نرم کننده ها در فرمولاسیون PVC

پلیمرها به دلایلی حاوی مواد افزودنی هستند، پی وی سی تجاری مقدار ناچیزی مونومر، مقدار اندکی کاتالیزور و حلال را داراست که به علت به صرفه نبودن اقتصادی از پلیمر جدا نمی گردد. این ناخالصی ها بر خواص مکانیکی پلیمر بی تاثیر بوده اما بر بعضی از خواص فرآیندی پلیمر و بخصوص عمر قطعه پلاستیکی اثر دارند.  در این مقاله به مقوله نرم کننده های PVC  وعلل کاربرداین 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 کننده ها به منظور رسیدن به یک یا چند خاصیت زیر به کار می روند :

• بهبود خواص فراورش واکستروژن
• کاهش ویسکوزیته مذاب
• کاهش حداقل دمای لازم جهت فرآورش
• افزایش انعطاف پذیری پلاستیک
• کاهش سختی پلاستیک
• بهبود مقاومت ضربه ای
• افزایش کشیدگی طولی
• کاهش مدول
• افزایش چقرمگی

بهترین نمونه کاربرد آنها، تهیه پلی وینیل کلراید انعطاف پذیر از این مواد است. نرم کننده ماده شیمیایی است (با نقطه جوش بالا، غیرفراریاجامد) که با پی وی سی سازگاری دارد (مثل دی اکتیل فتالات) و موجب کاهش گرانروی ضمن عملیات فرایندی بوسیله باز شدن گره های فیزیکی سگمنت های مولکولی می گردد‌‌. امکان انتخاب دمای فرآیندی کمتر و در نتیجه کاهش خطر اکسیداسیون حرارتی پلیمر نیز فراهم می شود.

پلاستیک و محصولات پلاستیکی حاصل، انعطاف پذیری متناسب با نوع و مقدار نرم کننده پیدا می کنند. لذا وجود نرم کننده در ماتریس پلیمر بیشتر از 5% وزنی پلیمر به شدت بر خواص مکانیکی آن اثر دارد. برای مثال، استحکام نهایی پلیمر را کاهش و موجب افزایش درصد ازدیاد طول هنگام کشش نمونه می گردد.

پلاستیک پی وی سی  حاوی نرم کننده (از 30 تا 150 درصد وزنی پلیمر) گستره وسیعی از محصولات پلاستیکی که شبیه الاستومرها هستند را تشکیل می 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 .