرآیند نیز عمل کند. کاربرد آن ضربه در محصولات مختلفی از جمله پروفیل در و پنجره و ورق نما می‌باشد.

  • ویژگی اصلاح کننده آکریلیک

کاهش تورم دای، بهبود سختی در دمای پایین، مقاومت خوب آب و هوایی مقاومت UV، پایداری رنگ و افزایش براقیت سطح محصول از ویژگی‌های این نوع است.

گریدهای متداول اصلاح کننده آکریلیک

  • Acryloid KM-323
  • Acryloid KM-330

در شکل زیر اصلاح کننده ضربه CPE  با اکریلیک مقایسه شده است.

  • بر پایه ABS

اصلاح کننده ضربه پایه ABS  برای محصولات مات (اوپاک) پی وی سی که نیاز به پایداری بالای جوی نیستند .به طور مثال لوله و اتصالات UPVC استفاده می‌شوند. از این نوع علاوه بر فرم افزودنی به صورت کامپاند آمده  PVC/ABS  نیز استفاده می‌کنند.

از جمله کاربردهای آن می‌توان به ورقه‌های پی وی سی سخت و مات، کابل الکتریکی، تولید قطعات کامپیوتر و سایر لوازم الکترونیکی اشاره کرد.

  • ويژگی اصلاح کننده ABS
  1. افزایش مقاومت ضربه خوب در دمای اتاق و بهبود مقاومت ضربه در دمای پایین
  2. تاثیر متوسط در دمای اعوجاج حرارتی و نقطعه نرم شدگی پی وی سی
  3. افزایش مقاومت سایشی و شیمیایی پی وی سی

نکته: دمای انتقال شیشه‌ای فاز لاستیکی اصلاح کننده‌های ABS ، مانند آنچه که برای الاستومر در ذرات MBS مشاهده شد در حدود ۷۰- درجه سانتی‌گراد می‌باشد. لایه بیرونی ذرات پلیمریABS، معمولا از یک کوپلیمر استایرن و اکریلونیتریل است که از نظر ترمودینامیکی کاملا امتزاج‌ پذیر با پی وی سی نمی‌باشد.

گاهی نیز این پوسته‌های پلی متیل متاکریلاتی استفاده می‌شود که در این صورت سازگاری بهتر و در نتیجه پراکندگی ذرات در ماتریس و در نتیجه چقرمگی مناسب‌تری بدست می‌آید.

نکته: در مواردی می‌توان از PVC  به عنوان اصلاح کننده ABS  استفاده کرد. به طور مثال کامپاند هایی با ترکیب 65/35 ABS/PVC   موجود است. در این موارد پی وی سی برای افزایش مقاومت سایشی، سختی، استحکام کششی و کاهش اشتعال پذیری ABS  استفاده می‌شود.

گرید متداول اصلاح کننده ABS

  • Blendex 27967
  • اصلاح کننده ضربه پی وی سی بر پایه MBS

اصلاح کننده MBS بیشتر برای محصولات شفاف  PVC استفاده می‌شود. (البته گریدهای برای پی وی سی مات هم وجود دارد.) دلیل این امر شاخص انکسار مطلوب MBS برای پی وی سی است. کاربرد این اصلاح کننده ضربه در بطری، ورق و فیلم‌های پی وی سی است.

مقاله پیشنهادی: بررسی کمک فرآیند پی وی سی

  • ویژگی اصلاح کننده ضربه MBS
  1. شفافیت و رنگ خوب در محصول
  2. پایداری حرارتی
  3. افزایش مقاومت ضربه در دمای اتاق

گرید متداول اصلاح کننده MBS

  • Paraloid KM 600

فیلم آموزشی اصلاح کننده ضربه پی وی سی- کلیک

  • بر پایه NBR

اصلاح کننده کوپلیمر اکریلونیتریل بوتادی ان از نوع اصلاح کننده‌های لاستیکی است. در واقع لاستیک نیتریلی با میزان مناسب اکریلونیتریل در نسبت‌های مختلف امان آلیاژ شدن با پی وی سی را دارد. NBR به سه صورت تکه ای، پودر و مایع کاربرد دارد. (نوع مایع در پی وی سی نرم از جمله فرآیندهای اکستروژن- کلندرینگ- پلاستیزول)

از جمله کاربردهای آن می‌توان به شلنگ و واشرهای مقاوم در برابر روغن، نوار نقاله، زیره کفش و برخی عایق‌های الکتریکی اشاره کرد.

نکته: بسته به نسبت مصرف پی وی سیNBR ، ولکانیزه شدن ترکیب و... ترکیب PVC/NBR  می‌توان به عنوان لاستیک اصلاح شده با پی وی سی و یا پی وی سی اصلاح شده با لاستیک در نظر گرفته شود.

  • ویژگی اصلاح کننده NBR

بسته به عوامل مختلفی از جمله  نسبت PVC/NBR ، میزان اکریلونیتریل، اصلاح کننده NBR  می‌تواند سبب ایجاد خواص مختلفی از جمله مقاومت در برابر روغن، استحکام کششی و سفتی می‌شود.

افزایش مقاومت در برابر شرایط آب و هوایی، مقاومت در برابر سایش همچنین افزایش مقاومت در برابر شعله ور شدن و مقاومت الکتریکی بالاتر از جمله ویژگی‌های آن است.

همچنین مقاومت ضربه، مقاومت در برابر ترک و انعطاف پذیری در دمای پایین بهبود می‌یابد.

 NBRممکن است به عنوان یک نرم کننده پلیمری نیز در پی وی سی در نظر گرفته شود. ( به دلیل ماهیت پلیمری از پایداری و عدم مهاجرت خوبی برخوردار است.)

البته باید توجه داشته که ماهیت نرم کنندگی NBR با آنچه به عنوان مفهوم نرم کننده پی وی سی شناخته می‌شود متفاوت است چرا که NBR در سطح مولکولی در پی وی سی پراکنده نمی‌شود. همچنین بر خلاف نرم کننده‌ها سبب کاهش Tg  نمی‌شود. 

گریدهای متداول اصلاح کننده NBR

  • Chemigum NX 775
  • بر پایه EVA

کوپلیمرهای اتیلن-وینیل استات که با نام E/VAC  نیز شناخته می‌شود تحت یک فرآیند پلیمریزاسیون با فشار بالا تولید می‌شود، یکی دیگر از اصلاح کننده‌های پی وی سی است. میزان اصلاح کنندگی EVA  بسته به درصد وینیل استات دارد و در انواع تجاری معمولا شامل ۵۵ تا ۷۰ درصد وینیل استات است.

با افزودن وینیل استات، ساختار بلوری منظم پلی‌اتیلن تغییر می‌کند به طوری که در پلیمرهای با بیش از حدود ۶۰ درصد وزنی وینیل استات، هیچ‌گونه تبلوری مشاهده نمی‌شود.

لازم به ذکر است که علی‌رغم آن که برای دستیابی به خواص چقرمگی مطلوب، سازگاری کامل فاز پراکنده شده با ماتریس چندان مطلوب نمی‌باشد، اما به هر حال دو فاز بایستی از یک سازگاری حداقلی برخوردار باشند تا بتوانند چسبندگی خوب دو فاز را تأمین نمایند.

این حالت می‌تواند با استفاده از کوپلیمرهای با ۴۵ درصد وزنی وینیل استات که دمای انتقال شیشه‌ای حدود ۲۰- درجه سانتی‌گراد و مقدار تبلور کمی دارند، ایجاد شود

نکته: تر پلیمر E/VAC/VC  از سه مونومر اتیلن، وینیل استات و وینیل کلراید حاصل شده که سازگاری بالایی با پی وی سی دارد.

این نوع سبب کاهش مقاومت جوی پی وی سی نمی‌شود و برای کابردهای بیرون منزل هموچون پروفیل در و پنجره و ورق نما مناسب است.

  • بر پایه PUR

پلی یورتان الاستومر از دیگر اصلاح کننده‌های ضربه پی وی سی است

 PURدر گریدهای مناسب سازگاری خوبی با پی وی سی دارد و سبب افزایش مقاومت ضربه- مقاومت در برابر سایش- انعطاف پذیری در دمای پایین می‌شود.

در شکل زیر مقایسه اصلاح کنندههای ضربه پی وی سی نمایش داده شده است.

کلام آخر

همان طور که گفته شد اصلاح کننده ضربه نقش مهمی را در افزایش مقاومت محصولات به ویژه محصولات با پایه پی وی سی ایفا می‌کنند؛ انتخاب نوع آن بستگی به کاربرد و دوز مصرف در محصول پایه دارد که باید با دقت انجام شود.

توجه به میزان مصرف و گریدهای هر کدام از انواع اصلاح کننده‌ها می‌تواند سبب افزایش یا از بین رفتن مقاومت محصولات در برابر ضربه باشد در نهایت باید گفت انتخاب هر کدام از اصلاح کننده‌ها باید با توجه به خواص محصول مورد نظر صورت گیرد.

تهیه و تنظیم: سایت پلینو

منابع: www.elsevier.com ، گروه مشاوران پلینو

 

اصلاح ضربه PVC

 

 

مقایسه CPE  با اکریلیک

 

 

 

اصلاح کننده ضربه پی وی سی

 

 

 

 

 

 

 

ثبت نظر


( نظر خود را درباره این مقاله ثبت نمایید )