آنتی اکسیدان های پلی پروپیلن
فرآیند شکل دهی پلی پروپیلن در گستره حرارتی (۲۲۰ – ۲۸۰ ˚C) انجام می گیرد، این پلیمر تحت چنین شرایطی اگر در مقابل حرارت پایدار نشود در اثر ترکیب با اکسیژن، تخریب می گردد.
حضورآنتی اکسیدانهای پلی پروپیلن در تمام فرمولاسیونهای پلی پروپیلن الزامی است و باید در نظر داشت که انتخاب صحیح این جزء از فرمول پارامتر بسیار مهمی در موفقیت و کارآیی قطعه های است که بر مبنای این فرمول بندی ساخته خواهد شد.
یکی از آثار مهم نشان دهنده پدیده تخریب این پلاستیک، به صورت بالا رفتن شاخص جریان مذاب آن پدیدار می شود که مبنای آن سرعت شکسته شدن زنجیر، کاهش جرم ملکولی، ایجاد اتصالات عرضی و به تبع شکننده شدن پلاستیک و افزایش شاخص جریان مذاب این پلیمر است .
سیستمهای پایدارکننده PPکه برای مقاوم حرارتی نمودن آن در برابر گرما برای دراز مدت مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از :
۱ - استئارات کلسیم یا روی، که مخلوط این دو ترکیب باهم میتوانند اثر [۲] Synergistic یا نیروزایی روی یکدیگر داشته باشند.
۲ - ۲ و۶ دی- ترشیری، بیوتیل- پارا -کرزول (Butylated hydroxyl toluene) که با علامت اختصاری BHT بسیار شهرت دارد.
۳ - فسفیت ها و فسفونیت ها شامل:
۴ - tetrakis-(2,4-di-tert. butyl phenol)-4,4́-biphenylene diphosphonite
۵ - distearyl-penta erythrityl-diphosphite
۶ - tris-(nonyl phenyl)- distearyl-penta erythrityl-diphosphite
۷ - tris-(2,4-di-tert. butyl phenyl)-phosphite
۸ - bis-(2,4-di-tert. butyl phenyl)-penta erythrityl phosphite-diphosphite
تجربه نشان می دهد یکی از بهترین آنتی اکسیدانهای پلی پروپیلن که نتایج بسیار خوب و پایداری فرآیندی خیلی عالی از خود به نمایش می گذارد و به تنهایی نیز می تواند به آمیزه افزوده شود، به گروه فنل آلکانها تعلق دارد و نام تجارتی آن Topanol CA است:
tris-(2-methyl-4 hydroxy-5-tert. buthyl phenyl)-butane.
این آنتی اکسیدانهای پلی پروپیلن به طور معمول در غلظتهای (۰٫۰۵ – ۰٫۲۵)% به آمیزه پلی پروپیلن افزوده می شوند.
اثر و کارآیی هر پایدارکنندهای را بر روی آمیزه، میتوان از روی اکسترودهای متعدد آن تعیین کرد، به این صورت که شاخص جریان مذاب MFI هر نمونه را پس از هر اکسترود اندازه گیری می نمود.
شایان ذکر است که در آمیزه پلی پروپیلنهای تجارتی در بسیاری از اوقات از ترکیبات فسفر، همراه با پایدارکننده های فنولی استری(sterically hindered phenol) استفاده می کنند.
پایدارکننده های حرارتی[۱] که پلی پروپیلن را برای دراز مدت پایدار می کنند:
در دماهای بالا و در مجاورت با هوا، PP خالص به صورت پودر اکسید شده تجزیه می شود، در این ارتباط چند پارامتر وجود دارد که پایدار کنندگی پلی پروپیلن از آنها متابعت می کند:
۱ - نوع پایدارکننده
۲ - غلظت پایدارکننده
۳ - ضخامت نمونه
۴ - دمای محیط عملکرد قطعه
مهمترین پایدار کننده های حرارتی پلی پروپیلن ترکیبات فنل هایی هستند که در جرم ملکولی های متوسط (۳۰۰ – ۶۰۰)
خصوصاً جرم ملکولی های بالا (۶۰۰ – ۱۲۰۰ gr/mol) تولید می شوند و به مقدار زیاد مورد استفاده قرار می گیرند، این مواد با تیواترها اثر نیروزایی[۲] دارند.
از این گروه از مواد، سه پایدار کننده مهم حرارتی DLTDP ، DSTDP و یا DODDS را می توان نام برد که دوتا از آنها به مجموعهی ترکیبات فنلی وابسته هستند:
۱ - dilauryl thio dipropionate
۲ - distearyl thio dipropionate
۳ - dioctadecyl disulfide
غلظت آنتی اکسیدانهای پلی پروپیلن در گستره وزنی (۰٫۰۶ – ۰٫۶)% متغییر می باشد.
پایدارکننده های نوری[۳] پروپیلن:
نور و اکسیژن باعث انجام واکنش تخریب در پلاستیکها می شوند، این واکنش شیمیایی نه تنها از نظر ظاهری روی آنها اثر می کند بلکه روی خواصّ فیزیکی و مکانیکی آنها نیز اثرات مخرّب و زیان آوری را به وجود می آورد.
جلوگیری از واکنشهای تخریب، از نظر فنی و اقتصادی از اهمیّت بسیار زیادی برخوردار است.
پایدارکننده های نوری ترکیباتی شیمیایی هستند که از طریق فیزیکی و شیمیایی در واکنشهای منجر به تخریب نوری دخالت میکنند و از بروز این پدیده در زمانهای کوتاه جلوگیری می کنند.
علی رغم آنکه کربن بلاک و برخی از رنگه های دیگر توانایی دارند پلاستیکها را از خطر تخریب نوری حفظ کنند اما ترکیبات آلی و اُرگانو متالیک دیگری وجود دارند که هیچگونه تداخلی در رنگ اصلی پلاستیک ایجاد نمی کنند.
چهار گروه اصلی بسیار مهم پایدارکننده های نوری وجود دارند که عبارتند از:
۱ - ۲-hydroxybenzophenons
۲ - ۲-hydroxyphenyl beonzotriazoles
۳ - Hindered amines
۴ - Organic nickel compounds
پلی پروپیلن در مقابل تابش نور فرابنفش بسیار حساس و آسیب پذیر است، و این ضعف برای هر کاربردی از این پلاستیک باید به دقت در نظر گرفته شود. نه تنها قطعاتی که در فضای آزاد قرار میگیرند باید در مقابل اشعه ی فرابنفش پایدا شوند بلکه قطعاتی که در داخل اتاق و محیطهای بسته نیز واقع میگردند هم از این نظر باید تقویت شوند.
پایداری اندک قطعات ساخته شده از پلی پروپیلن که در برابر اشعه ی فرابنفش تقویت نشده اند، اگر در معرض تابش نور خورشید قرار گیرد، تخریب نوری خود را به صورت کاهش جلای ظاهری، ایجاد ترکهای ریز در سطح قطعه و افت شدید خواصّ مکانیکی قطعه، نمایان می سازد.
در پایداری نوری پلی پروپیلن چند عامل مهم هستند که از آن میان می توان به ضخامت نمونه، درجه کریستالی، رنگ آمیزی، وجود پرکننده و عامل تقویت کننده، حضور آنتی اکسیدانهای پلی پروپیلن و غیره را میتوان نام برد.
برای عملکرد مطمئن و طولانی یک قطعه از جنس پلی پروپیلن در برابر نور خورشید و درجه حرارت نسبتاً بالا، معمولاً از خاصیّت نیروزایی (Synergism) مخلوطی از یک آنتی اکسیدان مانع شکست زنجیر، و یک آنتی اکسیدان تجزیه گر پراکسید، به آمیزه پلاستیک اضافه می کنند مانند مخلوطی از فنلهای الکانی و دیلائوریل تیو دیپروپیونات.
مهمترین پایدارکنندههای نوری که پلاستیک پلی پروپیلن را در مقابل اشعهی فرابنفش مقاوم می سازند عبارتند از:
۱ - AO-I = pentaerythrityl tetrakis-[3-(3,5-di-tert. butyl-4´ hydroxy phenyl)-propionate]
۲ - AO-II = Calcium (3,5-di-tert. butyl-4 hydroxy benzyl)-monoethyl-phosphonate]
۳ - Ph-I = tris- (2,4-di-tert. butyl phenyl)-phosphite.
۴ - UVA-I = 2- (2´- hydroxy-3´,۵´-di-tert. butyl phenyl)-5-chloro-benzotriazole.
۵ - UVA-II = 2- (2´- hydroxy-3´-tert. butyl-5´-methyl phenyl)-5-chloro-benzotriazole.
۶ - UVA-III = 2- hydroxy-4-n- octoxybenzophenone.
۷ - Ni-II = n-butylamine-nickel-2,2´-thio-bis-(4-tert. octyl phenolate).
۸ - Bz-I = 3,5-di-tert. butyl-4 hydroxy benzoic acid-2´,۴´- di-tert. butyl phenyl-ester.
۹ - HALS-I = bis-2,2,6,6- tetramethyl-4-piperidyl sebacate.
۱۰ - HALS-II = Poly-(N-β- hydroxy ethyl-2,2,6,6- tetramethyl-4-hydroxy-piperidyl succinate.
۱۱ - HALS-III = Poly-{[6-[1,1,3,3- tetramethyl butyl)-imino]-l,3,5 triazine-2,4-diyl][2-(2.2,6,6 tetramethyl piperidyl )amine]-hexamethylene-[4-(2,2,6,6- – tetramethyl piperidyl)-imino}.
پایدارکننده های نوری معمولاً با غلظت های بین (۰٫۰۵ – ۲)% مورد استفاده قرار میگیرند، ضمن آنکه حد بالایی این گستره به ندرت کاربری دارد.
کارآیی جاذب نور فرابنفش آمین ممانعت شده HALS-I در انواع پلاستیکهای پلی پروپیلن حتی در مقادیر و غلظت های کم هم بسیار برجسته و چشمگیر است.
به منظور محافظت از پلی پروپیلن در برابر نور فرابنفش خورشید اگر از پایدارکننده UVA-I استفاده شود، میزان (۰٫۳-۰٫۵)% وزنی از این پایدارکننده در آمیزه پلی پروپیلن کافی است.
نوشته: سعید نعمتی
