پلیمرهای مورد استفاده در تولید محصولات پلاستیکی ویژگی‌های متفاوتی دارند و در بعضی موارد ممکن است به نقاط ضعفی برخورد کنند. یکی از عوامل اساسی در کیفیت پلیمر، سختی آن است. همواره تلاش می‌شود از روش‌های متعددی برای افزایش سختی پلیمر استفاده شود. افزایش سختی پلیمر، باعث افزایش مقاومت آن در برابر شرایط مختلف می‌شود و در نتیجه محصول تولیدی برای مدت زمان بیشتری قابل استفاده خواهد بود. در این مقاله، ما ضمن معرفی مستربچ سفید تولید شده در هامون بسپار، به بررسی میزان سختی پلیمر، عوامل موثر بر آن و روش‌های افزایش سختی پلیمر می‌پردازیم.
میزان سختی پلیمر
مقاومت پلیمر و عدم تخریب آن در شرایط محیطی مختلف به عواملی مانند دما، درجه پلیمریزاسیون، ماهیت تنش، سرعت تغییر شکل و سایر عوامل وابسته است. پلیمرها به طور کلی بر اساس سختی خود به دو دسته‌ی مواد پلیمری نرم و مواد پلیمری سخت تقسیم می‌شوند. هر یک از این دسته‌ها کاربردهای خاص خود را دارند. هنگامی که پلیمر نرم است، معمولاً برای تولید محصولاتی مانند درزگیرها و آب‌بندها که نیاز به انعطاف پذیری دارند، به کار گرفته می شوند و از طرف دیگر، پلیمرهای سخت برای ساخت قطعات، سیستم‌های ترمز، چرخ‌های دنده و غیره مورد استفاده قرار می گیرند.
برای اندازه‌گیری سختی پلیمر، از آزمون‌های مختلفی مانند آزمون سختی برینل و آزمون سختی راکول استفاده می‌شود. این آزمون‌ها با روش‌های خاص خود، میزان سختی پلیمر را تعیین می‌کنند. همچنین برای افزایش سختی پلیمر، راهکارهای متنوعی وجود دارد که در ادامه به بررسی بیشتر آنها خواهیم پرداخت.
روش های افزایش سختی پلیمر
افزایش سختی پلیمر می‌تواند به دو روش انجام شود. در روش اول، تغییراتی در فرآیند تولید پلیمر ایجاد می‌شود، در حالی که در روش دوم، با افزودن افزودنی‌ها، سختی پلیمر افزایش پیدا می کند. برای درک بهتر هر یک از این روش‌ها، به موارد زیر توجه کنید:
- برای بالا رفتن سختی پلیمر، باید قدرت پیوند مولکولی آن مورد توجه قرار گیرد. سختی پلیمر با قوت پیوند مولکولی آن به طور مستقیم در ارتباط هستند. پیوند مولکولی قوی‌تر، موجب سختی بیشتری می شود. بنابراین، پلیمری که دارای پیوند قوی‌تری است، مقاومت و سختی بیشتری خواهد داشت.
- معمولا مولکول‌های پلیمری به صورت منظم در کنار یکدیگر قرار نمی‌گیرند. افزایش نظم مولکولی، باعث افزایش درجه بلورینگی می‌شود و پیوندهای میان مولکولی را قوی‌تر می‌کند. این باعث می‌شود مولکول‌ها به‌هم بچسبند و شکستگی در پلیمر دشوارتر شود. در نتیجه، سختی پلیمر هم افزایش پیدا می کند.
- با مخلوط شدن دو پلیمر سازگار، می‌توان ترکیبی با سختی بالاتر ایجاد کرد که باعث بهتر شدن خواص پلیمر می شود. به عنوان مثال، مخلوط پلیمرهای پلی اتیلن سبک و پلی اتیلن سنگین می‌تواند سختی پلیمر پلی اتیلن سبک را افزایش دهد.
- استفاده از افزودنی‌ها یکی از روش‌های عالی برای افزایش سختی پلیمر است. افزودنی‌ها مانند نرم‌کننده‌ها، تقویت کننده‌ها، پرکننده‌ها و آنتی‌اکسیدانت‌ها، با تنوع بالا موجب بهبود خواص پلیمر خواهند شد. نوع و کاربرد پلیمر، تعیین کننده نوع افزودنی استفاده شده برای افزایش سختی پلیمر است.
به طور کلی، با استفاده از این روش‌ها می‌توان سختی پلیمر را افزایش داد.
پیشنهاد ویژه: خرید مستربچ رنگی
افزایش سختی پلیمر با افزودنی‌ها
افزودنی‌ها نوعی ترکیب شیمیایی و معدنی هستند که برای بهبود خواص و ارتقای سطح کیفیت پلیمر استفاده می‌شوند. این افزودنی‌ها با ترکیب با پلیمر، می‌توانند به افزایش سختی آن کمک کنند. نمونه‌های پرمصرف افزودنی‌ها عبارتند از:
تقویت‌کننده‌ها
همانطور که از نام این افزودنی پیداست، استفاده از آن در ترکیب با ماده پلیمری، خواص آن را بهتر می کند و به نوعی موجب تقویت ویژگی‌های آن می شود. در واقع، افزودنی‌ها با افزایش سختی پلیمر، استحکام آن را بالا می برند و همچنین هزینه مواد اولیه تولید پلیمر را کاهش می دهند. یکی از نمونه‌های افزودنی‌های تقویت کننده، الیاف شیشه است. با پخش شدن این الیاف در ساختار ماتریس پلیمری مانند پلی آمید، سختی و استحکام آن بهبود پیدا می کند.
نرم کننده ها
این افزودنی‌ها برای افزایش انعطاف‌پذیری و مقاومت در برابر شکستگی پلیمر استفاده می‌شوند. به طور مثال فتالات، پلی‌استر، پلی‌اولفین‌ها و سیلیکون‌ها نمونه هایی از نرم کننده ها هستند.
پرکننده‌ها
از جمله پرکننده‌ها می‌توان به موادی مانند کلسیم کربنات، هیدروکسید، پودر تالک و… اشاره کرد که با افزایش غلظت آنها در پلیمر، سختی آن بالا می رود. کلسیم کربنات یک ماده بی‌خطر است که می‌توان از آن در صنایع غذایی نیز استفاده کرد اما معمولا برای افزایش سختی پلیمرهای کاغذ، رنگ و پلاستیک مورد استفاده قرار می‌گیرد.
آنتی‌اکسیدانت‌ها
این افزودنی‌ها به پلیمر اضافه می‌شوند تا از اکسیداسیون و تجزیه زودرس آن جلوگیری کنند. نمونه‌هایی از آنتی‌اکسیدانت‌ها شامل بوتیل‌هیدروکسیتولوئن (BHT)، توکوفرول (ویتامین E) و اتیلن بیس(استریک اسید) هستند.
رنگ‌دهنده‌ها
این افزودنی‌ها برای افزودن رنگ به پلیمر استفاده می‌شوند. آنها می‌توانند به صورت مایع یا پودر باشند و در وسایل نظیر لوازم خانگی، لعاب‌ها و محصولات بسته‌بندی استفاده می‌شوند.
افزودنی روان‌کننده
روان‌کننده، مانند سایر افزودنی‌ها موجب بالا رفتن سختی پلیمر می شود اما با این تفاوت که می‌تواند دمای حرارتی ماده را کاهش داده و از تجزیه آن در برابر حرارت جلوگیری کند. خاصیت روان‌کنندگی این افزودنی، تأثیر قابل توجهی بر انعطاف‌پذیری و دوام پلیمر دارد.
تمامی افزودنی‌هایی که ذکر شده‌اند، با عملکردهای مختلف موجب بالا رفتن سختی پلیمر می شوند. به طور کلی، افزودنی‌ها نقش مهمی در بهبود خواص پلیمر و افزایش سختی آن دارند. با اضافه کردن مناسب افزودنی‌ها، می‌توان موجب بهتر شدن خواص مورد نظر در پلیمر شد.
پیشنهاد مطالعه: دستگاه گرانول ساز چیست؟
سنجش میزان سختی پلیمر
اندازه‌گیری سختی پلیمر به شما کمک می‌کند تا درک درستی از کیفیت پلیمر داشته باشید و در صورت کم شدن سختی مورد نیاز، اقدامات لازم را برای رفع آن انجام دهید. سختی پلیمر نشان‌دهنده میزان مقاومت جسم جامد در برابر فشار و نفوذ جسم دیگر است. با اعمال فشار، پلیمر تغییر شکل می‌دهد و پس از حذف فشار، به حالت اولیه خود بازمی‌گردد اما اگر سختی پلیمر به اندازه کافی نباشد، ممکن است در اثر فشار تخریب شود. برای بررسی خواص مکانیکی پلیمر، آن را در شرایط آزمایشگاهی تحت آزمون قرار می‌دهند. آزمون سختی پلیمر برای تعیین میزان سختی آن استفاده می‌شود. روش‌های مختلفی برای انجام این آزمون وجود دارد که در ادامه به طور خلاصه به توضیح آنها می پردازیم:
آزمون سختی راکول (Rockwell Hardness Test)
در این آزمون، عمق نفوذ یک توپ فولادی یا مخروط مسی به سطح پلیمر مورد آزمایش قرار می‌گیرد.
آزمون برینل (Brinell Hardness Test)
در این آزمون، با برخورد یک کره فلزی به قطر حدود 10 میلی‌متر در مدت 10 تا 30 ثانیه با پلیمر، نیرو وارد شده، قطر کره و قطر دندانه ایجاد شده را در یک فرمول مشخص بررسی می کنند تا مقدار سختی پلیمر را تعیین کنند.
آزمون سختی Shore Durometer
در این روش، سختی پلیمر با استفاده از نفوذ و فرو رفتگی یک شی نوک تیز فولادی یا الماسی به پلیمر اندازه‌گیری می‌شود. در واقع، شی نوک تیز بر روی سطح پلیمر فشار داده می‌شود و مقدار بازگشت آن نشان‌دهنده میزان سختی پلیمر است.
نتیجه
سختی پلیمر که در این مقاله راجع به آن صحبت کردیم، یکی از عوامل بارز و مهم تاثیرگذار در تعیین کیفیت پلیمر است که تأثیر قابل توجهی بر خواص محصولات تولیدی در این زمینه دارد. برای افزایش سختی پلیمر، می‌توان فاکتورهای مختلفی را مد نظر قرار داده و آنها را در فرآیند تولید پلیمر بررسی کرده و اعمال نمود. در این مقاله، روش‌های مختلفی برای افزایش سختی پلیمر و سنجش آن معرفی کرده و مورد بررسی قرار داده ایم تا شما با مفاهیم بیشتری درباره پلیمرها و میزان سختی آنها آشنا شوید. برای خرید انواع مستربچ و کامپاند، به صفحه اصلی سایت هامون بسپار مراجعه کنید.
بدون دیدگاه