افزودنی های پلیمر - بخش اول ,

این مواد برای تصحیح خواص فرآورده‌های پلیمری به کار می‌روند، خواص پلیمرها را می‌توان با افزودنی های مناسب به میزان قابل ملاحظه ای تغییر داد. شاید شناخته شده ترین نمونه این مورد در صنعت لاستیک باشد که با تغییر افزودنیها می‌توان محصولاتی متنوع مانند :تایر، جعبه باتری، نوارهای کشسان و پا کن و... تولید کرد. دسترسی به چنین تنوعی در بین مواد پلاستیکی امکات پذیر است.

در مواردی از یک افزودنی مانند برخی ضد اکسنده ها در بسیاری از پلیمرها برای طیف وسیعی از کاربرد نهایی استفاده گردد. در موارد دیگر ممکن است یک افزودنی برای یک پلیمر معین و برای یک کاربرد نهایی خاص در نظر گرفته شود.

تقسیم فیزیکی افزودنی ها به چهار گروه انجام می‌شود : جامدات، لاستیکها، مایعات و گازها. که مورد آخر در ساخت پلیمرهای سلولی استفاده می‌شود. از نظر عملکرد افزودنیها با گرو ههای بیشتری روبه رو هستیم که در زیر به برخی از مهمترین آنها اشاره می‌کنیم :

• پر کننده ها (Filler)
• نرم کننده ها
• تاخیر دهنده هاي اشتعال(Flame Retardant)
• پایدار کننده های حرارتی (Stabilizer)
• عوامل ضد الکتریسیته ساکن(Antistatic agents)
• عوامل پف زا(Blowing agents)
• روان سازها
• مستربچ (رنگ)
• عوامل شبکه ای کننده
• افزودنی های ضد مه (or Defog  Anti fog)
• افزودنیهای مقاوم در برابر اشعه ماورابنفش  (Anti UV)
• و ......

در حالت کلی افزودنیها می‌بایست از مشخصات زیر برخوردار باشند مگر آن که به دلیل عملکردشان از چنین نیازهایی منتفی باشند :

• باید از عملکرد موثر برخوردار باشند.
• باید تحت شرایط فرایند پایدار باشند.
• باید تحت شرایط کارکرد پایدار باشند.
• نباید مهاجرت به سطح یا روآیی داشته باشند.
• باید غیر سمی باشند و طعم و بوی خاصی به مواد ندهند.
• نباید به شکل معکوس خواص پلیمر رت تحت تاثیر قرار دهند.

اغلب نیازهای بالا خود گویا می‌باشند ولی در مورد پدیده مهاجرت به سطح باید قدری بحث کرد. مهاجرت یک افزودنی به داخل ماده مجاور هنگامی اتفاق می‌افتد که افزودنی در پلیمری که در آن قرار دارد و در مجاورت یک مایع یا جامد می‌تواند تا اندازه ای انحلال پذیر باشد. چنین پدیده ای باعث رنگی شدن یا آلوده شدن ماده مجاور می‌شود. وقتی شرایط به وجود آورنده مهاجرت مهیا باشد، سرعت آن تحت پوشش قوانین نفوذ خواهد بود.

بنابراین به اندازه منافذ در پلیمر و به اندازه مولکولهایذنفوذ کننده و به غلظت این مولکولها در پلیمر بستگی خواهد داشت. تعجب آور نخواهد بود اگر مهاجرت در بالاتر از Tg پلیمرها (و نقطه Tm، اگر پلیمر بلورین باشد) به مراتب بیشتر از زیر نقطه Tg آنها اتفاق بیفتد. به منظور کاهش این اثر جایگزینی مولکولهای کوچکی که گرایش به مهاجرت دارند با مولکولهای بزرگتر با ساختار مشابه کاملا عملی است.

مهاجرت به سطح یا روآیی یک پدیده جدی است ولی در این مورد هم مسئله انحلال پذیری مطرح است. این پدیده وقتی اتفاق می‌افتد که یک افزودنی در دمای فرایند در پلیمر به طور کامل حل شده باشد ولی در دمای محیط از انحلال پذیری جزیی برخوردار باشد. در نتیجه مقداری از افزودنی به محض سرد شدن از حالت محلول در آمده و مقداری از آن در روی سطح توده پلیمر جمع می‌شود.اگر افزودنی در دمای فرایند به شکل جزیی حل شده باشد، ماده باقیمانده هسته هایی را تشکیل می‌دهد که اطراف آن مولکولهای افزودنی از حالت محلول در آمده و می‌توانند جمع شوند، بدین ترتیب افزودنی به مراتب کمتری به روی سطح خواهد آمد. همچنین امکان اینکه افزودنی دیگری در هر دو مورد بالا تشکیل هسته های مناسب دهد نیز وجود دارد. در صورتی که افزودنی به طور کامل در دمای فرایند حل ناپذیر و یا به طور کامل در دمای محیط حل پذیر باشد مهاجرت به سطح یا روآیی اتفاق نخواهد افتاد. خاطر نشان می‌شود که مسئله انحلال پذیری نباید تنها در خود پلیمر بلکه در کل آمیزه پلیمری به عنوان مثال شامل نرم کننده ها و روان کننده ها در نظر گرفته شود.

در قسمت های بعدی شرحی از کارایی هر کدام از افزودنی ها و خواص نهایی پلیمر را به آن اشاره خواهیم نمود.

منبع: شبکه ملی آموزش صنعت پلیمر