بررسی تاثیر نوع سازگارکننده در آمیزه‌های شامل ترکیبات تأخیردهنده شعله (بخش سوم)
همان‌طور که در مقالات پیشین توضیح داده شد، کامپاندهای حاوی ترکیبات تأخیردهنده شعله (HFFR) (آمیزه‌های تأخیردهنده شعله) به‌دلایل مختلفی از قبیل تولید دود کمتر، عدم انتشار گازهای خورنده، خواص دی الکتریک بسیار خوب و همچنین امکان بازیافت مجدد، در کاربردهای مختلفی نظیر کابل‌های برق و… مورد استفاده قرار می‌گیرند [1]. یکی از معایب اصلی این دسته از مواد، عدم سازگاری کافی آنها با پایه‌های پلیمری مختلف نظیر پلی‌اولفین‌هاست که البته این مشکل را می‌توان به کمک استفاده از سازگارکننده‌های مناسب و در میزان مشخص بهبود داد [2].
با توجه به تنوع بالای سازگارکننده‌های پلیمری موجود، یکی از نکاتی که همواره بایستی در انتخاب این دسته از مواد مورد توجه قرار گیرد، نوع سازگارکننده مصرفی است.
شکل 1. کاربرد کامپاندهای پلیمری حاوی ترکیبات تأخیردهنده شعله مورد استفاده در کابل‌های برق
اثرنوع سازگارکننده در ترکیبات تأخیردهنده شعله
در این مقاله نیز به منظور بررسی اثر سازگارکننده‌های مناسب، تأثیر دو نوع سازگارکننده متفاوت شامل سازگارکننده مالئیکه و سازگارکننده ترپلیمر آکریلاتی در میزان مشخص (5 درصد وزنی) مورد بحث واقع شده است. به‌طور کلی سازگارکننده های مورد استفاده در صنعت فراورش پلیمرها شامل انواع سازگارکننده‌های تولیدی در فرآیندهای اکستروژن واکنشی و یا راکتورهای مختلف پلیمریزاسیون است که البته انتخاب نوع مناسب سازگارکننده‌ها بستگی به فرآیند تولید کامپاند، نوع آمیزه و خواص مد نظر دارد. از آنجایی که بررسی خواص آمیزه پلیمری با خاصیت تأخیردهندگی شعله مطرح است، در اینجا نیز تأثیر دو نوع سازگارکننده مذکور مورد بحث واقع شده است. شکل 2 ساختار دو نوع سازگارکننده مالئیکه و ترپلیمر آکریلاتی را نشان می‌دهد.
شکل 2. a) سازگارکننده ترپلیمر اتیلن- اکریلات – مالئیک انیدرید b) سازگارکننده پایه پلی‌اتیلن گرفت‌شده با مالئیک انیدرید [3]
شکل (3 الی 6) تغییرات شاخص جریان مذاب و خواص مکانیکی را در یکی از آمیزه‌های پلیمری رایج در تولید کابل‌های 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 شکل‌ها نیز مشاهده می‌شود، حضور سازگارکننده‌ها منجر به افزایش خواص مکانیکی شده است که البته این بهبود خواص در حضور سازگارکننده مالئیکه در سطح بالاتری رخ داده است. به‌طور کلی مکانیسم سازگارکننده‌های 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 تأخیردهنده شعله مانند ATH واکنش می‌دهد و این فرآیند با بهبود چسبندگی بین اجزا، منجر به افزایش استحکام کششی و ازدیاد طول آمیزه پلیمری می‌شود.
شکل 3. مقایسه میزان MFI آمیزه EVA/LLDPE/ATH در حضور دو نوع سازگارکننده مالئیکه و ترپلیمر به‌میزان 5% [4]
استفاده از سازگارکننده ترپلیمر آکریلاتی در مقایسه با سازگارکننده مالئیکه، باعث افزایش بیشتری در میزان MFI آمیزه می‌شود که دلیل این امر ناشی از افت بیشتر ویسکوزیته آمیزه در حضور گروه‌های آکریلاتی موجود در سازگارکننده به‌نسبت گروه‌های مالئیک انیدریدی موجود در ساختار آن است.
شکل 4. مقایسه استحکام کششی آمیزه EVA/LLDPE/ATH در حضور دو نوع سازگارکننده مالئیکه و ترپلیمر به‌میزان 5% [4]
شکل 5. مقایسه میزان ازدیاد طول در نقطه شکست آمیزه EVA/LLDPE/ATH در حضور دو نوع سازگارکننده مالئیکه و ترپلیمر به‌میزان 5% [4]
همان‌طور که در نمودارهای فوق دیده می‌شود، استفاده از هر دو نوع سازگارکننده باعث بهبود خواص مکانیکی آمیزه نظیر استحکام کششی و ازدیاد طول در نقطه شکست می‌شود و با توجه به بازده بالاتر گرفت مالئیکه در آمیزه پلیمری مورد نظر، مشاهده می‌شود 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 می‌یابد.
شرکت آریا پلیمر پیشگام محصول سازگارکننده مخصوص کامپاندهای ضد شعله خود را تحت عنوان کد Aria Couple 1196 ارائه نموده است، لطفاً 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
