بررسی تأثیر بهبوددهنده‌­های ضربه بر میزان ضربه‌پذیری پلی‌کربنات

    پلی‌کربنات به‌عنوان یک پلیمر مهندسی، سخت‌ترین ماده شفافی است که می‌تواند در طیف وسیعی از صنایع پلیمری متعدد مورد استفاده قرار ‌بگیرد [1]. این پلیمر توسط تجهیزات مختلف فرآیندی نظیر قالب­‌گیری تزریقی و اکستروژن، قابل استفاده است [2]. این پلیمر علاوه‌بر شفافیت، به‌دلیل خاصیت قطبی بودنش، خواص رنگ‌پذیری مناسبی را نیز از خود نشان می­‌دهد. از مهم‌ترین ویژگی­‌های پلی‌کربنات می‌توان به خواصی نظیر مقاومت بالای شیمیایی، مقاومت در برابر ضربه و خراش، مقاومت بالا در شرایط جوی مختلف، خودخاموش‌شوندگی و اشتعال‌ناپذیری و… اشاره کرد. این خواص و سایر ویژگی‌های متمایز پلی‌کربنات نسبت به پلی اولفین‌ها، باعث شده تا این پلیمر جایگاه و کاربرد ویژه‌­ای در صنایع مختلف نظیر حمل و نقل، ساختمان‌سازی، تولید شیشه­‌های ایمنی، تولید قطعات مختلف الکترونیکی و تجهیزات سخت‌افزاری یارانه و لوح­‌های فشرده و… داشته باشد [3].

شکل 1. شفافیت بالای پلی‌کربنات، به‌عنوان یکی از نقاط مثبت آن در تولید قطعات مختلف

    یکی از عمده مشکلات اصلی پلی‌کربنات، پایین بودن میزان استحکام ضربه­ آن، به‌ویژه در گریدهای بازیافتی است؛ چرا که در صنعت به‌دلیل قیمت بالای این پلیمر، معمولاً تمایل به استفاده از گرید بازیافتی ­آن بیشتر است و به‌دلیل پایین بودن خواص مکانیکی این قبیل گریدها، نیاز به استفاده از بهبوددهنده‌­های ضربه مناسب، امری ضروری به‌نظر می­‌رسد [4]. البته این پلیمر در برخی از گریدهای خاص، دارای استحکام ضربه مناسبی است که غالباً دارای میزان شاخص جریان مذاب پایینی بوده و در نتیجه به‌دلیل ایجاد ویسکوزیته مذاب بالا برای تولید برخی قطعات پلیمری، به‌ویژه استفاده از فرآیند تزریق، مناسب نیستند [5]. مناسب­‌ترین روشی که به‌منظور بهبود استحکام ضربه پلی‌کربنات می­‌تواند مورد استفاده قرار بگیرد، به‌کارگیری بهبوددهنده‌­های ضربه مناسب با ساختار هسته-پوسته (Core-Shell) برای این پلیمر است. بهبوددهنده‌­های ضربه مورد استفاده شامل پلیمرهای اصلاح‌شده و برخی افزودنی‌های مناسب است [6]. شایان ذکر است که در برخی منابع، به‌منظور تولید پلی‌کربنات شفاف با میزان ضربه‌پذیری بالا، از فرآیند‌های شیمیایی و پلیمریزاسیون ویژه استفاده می‌شود [7].

شکل 2. برخی از کاربردهای پلی‌کربنات در صنایع مختلف

    چنانچه مکانیسم مورد استفاده به‌منظور بهبود ضربه پلی‌کربنات، با استفاده از روش‌­های چقرمه‌سازی توسط الاستومرها صورت بگیرد (Rubber Toughening mechanism)، بایستی پراکنش قطرات فاز تقویت‌کننده (فاز دیسپرس) در ماتریس پلیمری، آن‌چنان‌که در تصویر ذیل مشاهده می‌شود، از الگوی مورفولوژیکی ماتریس- قطره پیروی کند.

شکل 3. نحوه پراکنش و توزیع یکسان ذرات بهبوددهنده ضربه پراکنده‌شده در ماتریس پلی‌کربنات

شکل 4. نحوه پراکنش و توزیع یکسان ذرات بهبوددهنده ضربه پراکنده‌شده در ماتریس پلی‌کربنات

شکل 5. تصاویر TEM مربوط به پراکنش ذرات بهبوددهنده ضربه در ماتریس PC

  a) نمونه کامپاندشده با 5% بهبوددهنده ضربه. b,c) نمونه‌های تزریق‌شده حاوی 5% بهبوددهنده ضربه.

    همان‌طوری که در تصویر 5 مشاهده می­‌شود، نمونه‌هایی که فرآیند کامپاند آنها با استفاده از دستگاه اکسترودر دوپیچه انجام شده است، اختلاط و توزیع یکسان‌تری به نسبت نمونه تولیدی با دستگاه تزریق داشته است و بالطبع نمونه a  دارای خواص رئولوژیکی و مکانیکی بالاتری است.

بررسی خواص نمونه‌­های پلی­‌کربنات با بهبوددهنده­‌های ضربه مختلف

    به‌منظور بررسی عملی تأثیر بهبوددهنده‌های ضربه در مقادیر مختلف در دماهای پایین و بالا، پلی‌کربنات حاوی مقادیر مختلفی از عامل بهبوددهنده ضربه از 1 تا 11 درصد و در دماهای مختلفی نظیر 25 و 50- مورد بررسی قرار گرفته است.

شکل 6. [8] بررسی تأثیر میزان ضربه‌پذیری پلی‌کربنات در مقادیر مختلف بهبوددهنده ضربه نوع A و B

    در نمودار فوق، میزان ضربه‌پذیری پلی‌کربنات حاوی بهبوددهنده ضربه در نسبت و دماهای مختلف مورد بررسی قرار گرفته شده است. همان‌طور که مشخص است، در دماهای پایین (منفی یا صفر) میزان ضربه‎‌پذیری پلی‌کربنات مقدار کمتری بوده، درحالی‌که در دماهای بالا (مثبت) میزان ضربه‌پذیری آن بالاتر است. افزایش درصد بهبوددهنده ضربه، تأثیر مثبتی بر میزان ضربه‌پذیری PC دارد. این نکته از این منظر حایز اهمیت است که رسیدن به درصد مطلوب ضربه‌پذیری در مقادیر بهینه‌ای رخ می‌­دهد که بعد از این نقطه بهینه، میزان ضربه‌پذیری افزایش چشمگیری دارد.

    شرکت آریا پلیمر پیشگام محصول بهبوددهنده ضربه خود را بر پایه ترموپلاستیک الاستومرهای عامل‌دارشده، خصوصاً جهت استفاده در پلی‌کربنات‌های بازیافتی ارائه نموده است که میزان ضربه‌پذیری پلی‌کربنات بازیافتی با استفاده از گرید Aria Couple 1947 در نمودار زیر مورد بررسی قرار گرفته است.

شکل 7. بررسی ضربه‌پذیری پلی‌کربنات در حضور Aria Couple 1947

    لطفاً جهت کسب اطلاعات بیشتر در خصوص این محصول و سایر محصولات مرتبط، با همکاران واحد بازرگانی شرکت آریا پلیمر تماس حاصل فرمایید.

مراجع

[1]. Allen, G., Morley, D. C. W., & Williams, T. (1973). The impact strength of polycarbonate. Journal of Materials Science, 8(10), 1449-1452.‏

[2].  Elastomer modified polycarbonate compositions of improved impact strength.

[3].US-20080132617-A1 – Impact-resistance-modified Filled Polycarbonate Compositions.

[4]. Zurimendi, J. A., Biddlestone, F., Hay, J. N., & Haward, R. N. (1982). Physical factors affecting the impact strength of polycarbonate. Journal of Materials Science, 17(1), 199-203.‏

[5]. Kunori, T., & Geil, P. H. (1980). Morphology-property relationships in polycarbonate-based blends. II. Tensile and impact strength. Journal of Macromolecular Science, Part B: Physics, 18(1), 135-175.‏

[6]. Cheng, T. W., Keskkula, H., & Paul, D. R. (1992). Property and morphology relationships for ternary blends of polycarbonate, brittle polymers and an impact modifier. Polymer, 33(8), 1606-1619.‏

[7]. Greco, R., Astarita, M. F., Dong, L., & Sorrentino, A. (1994). Polycarbonate/ABS blends: processability, thermal properties, and mechanical and impact behavior. Advances in Polymer Technology: Journal of the Polymer Processing Institute, 13(4), 259-274.‏

[8]. Cho, K., Yang, J., Il, B., Chan, K., & Park, E. (2003). Notch sensitivity of polycarbonate and toughened polycarbonate. Journal of applied polymer science, 89(11), 3115-3121.‏