آشنایی با افزودنی های پلیمری و خواص آن‌ها
پلیمرها در واقع از تعداد زیادی مولکول کوچک تشکیل‌شده‌اند که به همین دلیل می‌توان آن‌ها را ماکرو مولکول نامید. به دلیل همین ساختار ویژه، عوامل مختلفی نظیر شرایط حرارتی، تنش، یا نفوذ افزودنی‌های شیمیایی، می‌توانند ساختار پلیمرها و در نتیجه خواص اساسی آن‌ها را تغییر دهند. برخی از این تغییرات، مانند کاهش ناخواسته وزن مولکولی، می‌تواند منجر به تخریب پلیمر و شکست محصول شوند و از طرفی برخی دیگر می‌توانند خواص پلیمر را بهبود بخشند.
افزودنی های پلیمری موادی شیمیایی هستند که برای بهبود خواص مختلف پلیمرها نظیر فرآیند پذیری، افزایش طول عمر،کاهش اصطکاک و یا سایر خواص فیزیکی و شیمیایی به پلیمر پایه اضافه می‌شوند. یک افزودنی پلیمری معمولاً به میزان خیلی کمی در تولید محصولات پلاستیکی و پلیمری استفاده میشود اما همین مقدار کم، تأثیر خیلی زیادی بر عملکرد و خواص پلیمرها و پلاستیک ها می‌گذارد. افزودنی های پلیمری گاهی به طور مستقیم در تولید پلیمرها و پلاستیک ها استفاده می‌شوند و گاهی به صورت مستربچ از آن‌ها در تولید پلیمرها استفاده می‌گردد. در این مقاله قصد داریم به معرفی چند مورد از افزودنی های پلیمری مهم و معروف در صنعت پلاستیک بپردازیم.
آنتی اکسیدان ها
بسیاری از پلیمرهای غیراشباع می‌توانند از روش‌های مختلفی مانند جذب اکسیژن، که منجر به آزاد شدن پراکسیدهای آلی میشود، دچار تخریب شوند. برای کاهش خطر تخریب مکانیکی و شیمیایی، از افزودنی آنتی اکسیدان در طول فرایند استفاده میشود. دو مورد از معروف‌ترین آنتی اکسیدان های مورد استفاده در صنعت پلاستیک آنتی اکسیدان 168 و 1010 هستند.
افزودنی پلیمری آنتی اکسیدان 168 جزو خانواده آنتی اکسیدان های فسفیتی است. این افزودنی جهت محافظت از وزن مولکولی و رنگ پلیمر حین فرایند استفاده میشود . آنتی اکسیدان 168 پراکساید ها و هیدرو پراکساید ها را نابود کرده و با فلزها نیز واکنش داده و chelate تشکیل می‌دهد. آنتی اکسیدان 168 در صنعت به عنوان یک آنتی اکسیدان ثانویه شناخته میشود.
یکی دیگر از افزودنی های پلیمری آنتی اکسیدانی، آنتی اکسیدانت 1010 است. این آنتی اکسیدان جزو خانواده آنتی اکسیدان های فنولیک است که رادیکال‌های پراکسی ناشی از فرآیند اکسیداسیون را جمعآوری می‌کند. آنتی اکسیدان 1010 در صنعت به عنوان یک آنتی اکسیدان اولیه شناخته میشود.
افزودنی لیز کننده (slip agent)
افزودنی لیز کننده (slip agent) جزو آن دسته از افزودنی های پلیمری است که می‌تواند برای کنترل اصطکاک به پلیمرها اضافه شود. این ماده افزودنی پلیمری در طول فرآیند اکستروژن مستقیماً به پلیمر اضافه میشود و با سرد شدن پلیمر به سطح مهاجرت می‌کند و اجازه می‌دهد یک لایه روان کننده جامد تشکیل شود. در واقع افزودنی‌های لیز کننده به ساختارهای فیلم پلیمری و بسته‌بندی‌های پلاستیکی اضافه می‌شوند تا فرایند تولید پلیمر و خواص نهایی محصول بهبود یابد.
پیگمنت ها
پیگمنت یا رنگدانه یک ماده رنگی نامحلول در آب است که برای رنگ‌آمیزی محصولات، ایجاد خاصیت محافظتی و یا حتی ایجاد خاصیت مغناطیسی مورداستفاده قرار می‌گیرد. یکی از کاربردهای اصلی پیگمنت ها ، خاصیت رنگ دهی آن‌ها است.
پیگمنت ها به ذات یک افزودنی پلیمری نیستند. اما وقتی از آن‌ها مستربچ رنگی تهیه میشود، می‌توان از آن‌ها به عنوان یک افزودنی پلیمری یاد کرد. از پیگمنت های می‌توان برای تغییر رنگ یک ماده پلیمری استفاده کرد که برای طیف وسیعی از محصولات پلاستیکی مفید است. با این حال، برخی از پیگمنت های رنگی می‌توانند حساسیت پلیمر را به واکنش‌های شیمیایی افزایش دهند. در چنین شرایطی انتخاب نوع پیگمنت رنگی برای استفاده در فرایند پلیمرزاسیون از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است
نرم کننده ها
در حالی که برخی از پلیمرها، مانند لاستیک، به طور طبیعی انعطاف‌پذیر هستند، برخی دیگر، مانند لیگنین یا نیترات سلولز، نسبتاً سفت و سخت هستند و نمی‌توانند با قرار گرفتن در معرض مواد غیر حلال نرم شوند. به همین دلیل، در چنینی شرایطی بهتر است افزودنی پلیمری نرم کننده به محصول پلاستیکی اضافه شود تا سختی آن کاهش یابد و شکل پذیری آن افزایش یابد. مولکول های نرم‌کننده‌ها بدون آنکه تغییر حجمی ایجاد کنند، در بین زنجیره‌های پلیمری جمع می‌شوند و حرکت زنجیره پلیمری را محدودتر می‌کنند.
نرم‌کننده‌ها باید دارای سطح حلالیت نزدیک به خود پلیمر باشند. تا زمانی که با یکدیگر و پلیمر سازگار باشند، می‌توان از چند افزودنی پلیمری نرم کننده در یک مخلوط استفاده کرد. هنگامی که یک نرم کننده، مانند دی اکتیل فتالات، به پلیمر پلی وینیل کلراید (PVC) اضافه میشود، ویسکوزیته مذاب کاهش می‌یابد و در نتیجه پایداری نوری افزایش پیدا می‌کند. این امر باعث میشود که پلیمر در برابر اسیدهای اکسید کننده مقاومت شود، اما از طرفی دیگر پلیمر را در برابر آلودگی های قارچی و خوردگی آسیب پذیرتر می‌گردد.
افزودنی آنتی استاتیک
افزودنی آنتی استاتیک (anti-static agent) یکی از افزودنی های پلیمری است که به پلاستیک ها و پلیمرها اضافه می‌شوند تا با کاهش مقاومت پلیمر، حفاظت استاتیکی ایجاد کرده و مانع از ایجاد الکتریسیته ساکن بر روی سطح پلیمر گردد. بسته به میزان حفاظت استاتیک مورد نیاز و مدت زمانی که لازم است اثر ضد الکتریسیته ساکن بر روی سطح پلیمر باقی بماند، می‌توان از افزودنی های ضد الکتریسیته ساکن (anti-static additives) مختلفی ( داخلی و خارجی) استفاده نمود. بیشتر مواد پلاستیکی عایق های الکتریکی هستند و به همین دلیل توانایی ایجاد الکتریسیته ساکن بالایی را دارند.
افزودنی آنتی یووی ( ضد فرا بنفش)
تقریباً هر پلاستیکی در معرض اشعه ماوراء بنفش، مانند نور خورشید یا نورهای فلورسنت، مستعد تخریب است. این تخریب می‌تواند در طول فرایند تولید و یا هنگام استفاده از محصول نهایی رخ دهد. علائم تخریب توسط نور فرا بنفش عبارتند از: شکنندگی، تغییر رنگ و از دست دادن خواص فیزیکی مانند استحکام ضربه، استحکام کششی و رنگ است که همگی منجر به کاهش طول عمر پلاستیک میشود..
افزودنی های تثبیت‌کننده اشعه ماوراء بنفش ( آنتی یووی ها) جزو افزودنی های پلیمری هستند که برای مبارزه با تخریب پلاستیک و افزایش قابل توجه طول عمر محصول نهایی به آن اضافه می‌شوند. تثبیت‌کننده های UV معمولاً در سطوح بسیار کم، اغلب 0.1 تا 0.5 درصد به پلیمر اضافه می‌شوند.