نرم کننده ها در فرمولاسیون PVC

پليمرها به دلايلي حاوي مواد افزودني هستند، پي وي سي تجاري مقدار ناچيزي مونومر، مقدار اندكي كاتاليزور و حلال را داراست كه به علت به صرفه نبودن اقتصادي از پليمر جدا نمي گردد. اين ناخالصي ها بر خواص مكانيكي پليمر بي تاثير بوده اما بر بعضي از خواص فرآيندي پليمر و بخصوص عمر قطعه پلاستيكي اثر دارند.  در این مقاله به مقوله نرم کننده های PVC  وعلل كاربرداین مواد خواهیم پرداخت .

نرم کننده ها یا Plasticizers عموما” از اسید استرها ، اسید فسفریک استرها ، اسید سولفونیک استرها و به طور کلی از خانواده آروماتیکها و یا آلیفاتیکها می باشند .

نرم كننده ها به منظور رسيدن به يك يا چند خاصيت زير به كار مي روند :

• بهبود خواص فراورش واكستروژن
• كاهش ويسكوزيته مذاب
• كاهش حداقل دماي لازم جهت فرآورش
• افزايش انعطاف پذيري پلاستيك
• كاهش سختي پلاستيك
• بهبود مقاومت ضربه اي
• افزايش كشيدگي طولي
• كاهش مدول
• افزايش چقرمگی

بهترين نمونه كاربرد آنها، تهيه پلي وينيل كلرايد انعطاف پذير از اين مواد است. نرم كننده ماده شيميايي است (با نقطه جوش بالا، غيرفرارياجامد) كه با پي وي سي سازگاري دارد (مثل دي اكتيل فتالات) و موجب كاهش گرانروي ضمن عمليات فرايندي بوسيلة باز شدن گره هاي فيزيكي سگمنت هاي مولكولي مي گردد‌‌. امكان انتخاب دماي فرآيندي كمتر و در نتيجه كاهش خطر اكسيداسيون حرارتي پليمر نيز فراهم مي شود.

پلاستيك و محصولات پلاستيكي حاصل، انعطاف پذيري متناسب با نوع و مقدار نرم كننده پيدا مي كنند. لذا وجود نرم كننده در ماتريس پليمر بيشتر از 5% وزني پليمر به شدت بر خواص مكانيكي آن اثر دارد. براي مثال، استحكام نهايي پليمر را كاهش و موجب افزايش درصد ازدياد طول هنگام كشش نمونه مي گردد.

پلاستيك پي وي سي  حاوي نرم كننده (از 30 تا 150 درصد وزني پليمر) گستره وسيعي از محصولات پلاستيكي كه شبيه الاستومرها هستند را تشكيل مي دهند.

• نرم کننده اولیه یا Primary Plasticizer

در مورد PVC معمولا” در نسبتهای 25 تا 50 درصد افزوده شده و عمل عمده آنها ، ژله کردن و افزایش درجه نرم شدگی PVC می باشد . بدون وجود نرم کننده ، PVC کاملا” خشک و شکننده بوده و تنها با افزودن نرم کننده می توان PVC نرم در درجه حرارت اتاق و حتی کمتر از آن بدست آورد .

عمل نرم کنندگی بوسیله امکان حرکت و سرخوردن بین زنجیرهای پلیمری حاصل می گردد . این عمل معمولا” در درجه حرارت های بالا انجام می گیرد . در حقیقت بالا رفتن درجه حرارت این امر را تسریع می کند . این عمل را نمی توان یک عمل شیمیایی دانست چون می توان نرم کننده را مجددا” از پلیمر استخراج نمود .

هرچه میزان سازگاری نرم کننده با PVC بیشتر باشد ، امکان جدا شدن آن کمتر می شود . این سازگاری به علت وجود دوقطبی ها و یا غیر دو قطبی ها در نرم کننده می باشد .

در حقیقت هرچه سازگاری روغن نرم کننده با رزین PVC بیشتر باشد ، در صورت حرارت دادن مخلوط سریعتر در آن نفوذ کرده و در زمان کمتری و با افزایش گرانروی ، آنرا به شکل ژله بیرون می آورد . افزایش نرم کننده باعث بهبود خواص انعطاف پذیری و تحمل در جه حرارت های پایین شده ولی در عوض نیروی کششی را کاهش می دهد .

به طور کلی یک نرم کننده خوب این خواص را باید داشته باشد :

• سازگاری خوب با PVC
• قدرت نرم کنندگی بسیار بالا
• تحمل وپایداری حرارتی بالا
• رنگ شفاف ، روشن و غیر قابل تغییر
• تبخیر پایین
• حفظ قابلیت ارتجاعی در درجه حرارت های پایین
• مقاومت در برابر مواد صابونی
• پایین بودن میزان جذب آب
• مقاومت در برابر سوختن
• خواص الکتریکی بسیارخوب
• نداشتن اثرات سوء بر روی بدن انسان و محیط زیست

علاوه بر موارد بالا ، یک نرم کننده خوب بایستی بتواند به هرنسبتی با PVC مخلوط شده و مازاد آن از محصول خارج نشود . این عمل ممکن است در اثر نور خورشید ، درجه حرارت بالا و یا فشار حاصل شود .