پایدارکننده های گرمایی پایه آلی برای PVC: جایگزین های ایمن تر و دوستدار محیط زیست
بسپار/ ایران پلیمر پایدارکننده های پایه آلی به عنوان یک فناوری جدید پایدارسازی گرمایی سازگار با محیط زیست برای تولید لوله PVC جایگزین پایدارکننده های معمول پایه سرب و کلسیم روی شناخته میشود. در این مطالعه، نمونه های PVC پایدار شده با 5 نوع پایدارکننده گرمایی: 1) پایدارکننده تجاری سرب، 2) پایدارکننده تجاری کلسیم روی (Ca/Zn)، 3) پایدارکننده پایه آلی تجاری (OBS) 4) 1و3-دی متیل-6-آمینواوراسیل (DAU) و 5) اوژنول (eugenol) بررسی شدند. از تحلیل دینامیکی مکانیکی، مدول ذخیره PVC پایدارشده با DAU در دمای اتاق معلوم شد که بیشترین مقدار را در میان سایر پایدارکننده ها فراهم می آورد. دمای گذار شیشه ای PVC پایدارشده با تمام انواع پایدارکننده های گرمایی به جز نمونه پایدارشده با اوژنول (°C 89) تقریبا °C99 تقریب زده شد. بهعلاوه، نمونه های PVC پایدارشده با سرب تجاری، پایدارکننده کلسیم روی و OBS تجاری میتوانند تا حداقل 5 چرخه بازفراورش شوند. درحالیکه، PVC پایدارشده با DAU نهایت تا 4 چرخه فرایندکاری را تحمل میکند. علاوه بر این، PVC پایدارشده با DAU بیشترین پایداری گرمایی کوتاه مدت را نشان داد و میتواند رنگ اصلی خود را تا حداقل 4 چرخه فرایندی حفظ کند. در نهایت، فرایندکاری مکرر PVC پایدارشده با هر یک از پایدارکننده های گرمایی حداقل تا 3 چرخه فرایندکاری تاثیرات ناچیزی بر خواص مکانیکی نشان داد. از نتایج فوق، آشکار است که DAU دارای پتانسیل زیادی برای استفاده به عنوان یک پایدارکننده گرمایی پایه آلی ایمن و کارا برای PVC به منظور جایگزینی ترکیبات سرب یا کلسیم روی است.
مقدمه
پلی(وینیل کلرید) (PVC) یک پلاستیک شناخته شده است که پس از پلی اتیلن و پلی پروپیلن، بیشترین میزان تولید در جهان را دارد. تولید جهانی PVC در سال 2012 حدود 40 میلیون تن تخمین زده شده است. PVC، یک بسپار با قیمتی رقابتی با طیف گسترده ای از خواص (انعطاف پذیر تا صلب) است. در تایلند، لوله آب، محصول اصلی PVC است و بهطور کلی از ترکیب پایه سرب به عنوان پایدارکننده گرمایی آن استفاده میشود.
اگرچه از لحاظ فنی شناخته شده است که PVC در دمای زیاد تخریب میشود و اسید هیدروکلریک (HCL) آزاد شده سبب تسریع فرایند تخریب گرمایی آن میگردد. تعداد پیوندهای دوگانه تشکیل شده در حین فرایند طیف رنگی زرد، نارنجی، قرمز، قهوهای و سیاه را تعیین میکند. تجزیه محصولات جانبی، HCL، میتواند خواص مکانیکی، گرمایی و خواص فیزیکی بسپار را کاهش دهد. بدون کشف پایدارکنندههای گرمایی، PVC نمیتواند یک بسپار صنعتی مفید باشد.
از پایدارکننده های سرب برای افزایش دمای تخریب به منظور دستیابی به محصولات PVC با کیفیت استفاده میشود. با اینکه پایدارکننده های سرب بازدهی زیادی در پایدارسازی گرمایی دارند، استفاده از آنها در PVC به خاطر سمی بودنشان محدود شده است. محدودیت مصرف سرب طی ده سال گذشته منجر به تولید پایدارکننده های جایگزین شده است. این محصولات شامل پایدارکننده های پایه کلسیم روی برای پروفیلها و لوله های فاضلاب یا زهکشی و محصولات پایه آلی برای لوله های آب آشامیدنی است. اگرچه پایدارکننده های Ca/Zn، غیرسمی هستند، ولی معایبی در پایداری طولانی مدت دارند. طی سالهای اخیر، پایدارکنندههای پایه آلی (OBS) فناوری جدیدی هستند که تولید پایدارکننده های سازگار با محیط زیست برای کاربرد لولههای PVC صلب را فراهم میکنند.
یک ترکیب آلی که به عنوان یک OBS بالقوه گزارش شده است، از مشتقات اوراسیل میباشد. چندین مقاله تایید میکنند که مشتقات اوراسیل کارایی خوبی برای توقف تخریب گرمایی PVC دارند. دیگر پایدارکنندهی آلی مورد توجه اوژنول است که جزو اصلی روغن گل میخک است. اوژنول یک پایدارکننده آلی دارای یک گروه چندعاملی است و با وجود این واقعیت که این مواد برای موجودات زنده ایمن و بیخطراند گزارش شده با محصولات تخريب زنجير حاصل از تخریب گرمایی پلی(وينيل کلرید) وارد واکنش میشود.
هدف اصلی این مقاله، پیشنهاد پایدارکننده پایه آلی بهمنظور جایگزینی پایدارکنندههای مرسوم همچون پایدارکننده سرب و Zn/Ca برای لوله های PVC است. در این تحقیق، عملکرد مشتقات اوراسیل و اوژنول به عنوان پایدارکننده های گرمایی PVC با پایدارکنندههای گرمایی تجاری یعنی پایدارکننده سرب، Ca/Zn و پایدارکننده آلی تجاری با آزمون های تحلیل دینامیکی مکانیکی، سنجش رنگ، خواص خمشی و توانایی بازیافت که برای مصارف لوله لازم است مقایسه میشود.
تجربی
مواد
در این بررسی، PVC نوع تعلیقی با K-value 66 از شرکت تایلندی Vinythai Public استفاده شد. افزودنیهای استفاده شده در آمیزه PVC، کربنات کلسیم به عنوان پرکننده و پایدارکننده سرب، Ca/Zn و سه نوع از OBS به عنوان پایدارکننده گرمایی هستند. کربنات کلسیم و پایدارکننده سرب از شرکت Vinythai Public، پایدارکنندهCa/Zn از شرکت Chemson چین و پایدارکننده پایه آلی (OBScomm) از شرکت Sunace سنگاپور تهیه شدند. اوژنول و 1،3-دی متیل-6-آمینو اوراسیل (DAU) از شرکت Aldrich آلمان خریداری شدند.
آمیخته خشک PVC
بسپار PVC، پایدارکننده های گرمایی (phr 3) و کربنات کلسیم (phr 10) در مخلوط کن با سرعت زیاد، مدلPlasmec Turbomixer مخلوط شدند. فرایند اختلاط شامل دو مخزن اختلاط که با 2 مرحله مخلوطکن های گرم و سرد عمل میکنند، است.
(ادامه دارد …)
Aran Asawakosinchai, “Organic Based Heat Stabilizers for PVC: A Safer and More Environmentally Friendly Alternatives“, Key Engineering Materials, Vol 659, 2015, pages 321-326.
برگردان: مهندس مهسا حکانی
متن کامل این مقاله را که در شماره 203 ماهنامه بسپار ویژه نمایشگاه ایران پلاست و در نیمه شهریورماه منتشر شده است، بخوانید.
در صورت تمایل به دریافت نسخه نمونه رایگان و یا دریافت اشتراک با شماره های 02177523553 و 02177533158 داخلی 3 سرکار خانم ارشاد تماس بگیرید. نسخه الکترونیک این شماره از طریق فیدیبو قابل دسترسی است.
