نرم کننده پی وی سی

نرم کننده پلاستیک عموما مایعات آلی بی رنگ و غیر فراری هستند که به منظور افزایش انعطاف پذیری پلاستیک به آن اضافه می‌شوند. نرم کننده‌ها عموما شامل ترکیباتی چون بنزوآت-فتالات-ترفتالات-آدیپات-سباسات- تری ملیتات-آزلات و سیترات هستند.(

citrates, benzoates, ortho-phthalates, terephthalates, adipates, azelates, sebacates, trimellitates

نرم کننده‌ها مهم ترین و پر مصرف ترین افزودنی مورد استفاده در صنایع پلاستیک هستند. تخمین زده شده در حدود 30 درصد از کل حجم افزودنی پلاستیک تولید شده در جهان نرم کننده هستند.  بیشتر حجم نرم کننده تولید شده در صنایع پی وی سی مورد استفاده قرار می‌گیرد. به طور کلی نرم کننده چهار خاصیت اصلی را در پلیمر تغییر می‌دهد.

کاهش دمای انتقال شیشه ای یا tg

2-کاهش ویسکوزیته پلیمر مذاب

3-کاهش دمای مذاب

4-کاهش مدول الاستیک محصول نهایی

نرم کننده‌ها عمدتا برای تولید پی وی سی و تولید قطعات پی وی سی نرم از جمله سیم و کابل، کفپوش، شلنگ، فیلم نرم، قطعات پلاستیزول ( ازجمله قطعات داخل خودرو) و... مورد استفاده قرار می‌گیرند. از نظر دسته بندی شیمیایی می‌توان نرم کننده‌ها را به دو گروه نرم کننده مونومری و پلیمری تقسیم بندی کرد.

در جدول زیر کاربرد انواع نرم کننده در پلیمرهای متداول نشان داده شده است.

کاربرد نرم کننده‌ها در پلیمرهای متداول

نرم کننده پی وی سی پایه فتالات (phthalate plasticizers)

نرم کننده‌های فتالات در واقع از استری شدن فتالیک اسید یا فتالیک انیدرید حاصل می‌شوند. این نوع نرم کننده‌ها پر مصرف ترین نرم کننده موجود در بازار هستند که خود به دو دسته عمده تقسیم بندی می‌شوند.1- فتالات با وزن مولکولی پایین( Low molecular weight ortho-phthalate) که به فتالا سبک معروف هستند و متداول ترین آنها روغنDOP  می‌باشد  فتالات با وزن مولکلولی بالا (High molecular weight ortho-phthalates) که به فتالات سنگین معروف است. مهم ترین فتالات‌های سنگین نرم کننده DINP  و DIDP  می‌باشد. فتالات‌های سبک ازران ترین نوع نرم کننده‌ها می‌باشند و از سازگاری و خواص خوبی نیز برخوردارند با این وجود به علت سمی بودن این مواد، مصرف آنها در قطعات بهداشتی منع شده است. امروزه از نرم کننده‌های پلیمری نرم کننده DOTP  و ... به عنوان جایگزین نرم کننده DOP  استفاده می‌شود.

نرم کننده پی وی سی بر پایه آدیپات (adipate plasticizers)

این نوع نرم کننده سبب افزایش انعطاف پذیری پی وی سی در دمای پایین می‌شود. این نوع نرم کننده‌ها سازگاری کمتری با پی وی سی داشته و در مقایسه با نرم کننده فتالاتی فراریت بیشتری دارند. از نظر شیمیایی آدیپک اسید یک دی کربوکلسیلیک اسید با طول زنجیره ده کربنی بوده که با الکل مناسب تبدیل به استر می‌شود. مهم ترین نرم کننده آدیپات مورد استفاده در صنعت روغن DOA  می‌باشد.  این نرم کننده‌ها معمولا به صورت ترکیبی با نرم کننده پایه فتالات استفاده می‌شوند. همچنین برخی نرم کننده‌های پلیمری از واکنش آدپیک اسید و دی ال حاصل شده که در واقع در دسته بندی نرم کننده نوع پلی استر قرار می‌گیرند. قیمت نرم کننده آدیپات معمولا 50 درصد گران تر از DOP  است.

نرم کننده پی وی سی تری ملیتات (trimellitate plasticize)

نرم کننده تری ملیتات یک استر از تری کربوکسیلیک بنزن ((benzene-1,2,4-tricarboxylic acid) می‌باشد. در واقع بر خلاف دو نرم کننده دیگر ( فتالات و آدیپات) این نوع نرم کننده‌ها دارای سه گروه استری در ساختار خود هستند. این نرم کننده برای از سازگاری بالا و مقاومت بالا در برابر مهاجرت از پی وی سی برخوردار بوده و برای کاربردهایی همچون سیم و کابل دما بالا، قطعات داخلی خودرو و گسکت کاربرد دارد. مهم ترین نرم کننده پایه تری ملیتات مورد استفاده در صنعت، روغن TOTM  می‌باشد. قیمت این نرم کننده از روغن DOP  و روغن DOA  بیشتر است.

نرم کننده پی وی سی بر پایه تر فتالات (terephthalate plasticizers)

مهم ترین نرم کننده این گروه نرم کننده DOTP  می‌باشد. نرم کننده کننده DOTP  یا دی-2-اتیل هگزیل فتالات به علت قیمت پایین به عنوان یکی از اصلی ترین جایگزین‌های روغن DOP  بشمار می‌آید. طول زنجیر در نرم کننده تر فتالات از اهمیت بالایی برخودار است.در صورتی که طول کربن از یک مقدار کمتر باشد، سبب افزایش فراریت و در صورتی که از مقدار مشخصی بیشتر باشد، سبب ناسازگاری با پی وی سی می‌شود. به طورکلی نرم کننده پایه ترفتالات، سازگاری کمتری از نرم کننده‌های پایه فتالات دارند اما این نرم کننده‌ها از انعطاف پذیری خوبی در دمای پایین برخوردار هستند. نرم کننده DOTP  را می‌توان با استفاده از بازیافت بطری‌های آب معدنی که از جنس پلاستیک PET  هستند، قابل تولید است.

نرم کننده پی وی سی جهت کاربردهای مقاوم در برابر شعله

سه نرم کننده متداول پی وی سی، روغن DOP، روغن DOA  و روغن TOTM  از نظر مقاومت در برای شعله (Flame retardancy) ضعیف می‌باشند. لذا برای کاربردهایی که نیاز به مقاومت شعله بالایی دارند از نرم کننده مقاوم در برابر شعله استفاده می‌شو. مهم ترین نرم کننده مقاوم در برابر شعله نرم کننده پایه فسفات می‌باشند. نرم کننده پایه فسفات علاوه بر خواص نرم کنندگی سبب افزایش مقاومت UV  پلیمر نیز شده و مقاومت آب و هوایی آن را افزایش می‌دهند. از جمله مهم ترین نرم کننده پایه فسفات تری آریل و دی آریل فسفات‌ها می‌باشند. تری آریل‌ها خواص ضعیفی برای نرم کنندگی در دمای پایین دارند. در مقابل دی آریل فسفات‌ها نرم کنندگی خوبی در دمای پایین داشته ولی فراریت نسبتا بیشتری دارند. علاوه بر نرم کننده پایه فسفات نرم کننده پارافین کلره  ( با 30 تا 70 درصد کلر) نیز به عنوان یک نرم کننده کمکی خواص ضد شعله خوبی دارد.( این ماده با وجود پایداری شیمیایی خوب از پایداری حرارتی پایینی بخوردار است.

نرم کننده با پایه روغن طبیعی

از معروف ترین نرم کننده‌ها با پایه روغن طبیعی، روغن سویا اپوکسید یا ESBO  می‌باشد. این مواد با وجود خواص نرم کنندگی خوب در حال حاضر به تنهایی در پی وی سی کاربرد نداشته و در کنار نرم کننده‌هایی چون روغن DOP و نرم کننده DOA  کاربرد دارند. از دیگر روغن‌های قابل استفاده به عنوان نرم کننده پی وی سی می‌توان به روغن کرچک، روغن بزرک، روغن پالم و موارد دیگر اشاره کرد. روغن‌های طبیعی از جمله روغن سویا اپوکسید شده علاوه بر خواص نرم کنندگی دارای خواص دیگری چون کمک پایدارکننده حرارتی نیز بوده و با توجه به قیمت پایین آن ( در محدوده قیمت روغن DOP ) استفاده این ماده در اغلب فرمولاسیون سخت و نیمه سخت توصیه شده است.

سایر نرم کننده‌های مورد استفاده در صنایع پلیمری 

از دیگر نرم کننده‌ه می‌توان به ترکیبات سیترات (این نرم کننده در واقع استر حاصل از واکنش سه مول الکل با سیتریک اسید می‌باشد.) ترکیبات بنزوآت و همچنین انواع مختلف نرم کننده پلیمری و پلی استری اشاره کرد.