بررسی تاثیر نوع سازگارکننده در آمیزه‌های شامل ترکیبات تاخیردهنده شعله

همان طور که در مقالات پیشین توضیح داده شد استفاده از  کامپاندهای حاوی ترکیبات تاخیردهنده شعله (HFFR)  (آمیزه‌های تاخیردهنده شعله) به دلایل مختلفی از قبیل تولید دود کمتر، عدم انتشار گازهای خورنده، خواص دی الکتریک بسیار خوب و هم چنین امکان بازیافت مجدد در کاربردهای مختلفی نظیر کابل های برق و… مورد استفاده قرار می گیرند[1]. یکی از معایب اصلی این دسته از مواد، عدم سازگاری کافی آن ها  با پایه های پلیمری مختلف نظیر پلی اولفین هاست که البته این مشکل را می توان به کمک استفاده از سازگارکننده های مناسب و در میزان مشخص بهبود داد[2].

با توجه به تنوع بالای سازگارکننده های پلیمری موجود یکی از نکاتی که همواره بایستی در انتخاب این دسته از مواد مورد توجه قرار گیرد نوع سازگارکننده  مصرفی می باشد.

شکل (1)- کاربرد کامپاندهای پلیمری حاوی ترکیبات تاخیردهنده شعله مورد استفاده در کابل­های برق.

در این مقاله نیز به منظور بررسی تاثیر سازگارکننده های مناسب تاثیر دو نوع سازگارکننده متفاوت شامل سازگارکننده مالئیکه و سازگارکننده ترپلیمر آکریلاتی در میزان مشخص (5 درصد وزنی) مورد بحث واقع شده است.  به طور کلی سازگارکننده ­های مورد استفاده در صنعت فراورش پلیمرها شامل انواع سازگارکننده های تولیدی در فرایندهای اکستروژن واکنشی و یا راکتورهای مختلف پلیمریزاسیون می باشد که البته انتخاب نوع مناسب سازگارکننده­ ها بستگی به فرایند تولیدکامپاند، نوع آمیزه و خواص مد نظر دارد. از آنجایی که بررسی خواص آمیزه  پلیمری با خاصیت دهندگی تاخیر شعله مطرح است در اینجا نیز تاثیر دو نوع سازگارکننده مذکور مورد بحث واقع شده است. شکل (2) ساختار دو نوع سازگارکننده مالئیکه و ترپلیمر آکریلاتی را نشان می دهد.

شکل  2-  a ) سازگارکننده ترپلیمر اتیلن- اکریلات – مالئیک انیدرید  b) سازگارکننده پایه پلی اتیلن گرفت شده با مالئیک انیدرید[3].

شکل (3 الی 6)  تغییرات شاخص جریان مذاب  و خواص مکانیکی را در یکی از آمیزه های پلیمری رایج در تولید کابل ­های برق با فرمولاسیون EVA/LLDPE/ATH و در حضور مقادیر ثابتی از دو نوع سازگارکننده مالئیکه و ترپلیمر (5 درصد وزنی از سازگارکننده‌های LLDPE-g-MA و ترپلیمر Ethylene/Acrylate/MA ) را نشان می‌دهد. همان­طور که در این مجموعه شکل ­ها نیز مشاهده می‌شود حضور سازگارکننده ها  منجر به افزایش خواص مکانیکی شده است که البته این بهبود خواص در حضور سازگارکننده مالئیکه در سطح بالاتری رخ داده است.  به طوری کلی مکانیسم سازگارکننده های پلیمری بدین شکل است  که  در یک آمیزه پلیمری، بخش آلی  آن با پلیمر ترکیب شده و واکنش می‌دهد و بخش قطبی سازگارکننده نیز با گروه‌های هیدروکسیل روی سطح ماده تاخیر دهنده شعله مانند ATH واکنش می‌دهد و این فرایند با بهبود چسبندگی بین اجزا، منجر به افزایش استحکام کششی و ازدیاد طول آمیزه پلیمری می­­ گردد.

شکل(3)- مقایسه میزان MFI  آمیزه EVA/LLDPE/ATH در حضور دو نوع سازگارکننده مالئیکه و ترپلیمر به میزان5%  [4].

استفاده از سازگارکننده ترپلیمر آکریلاتی  در مقایسه با سازگارکننده مالئیکه باعث افزایش بیش تری در میزان  MFI آمیزه می گردد که دلیل این امر ناشی از افت بیشتر ویسکوزیته آمیزه در حضور گروه های آکریلاتی موجود در سازگارکننده به نسبت گروه های مالئیک انیدریدی موجود در ساختار آن می باشد.

شکل (4)- مقایسه استحکام کششی آمیزه  EVA/LLDPE/ATHدر حضور دو نوع سازگارکننده مالئیکه و ترپلیمر به میزان 5%[4].

شکل (5)- مقایسه میزان ازدیاد طول در نقطه شکست آمیزه EVA/LLDPE/ATH  در حضور دو نوع سازگارکننده مالئیکه و ترپلیمر به میزان 5% [4].

همانطور که از نمودارهای فوق دیده می شود استفاده از هر دونوع سازگارکننده باعث بهبود خواص مکانیکی آمیزه نظیر استحکام کششی، ازدیاد طول در نقطه شکست می گردد و با توجه به بازده بالاتر گرفت مالئیکه در آمیزه پلیمری مورد نظر مشاهده می شود که میزان بهبود خواص مکانیکی بالاتری با استفاده از سازگارکننده LLDPE-g-MA حاصل شده است.

شکل (6)- بررسی شاخص اکسیژن حدی (LOI) آمیزه EVA/LLDPE/ATH در حضور مقدار ثابتی از دو نوع سازگارکننده [4].

همانطور که مشخص است میزان شاخص اکسیژن حدی (LOI) نیز در حضور سازگارکننده مالئیکه افزایش بیشتری داشته و در نتیجه قابلیت اشتعال آمیزه پلیمری با استفاده از این نوع سازگارکننده تا حد زیادی کاهش می یابد.

شرکت آریا پلیمر پیشگام محصول سازگارکننده مخصوص کامپاندهای ضد شعله خود را تحت عنوان کد Aria couple 1196 ارائه نموده است، لطفا جهت کسب اطلاعات بیشتر در خصوص این محصول و سایر محصولات مرتبط با همکاران واحد بازرگانی شرکت آریا پلیمر تماس حاصل فرمایید.

نویسنده: علی مُشک ریز

منابع: