اختصاصی بسپار/ آمیزه‌‌های کارا: بازدهی بیشتر، مصرف کمتر

بسپار/ایران پلیمر چه برای کاهش وزن، هزینه یا دلایل زیست‌‌پایداری (sustainability)، آمیزه‌‌کاران برای کسب عملکرد بیشتر از مواد کمتر سخت فعالیت می‌کنند. در دنیایی که به طور فزاینده‌ای از محدودیت‌های منابع خود آگاه است، به نظر می‌رسد که همه جنبه‌های زندگی از شعار «از آن‌‌چه که دارید حداکثر استفاده را ببرید» پیروی می‌‌کند. مطمئنا به نظر می‌رسد که این شعار برای تولیدکنندگان بسپارها و آمیزه‌‌های کارا، جایی که تمرکز روی ساخت مواد موجود ارزشمند بیشتر از همیشه است، چه در عمر اولیه آن‌‌ها و چه بعدا، هنگامی که بازیافت می‌شوند، استفاده می‌شود. این مقاله نگاهی به چند نمونه از آن‌‌چه در برخی از تولیدکنندگان بسپار با کارایی عالی و مشتریان آمیزه‌‌کاری آن‌‌ها می‌گذرد، می‌اندازد.

به گفته معاون توسعه کسب و کار جدید در شرکت Hybrid Plastics در ایالات متحده، افزودنی‌های شیمیایی مانند تری‌‌سیلانول فنیلPOSS (کوته‌‌واژه polyhedral oligomeric silsesquioxane، سیلسکیوکسان چندپار چندوجهی) نشان داده است که در فرمول‌‌بندی‌های پیشرفته با استفاده از پلی‌‌فنیلن اتر (PPE)، پلی‌‌فنیلن سولفید (PPS)، پلی‌‌اتر سولفون (PES)، پلی‌‌آمید، بسپار فلوئوردار، پلی‌‌آریل اتر کتون (PAEK) و بسپار‌های پلی‌‌اتر ایمید (PEI) موثر هستند. او ادعا می‌کند موفقیت شرکت ناشی از مصرف درصد کم مواد است که به نوبه خود زمان آمیزه‌‌کاری را کاهش می‌دهد، گرانروی را کاهش می‌دهد و پراکنش پرکننده را بهبود می‌بخشد.
افزودنی‌های پرکننده کارا مانند نانولوله‌های کربنی، گرافن‌ها، پودرهای نانواکسید و الیاف تقویت‌کننده‌ به دلیل ماهیت درهم‌گوریده (entangled) یا کلوخه‌‌ای (agglomerated)، مساحت سطح زیادشان و نیاز به حفظ ویژگی‌های نانوساختاری مورد نظر، نیازمند رویکرد آمیزه‌‌کاری نوآورانه هستند. در حالی که مواد شیمیاییPOSS با ساختار قفس (cage) و در ابعاد نانو، کوچک‌‌تر از اکثر افزودنی‌ها هستند و در نتیجه سطح مشترک خوبی بین این افزودنی‌ها و ابعاد بسپار (دسته‌ها، گره‌‌ها، زنجیرهای تشکیل‌‌دهنده) ایجاد می‌کنند.
به گفته وی، ویژگی‌های شیمیاییPOSS ، سهولت استفاده همراه با سازوکار‌های سازگارسازی مرسوم مانند تطبیق پارامترهای حلالیت را فراهم می‌کند و از ارتباطات ترمودینامیکی بین قفس و بسپار یا سطح پرکننده بهره می‌برد. یکی از مزایایPOSS این است که در نقطه ذوب بسپارها یا نزدیک به آن ذوب می‌شود. این ذوب، مزایای فراورشی کاهش گشتاور و گرانروی آمیزه را فراهم می‌کند. به عنوان مثال، هنگامی که تری‌‌سیلانول فنیل POSS در دمای 200 درجه سلسیوس ذوب می‌شود، رقیق‌‌شونده برشی است و محدوده گرانروی 7000 تا 10000 پاسکال.ثانیه (Pa.s) می‌‌شود.
هنگامی که تا 300 درجه سلسیوس گرم می‌شود، [دمایی که اکثر گرمانرم‌های با کارایی عالی در حدود آن فراورش می‌شوند]، گرانروی آن تنها 1 تا 10 پاسکال.ثانیه است، بنابراین کاهش شارش‌‌شناسی (rheological) در طول آمیزه‌‌کاری ایجاد می‌کند. به محض سرمایش، قفس‌ها دوباره جامد می‌شوند و تقویت و افزایش مدول را فراهم می‌کنند.
این نانوافزودنی در تولید قطعات هوافضا استفاده شده است. شرکتEaton Corporation مستقر در ساوت‌فیلد، میشیگان در ایالات متحد، آمیزه‌‌های رسانای مقاوم در دمای زیاد را برای استفاده به جای فلزات در سامانه‌های سوخت هوافضا طراحی کرده است. یکی از این مواد، بر پایه پلی‌‌اتر اتر کتون (PEEK) با خواصESD (تخلیه بار الکتریکی ساکن) است که می‌توان آن را درون تیوب‌‌ها رانشگری کرد و به جای نمونه‌های آلومینیومی استفاده نمود.
مدیر ارشد فناوری شرکت Eaton می‌گوید برای به رسیدن به پراکنش یکنواخت نانومواد پایه کربنی در PEEK، گروه تحقیقاتی Eaton به POSS به‌عنوان عامل پراکنش‌‌یار و عامل‌سازی تکیه می‌کند. هم‌‌چنین افزودنی‌های POSS به تنظیم گرانروی برای کمک به فرایند رانشگری تیوب و دستیابی به محصول یکنواخت از پیمانه‌‌ای به پیمانه‌‌ی دیگر کمک می‌کنند.
شرکت Hybrid Plastics به گسترش افزودنی‌‌های خود ادامه می‌دهد تا در بارگذاری‌های بسیار کم اثرات قدرتمندتری به دست آورد. شرکت می‌گوید محصول جدیدPOSS با ساختار قفس ناجورلیگاند (heteroleptic،
ویژگی آن دسته از ترکیبات فلزات واسطه یا گروه اصلی که بیش از یک نوع لیگاند دارند، مترجم) با نام HC POSS در حال حاضر در دست توسعه و ارزیابی است.

برگردان: دکتر فاطمه خودکار
[email protected]

(ادامه دارد …)

متن کامل این گفت و گو را در شماره 248 ماهنامه بسپار،  از گروه مجلات بسپار که دراواسط خرداد ماه 1402 منتشر شده است، می خوانید.

در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های ۰۲۱۷۷۵۲۳۵۵۳ و ۰۲۱۷۷۵۳۳۱۵۸ داخلی ۳ سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق طاقچه  و  فیدیبو  قابل دسترسی است.