اختصاصی بسپار/ افزایش جذابیت نانوافزودنی‌‌ها
بسپار/ایران پلیمر استفاده از نانو افزودنیها دستاوردهای بزرگی برای عملکرد آمیزه‌‌های بسپاری به ارمغان می‌‌آورد، اما ممکن است استفاده از آن‌‌ها با دشواری همراه باشد. این مقاله به جدیدترین پیشرفت‌‌ها در زمینه گرافن و نانولوله کربنی می‌‌پردازد.
گرافن یکی از جدیدترین نانو افزودنیها محسوب می‌‌گردد اما در صنعت بسپار در حال ایجاد جذابیت‌‌های چشم‌‌گیر به عنوان بهبوددهنده عملکرد است. به گفته مدیر تحقیق و توسعه شرکت کانادایی NanoXplore، تولیدکننده گرافن که در اوت 2022 بخش بزرگی از دارایی‌‌های رقیب آمریکایی (XG Sciences) را کسب کرده، وقتی صحبت از نانوافزودنی‌‌ها می‌‌شود، دانستنی‌‌های زیادی برای یادگیری از نیاکان گرافن وجود دارد.
به گفته NanoXplore برای این‌‌که هر ماده جدیدی از نظر صنعتی مطلوب باشد، باید در دسترس و قابل دستیابی از نظر اقتصادی باشد. نانو مواد از گذشته تاکنون به دلیل داشتن خواص منحصر به فرد و عملکرد خاص (disruptive) خود مورد توجه بوده‌‌اند اما در بسیاری موارد، مصرف‌‌کنندگان این مواد به عدم اطمینان از نظر ایمنی سلامت و موانع نظارتی برخورد می‌‌نمایند.
به گفته NanoXplore محصولات گرافن این موانع بحرانی را حذف کرده و به ایمنی مورد نیاز دست یافته‌‌اند. گرافن تولیدی این شرکت امروزه در فهرست مواد بومی (DSL) کانادا قرار دارد. این شرکت در ایالات متحده، دارای رتبه پنجم EPA (Environmental Protection Agency، کارگزار محافظت ار محیط زیست) است که بیانگر مجوز استفاده تجاری از گرافن تولیدی با نام تجاری Grapheneblack در کاربردهای گرمانرم‌‌ها، گرماسخت‌‌ها و لاستیک‌‌ها می‌‌باشد. این شرکت هم‌‌چنین گرافن تولیدی خود را در EU-REACH و UK-REACH ثبت نموده است.
هم‌‌چنین به گفته شرکت NanoXplore، مطالعات اخیر روی سمیت ژنی، استنشاقی و پوستی GrapheneBlack خطر سلامتی بسیار کمتر از حد انتظار را نشان داده است. پراکنش افزودنیها نیز در اکثر پلاستیک‌‌ها با استفاده از تجهیزات متداول مورد استفاده برای پراکنش رنگدانه به نسبت ساده است. گرافن تولیدی این شرکت در کاربردهای مختلفی از قبیل صنایع حمل و نقل و زمین‌‌ورق‌‌ها (geomembrane) مورد استفاده قرار گرفته که در آن، این افزودنیها چالشهای زیست‌‌پایداری (sustainability) مشتریان را حل نموده و نتایج قابل قبولی از نظر عملکرد و دوام به دست آمده است.
در مه 2022، Solmax- شرکت جهانی تولیدکننده ورق زمینی با نام تجاری GSE و TenCate- یک قرارداد خرید کلی برای مدت 5 سال با شرکت NanoXplore منعقد نموده تا محصولات جدیدی را برای بازار زیرساخت زیست محیطی توسعه دهد. به گفته NanoXplore، این قرارداد نقطه عطفی در مقیاس صنعتی برای GrapheneBlack به عنوان جایگزینی زیست‌‌پایدار و با قیمت مناسب برای دوده محسوب می‌‌گردد.
محصول جدید NanoXplore هم‌‌چنین تاییدیه سازندگان تجهیزات اصلی (OEM) را برای آمیزه پلی‌‌آمید آن شرکت در تولید لولههای خطوط ترمز دریافت نموده که در حال حاضر در وسائل نقلیه جاده‌‌ای آمریکای شمالی مورد استفاده قرار می‌‌گیرند. هم‌‌چنین سازمان استاندارد کانادا اخیرا GrapheneBlack را برای استفاده در آمیزه‌‌های بر پایه پلیاتیلن جهت تولید لوله و اتصالات فاضلاب و زهکشی تایید نموده و در سال 2021 شرکت NanoXplore از انعقاد توافق‌‌نامه‌‌ای با شرکت آمریکایی آمیزه‌‌ساز Techmer PM خبر داد.
گفته می‌‌شود GrapheneBlack به ویژه در بهبود آمیزه‌‌های پلی‌‌اتیلنی عملکرد موثری دارد. شرکت NanoXplore اخیرا یک مطالعه موردی را منتشر نموده که نشان می‌‌دهد افزودن مقدار کمی GrapheneBlack، استفاده از مقادیر زیاد مواد بازیافتی پسامصرفی (PCR) مورد استفاده در محصولات پلیاتیلن پرچگالی (HDPE) را بدون افت خواص فیزیکی امکان‌‌پذیر می‌‌سازد. انتظار می‌‌رود نتایج مطالعه مذکور، استفاده از GrapheneBlack را در کاربردهایی نظیر لولههای خرطومی، ورق‌‌های زمینی و قطعات قالب‌‌گیری شده تزریقی عمومی رهنمون سازد.
هم‌‌چنین افزودن GrapheneBlack به پلیاتیلن می‌تواند استفاده از سایر افزودنیها مانند سازگارکننده‌ها، پایدارکننده‌ها، کمک فرایندها، افزودنیهای فرابنفش (UV) و دوده را حذف یا کاهش دهد.
پاسخگویی به تقاضا
مجوزهای نظارت و عملکرد بسیار مهم هستند اما نیاز به پشتیبانی قابلیت عرضه دارند. در سال 2020، NanoXplore به عنوان بزرگ‌‌ترین تولیدکننده پودر گرافن جهان در مونترال تاسیس شد (شکل 1). این شرکت قادر به تولید سالانه 4000 تن گرافن (معادل حدود 35 درصد ظرفیت جهانی تولید گرافن) می‌‌باشد. به گفته NanoXplore، گرافن این شرکت با هزینه‌‌ای متناسب با افزودنیهای معمول بسپارها قابل تولید است.
فرایند تولید نیز به ویژه از لحاظ نشر گازهای گلخانه‌‌ای (GHG) از بازدهی مناسبی برخوردار است. به استناد ممیزی یک شرکت معتبر، شدت نشر گازهای گلخانه‌‌ای برای تولید پودر گرافن در مونترال بیش از 85 درصد کمتر از دوده‌‌های متداول است.
واحد تولیدی مذکور در کنار یک واحد آمیزه‌‌سازی جهت تولید مستربچ گرافن قرار دارد. شرکت NanoXplore در پایان سال 2021 شرکت آمیزه‌‌ساز Canuk را نیز با ظرفیت تولید سالانه 18000 تن واقع در استان اونتاریو خریداری نموده است. به گفته NanoXplore، خریداری شرکت مذکور امکان توسعه و تولید آمیزه‌‌های زیست‌‌پایدار از پلاستیک‌‌های بازیافتی و
فرمول‌‌بندی‌‌هایی برای استفاده در کاربردهای حمل و نقل، ساخت و ساز، کشاورزی و صنایع بسته‌‌بندی را فراهم ساخته و به میزان قابل ملاحظه‌‌ای قابلیت آمیزه‌‌سازی گرافن را برای این شرکت افزایش خواهد داد.
هم‌‌چنین در اوت 2022، NanoXplore بیشتر دارایی رقیب قدیمی خود، شرکت XG Sciences (تولیدکننده افزودنیهای گرافنی)، را که در ماه ژوئن فعالیت خود را متوقف نموده بود، خریداری کرد. دارایی‌‌هایی که در حال انتقال به مونترال هستند شامل فناوری غلتک‌‌کاری، آزمایشگاه تحقیق و توسعه، ثبت اختراعات و علائم تجاری می‌‌باشند.
در مارس 2022 شرکت استرالیایی First Graphene همکاری فناورانه انحصاری خود را با تامین‌‌کننده آمریکایی مواد گرافیتی به نام NeoGraf Solutions اعلام کرد. این توافق‌‌نامه 10 ساله که با هدف توسعه بیشتر بازار گرافن در ایالات متحده منعقد شده، شامل یک تعهد جذب سال اول برای 2 تن از محصول PureGraph شرکت First Graphene است که این مقدار تا سال چهارم به 10 تن خواهد رسید.
شرکت NeoGraf، محصول نانوصفحه‌‌ای PureGraph کم لایه با نسبت منظر زیاد را تحت نام تجاری Graf-X که در حال حاضر در بازارهای ایالات متحده شناخته شده است، خواهد فروخت.
این معامله به دنبال معرفی مستربچ آماده شرکت First Graphene در سال 2021 اتفاق افتاد. PureGraph MB-EVA یک مستربچ هم‌‌بسپار اتیلن‌‌وینیل‌‌استات بهبود یافته با گرافن است که به طور ویژه برای کاربردهایی که نیاز به انعطاف‌‌پذیری بالا دارند طراحی شده است. به گفته شرکت First Graphene، مستربچ PureGraph MB-EVA یک حامل گرافنی از پیش پراکنده آماده مصرف است که به سادگی قابل استفاده در خطوط تولید می‌‌باشد.
برگردان: مهندس شبنم عزالدین
[email protected]
(ادامه دارد …)
متن کامل این گفت و گو را در شماره 247 ماهنامه بسپار که در نیمه اردیبهشت ماه 1402 منتشر شده است، بخوانید.
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.
