سازگارکننده مالئیک انیدرید یک افزودنی پلیمری است که در فرآیند تولید محصولات پلیمری، بهمنظور ایجاد یا بهبود خواص مشخص، به مواد پایه افزوده میشود. این ماده با بهبود برهمکنش بین اجزا، امکان ترکیب مؤثر دو پلیمر ناسازگار یا یک پلیمر و یک فیلر (پرکننده – Filler) را فراهم میکند. در ادامه به بررسی دقیقتر این ماده میپردازیم:
مالئیک انیدرید
مالئیک انیدرید (Maleic Anhydride) برای اولین بار در دهه 1830 تهیه شد. با این حال، تولید تجاری آن تا یک قرن بعد آغاز نشد. در سال 1933، یک شرکت فعال در زمینه مواد شیمیایی، فرآیندی را برای تولید انیدرید مالئیک بر اساس اکسیداسیون بنزن با استفاده از کاتالیزور اکسید وانادیوم بکار برد.
مالئیک انیدرید در دمای اتاق یک جامد کریستالی سفید با بوی تند است، اما در طول فرآیند تولید به صورت مایع یا گاز درمیآید. در ساختار این ماده دو گروه کربونیل اسیدی و یک پیوند دوگانه وجود دارد که آن را برای کاربردهای صنعتی گسترده مفید میسازد.
مالئیک انیدرید به دلیل وجود این پیوندهای اتیلنی و کربونیلی غیراشباع، درجه واکنش پذیری بسیار بالایی را نشان میدهد و میتواند در واکنشهای مختلفی مانند واکنش افزایشی، پلیمریزاسیون، استری شدن، هیدروژناسیون و آمیداسیون شرکت کند. این ماده در مواد شیمیایی حساس مانند غذا، دارو، آفتکش، و… به عنوان یک واسط ضروری، افزودنی بسیار مهمی تلقی میشود.
از کاربردهای ویژه مالئیک انیدرید (MA)، میتوان به استفاده به عنوان سازگارکننده در دو آلیاژ پلیمری امتزاج ناپذیر مانند پلیپروپیلن و نایلون، یا ایجاد سازگاری میان پلیمرهای اولفینی ناقطبی و مواد معدنی یا الیاف قطبی اشاره کرد. البته کاربرد این ماده فقط محدود به دنیای پلیمر نیست و دامنه کاربرد وسیعی دارد ولی میتوان گفت که در حوزه پلیمر، مالئیک انیدرید نقش یک واسط برای کنار هم نگهداشتن مواد غیر مشابه را بازی میکند.
سازگارکننده مالئیکه انیدرید
سازگارکننده مالئیکه به پلیمری (معمولا PP یا PE) گفته میشود که طی فرایند گرافت (Grafting)، مالئیک انیدرید به سطح پلیمر اضافه میشود. اضافه شدن مالئیک به پلیمر، خواص جدیدی را به پلیمر میافزاید و امکان ترکیب آن را با یک پلیمر دیگر یا یک فیلر فراهم میکند. به دلیل همین فرایند گرافتینگ، در بازار سازگارکننده مالئیکه تحت عنوان گِرَفت نیز شناخته میشود (البته این محصول علاوه بر گرفت، تحت عنوان عامل کوپلکننده و عامل اتصال دهنده نیز شناخته میشود).
تولید سازگارکننده مالئیکه پلیاولفینی
یکی از کارآمدترین روشها برای تولید سازگارکنندههای مالئیکه پلی اولفینی، اکستروژن واکنشی است. چالش تولیدکنندگان سازگارکنندههای مالئیکه، دستیابی به تعادل مناسب بین وزن مولکولی و درصد گرافت است. وزن مولکولی پایین به سازگارکننده مالئیکه اجازه نمیدهد که به اندازه کافی با فاز پلیاولفینی برهمکنش داشته باشد و در مقابل وزن مولکولی خیلی بالا نیز ممکن است مانع از قرارگیری سازگار کننده مالئیکه در سطح مشترک شود.
همچنین درصد گرافت پایین ممکن است به سازگارکننده مالئیکه، مکانهای کافی برای اتصال به بخش قطبی را ندهد. درصد گرافتینگ خیلی بالا نیز ممکن است سازگار کننده مالئیکه را بسیار نزدیک به سطح قطبی نگه دارد و اجازه برهمکنش کافی با فاز ناقطبی (ماتریس پلیاولفینی) را ندهد. در نتیجه سازگارکنندههای مالئیکه پلیاولفینی به مالئیکهای گرافت شده بر روی زنجیره به مقدار کافی جهت برهمکنش با بخش قطبی و وزن مولکولی کافی برای درگیر شدن یا کریستالی شدن در پلیمر پایه نیاز دارند.
کاربرد سازگارکننده مالئیکه
استفاده از عوامل سازگارکننده مالئیکه پلیاولفینی برای تقویت خواص مکانیکی کامپوزیتهای پلیمری که دارای ماهیت امتزاجناپذیر هستند، ضروری میباشد. به عنوان مثال پلیاولفین ترکیب شده با الیاف شیشه در صورت عدم استفاده از سازگارکنندههای مالئیکه، خواص مکانیکی ضعیفی از خود نشان میدهد، زیرا در کامپوزیتهای دارای الیاف، چسبندگی ضعیف ممکن است ناشی از پراکندگی ضعیف و ناسازگاری بین الیاف طبیعی آبدوست (قطبی) و پلیمر آبگریز (ناقطبی) باشد.
استحکام ضعیف کامپوزیتهای فاقد سازگار کننده مالئیکه، ناشی از عدم انتقال تنش از ماتریس پلیمری به الیاف حامل بار است. یک معیار مستقیم برای سنجش چسبندگی بین الیاف طبیعی و ترموپلاستیکها، استحکام پیوند است. برهمکنشهای بین گروههای انیدرید عوامل سازگارکننده مالئیکه و گروههای هیدروکسیل الیاف طبیعی میتواند بر مشکل ناسازگاری غلبه کرده و استحکام کششی و خمشی کامپوزیتهای پلیمری را افزایش دهد.
برخی محققان معتقدند که برهمکنش بین سازگارکننده و الیاف ممکن است از نوع کووالانسی باشد. برخی دیگر پیوند بین سطحی گستردهتری را پیشنهاد میکنند که شامل پیوندهای کووالانسی و برخی پیوند ثانویه (مانند پیوند هیدروژنی و نیروهای وان در والس) میباشد.
انواع سازگارکننده
همانطور که گفتیم، سازگارکنندههای مالئیکه برای ترکیب دو پلیمر ناسازگار یا یک پلیمر و یک فیلر کاربرد دارند. بطور کلی سازگارکنندهها به دو دسته کلی تقسیم میشوند: کوپلینگ ایجنت (Coupling Agent) و کامپتیبیلایز (Compatibilizer). ما در مقاله کوپلینگ ایجنت تفاوت این دو دسته را شرح دادهایم ولی به صورت خلاصه، کوپلینگ ایجنت برای ترکیب یک پلیمر و یک فیلر کاربرد دارد، در حالی که کامپتیبیلایز برای ترکیب دو پلیمر ناسازگار. این دو مفهوم در خیلی از مواقع به اشتباه یکسان در نظر گرفته میشوند، در حالی که با وجود شباهت در عملکرد، در مفهوم متفاوت هستند.
خرید سازگارکننده مالئیکه
آریا پلیمر تولیدکننده انواع سازگارکنندههای مالئیکه از جمله سازگارکنندههای ABS، PE، PP و… است. در صفحه سازگارکنندهها، میتوانید فهرست محصولات، کاربردها و اطلاعات فنی مربوط به هر یک را مشاهده کنید. همچنین برای مشاوره فنی، استعلام قیمت، درخواست نمونه و خرید، با استفاده از راههای ارتباطی موجود در صفحه تماس، با ما در ارتباط باشید.
