بررسی مقایسه‌ای تاثیر سازگارکننده‌های مختلف در کامپاندهای با خاصیت تأخیردهنده شعله (بخش دوم)
کامپاندهای پلیمری حاوی ترکیبات تأخیرانداز شعله، آمیزه‌هایی هستند که به‌عنوان جایگزینی برای کابل‌های PVC، در پوشش‌های کابل با ولتاژ پایین مورد استفاده قرار می‌گیرند [1]. مهم‌ترین ویژگی مثبت این آمیزه‌ها آن است که در کنار خاصیت به تأخیر انداختن شعله، در هنگام مشتعل شدن، دود و مشتقاوت گازی سمی کمتری را وارد جو می‌کنند [2].
از آنجایی که افزودنی‌های مورد استفاده در این قبیل کابل‌ها عمدتاً ترکیباتی معدنی و قطبی نظیر منیزیم هیدروکسید و آلومینیم تری هیدرات و یا منیزیم دی هیدرات و… هستند، زمانی که با فاز پلیمری نظیر پلی‌اولفین‌ها ترکیب می‌شوند، به‌دلیل عدم سازگاری کافی با ماتریس مورد نظر، کامپاند مذکور دچار پدیده جدایش فازی شده و با افزایش شدید ویسکوزیته مذاب و در ادامه آمپر کشیدن دستگاه، عملاً تولید چنین کامپاندهایی را با چالش‌های اساسی روبرو می‌سازد.
تمامی این عوامل در کنار یکدیگر باعث تولید نمونه‌ای با خواص کیفی و فرآیندی ضعیف خواهد شد [3]. در این قبیل کامپاندها استفاده از سازگارکننده‌هایی با بازده عملکردی بالا و مناسب، به‌منظور ایجاد برهم‌کنش کافی در مرز مشترک ماده پلیمری غیرقطبی و ماده معدنی قطبی ضروری است تا با تقویت سطح مشترک فیلر و ماتریس پلیمری از طریق ایجاد مکانیسم‌های شیمیایی مناسب، بهبود خواص رئولوژیکی و فرآیندی حاصل شوند [4]. شکل 1 برخی از کاربردهای ترکیبات تأخیردهنده شعله در آمیزه‌های پلیمری را نشان می‌دهد.
شکل 1. نمونه کابل‌های دارای خاصیت تأخیردهنده شعله
همان‌طور که در مقاله پیشین به بررسی تأثیر سازگارکننده پلی‌اتیلن مالئیکه در کامپاند تأخیرانداز شعله پرداخته شد؛ استفاده از سازگارکننده‌های مناسب در میزان مشخصی می‌تواند تأثیر بسزایی در بهبود خواص آمیزه‌های حاوی ترکیبات معدنی نظیر HFFR داشته باشد. در مقاله حاضر نیز هدف اصلی، بررسی مقایسه‌ای دو نوع سازگارکننده از نوع سازگارکننده‌های مالئیک انیدریدی در سطوح گرفتینگ متفاوت است. برای این منظور خواص آمیزه پلیمری با پایه (EVA/LLDPE/ATH) در حضور 60% وزنی از عامل تأخیردهنده شعله (HFFR) در حضور سازگارکننده‌های مالئیکه با پایه پلی‌اتیلن سبک خطی و با میزان مالئیک متفاوت در سطح گرافتینگ متفاوت (گرفت متوسط در محدوده درصد گرفت 1-0.7 و درصد گرفت بالا در محدوده 1.3-1) مورد بررسی قرار می‌گیرد.
پارامترهای کلیدی جهت مقایسه آمیزه‌های پلیمری با خاصیت تأخیراندازنده شعله
یکی از پارامترهای کلیدی در تولید آمیزه‌های پلیمری با خاصیت تأخیر در میزان اشتعال‌پذیری، بررسی میزان شاخص اکسیژن حدی (LOI) بوده که هرچقدر این پارامتر بزرگ‌تر باشد، نشان‌دهنده عملکرد بالاتر آمیزه در به تأخیر انداختن شعله است. در نمودار شکل 2 این شاخص برای آمیزه مورد نظر و در حضور سازگارکننده با پایه LLDPE-g-MA در سطوح مختلف گرفتینگ مورد بررسی قرار گرفته است.
شکل 2. مقایسه شاخص LOI آمیزه EVA/LLLDPE/ATH در حضور دو نمونه سازگارکننده با میزان گرفت متفاوت [5]
پارامتر دیگری که به‌منظور مقایسه خواص آمیزه‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرد، تست MFI بوده که در مورد دو نمونه، نتایج در شکل شماره 3 آورده شده است. همان‌طور که از نتایج مشخص است استفاده از سازگارکننده با میزان گرفتینگ بالاتر، منجر به تولید نمونه‌ای با میزان MFI بالاتر می‌شود.
شکل 3. مقایسه تغییرات میزان MFI آمیزه EVA/LLDPE/ATH در حضور دو نمونه سازگارکننده با میزان گرفت متفاوت [5]
پارامتر مهم دیگری که بایستی در مورد آمیزه‌های پلیمری مورد بررسی قرار گیرد، بررسی خواص مکانیکی آمیزه شامل ازدیاد طول در نقطه شکست و استحکام کششی است. در نمودارهای 4 و 5 میزان استحکام کششی و ازدیاد طول در نقطه شکست آمیزه‌ها در حضور سازگارکننده‌های مالئیکه با میزان گرفتینگ متفاوت آورده شده است.
شکل 4. مقایسه تغییرات میزان استحکام کششی آمیزه EVA/LLDPE/ATH در حضور دو نمونه سازگارکننده با میزان گرفت متفاوت [5]
شکل 5. مقایسه تغییرات میزان ازدیاد طول در نقطه شکست آمیزه EVA/LLDPE/ATH در حضور دو نمونه سازگارکننده با میزان گرفت متفاوت [5]
در اغلب آمیزه‌های پلیمری هرچقدر درصد گرفتینگ گروه‌های عاملی واکنش دهنده موجود در سازگارکننده با پلیمرها بیشتر باشد، توانایی این نوع سازگارکننده جهت برقراری برهم‌کنش کافی میان ذرات فیلر (المان قطبی) با ماتریس پلیمری (المان غیرقطبی) بیشتر است. همان‌طور که در نمودار های 4 و 5 مشاهده می‌شود، با افزایش سطح گرفتینگ از متوسط به زیاد، خواص مکانیکی آمیزه‌ها نیز با افزایش قابل توجهی همراه است. البته طبق نمودارهای فوق، واضح است که این بهبود در خواص مکانیکی آمیزه با افزایش هم‌زمان میزان سطح MFI آنها نیز همراه است که این افزایش MFI ناشی از حضور گروه‌های عاملی نظیر مالئیک در آمیزه و نیز کاهش ویسکوزیته مذاب آمیزه‌ها است.
از بررسی نتایج واضح است که استفاده از سازگارکننده با درصد گرفت بالاتر، منجر به افزایش استحکام کششی در سطح بالاتری شده و همچنین میزان MFI آن افزایش بیشتری داشته است. بهبود خواص مکانیکی نظیر استحکام کششی نشانی از تقویت بهتر مرز مشترک افزودنی و ماتریس پلیمری است که موجب کاهش تنش بین سطحی و افزایش چسبندگی بین فازی میان افزودنی تأخیردهنده شعله و ماتریس پلیمری می‌شود.
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
