آشنایی با پایدارکننده های پلی اتیلن سنگین

انواع افزودنی به پلی اتیلن

همان‌طور که اشاره شد، در تولید پلی اتیلن‌ مواد مختلفی را به ترکیب ساختاری اضافه می‌نمایند که هدف از این‌کار تقویت خواص‌ گوناگون در پلی اتیلن و یا افزودن ویژگی به آن است. در این بین افزودن برخی از آن‌ها ضروری و الزامی بوده و بعضی دیگر اختیاری هستند که در زیر به نمونه‌هایی از آن پرداخته شده است. همچنان با شرکت توسن صنعت آپادانا در تولید و ارائه انواع لوله های پلی اتیلن ، لوله آبیاری ، نوار آبیاری و لوله دریپردار همراه باشید.

• آنتی‌اکسیدان‌ها
• پایدارکننده‌های نوری
• رنگدانه‌ها
• عامل ضد چسبندگی
• مواد لغزاننده (فیلم)
• مواد تقویت‌کننده
• عامل ضد تجمع الکتریسیته ساکن
• مواد به تأخیر اندازنده‌ی شعله
• لاستیک‌ها
• دوده
• عوامل شبکه‌ای کننده

انواع پایدارکننده‌های پلی اتیلن سنگین

پایدارکننده‌ها بیشتر به‌عنوان محافظی کمکی و قوی در ساختمان پلی اتیلن سنگین، از آن در برابر شرایط محیطی مانند گرمای بالا، نور شدید و اکسید شدن با اکسیژن هوا نگهداری کرده و با افزایش طول عمر پلی اتیلن سنگین، از هزینه‌های اضافی جهت تعمیر و یا تعویض جلوگیری می‌نماید.

بر همین اساس به سه گروه کلی زیر تقسیم می‌شوند:

۱. پایدارکننده اکسیداسیونی پلی اتیلن سنگین

۲. پایدارکننده‌ حرارتی پلی اتیلن سنگین

۳. پایدارکننده نوری پلی اتیلن سنگین

پایدارکننده اکسیداسیونی پلی اتیلن سنگین

در مرحله قالب‌گیری و شکل‌دهی پلی اتیلن در برابر هر تنش آسیب‌پذیر است. همچنین در زمان استفاده از پلی اتیلن سنگین اگر در هوای گرم و وجود اکسیژن، واکنش نشان داده و از بین می‌رود.

بنابراین جهت مقاوم‌سازی و پیشگیری از اکسیداسیون پلی اتیلن سنگین، از آنتی اکسیدانت‌ها به‌عنوان افزودنی استفاده می‌گردد.

هرچند میزان اکسید شدن پلی اتیلن سنگین از نوع سبک آن کمتر است، و با مقدار ناچیز آنتی‌اکسیدانت که از  ۰.۱ درصد تجاوز نمی‌کند، HDPE از پایدارکنندگی لازم برخوردار خواهد شد.

پایدارکننده اکسیداسیونی را در دو مرحله می‌توان به پلی اتیلن سنگین اضافه کرد. در روش اول، هنگام برقراری اولین پیوندهای مولکولی (پلیمریزاسیون) و تشکیل پلی اتیلن، آنتی اکسیدانت را وارد می‌کنند و یا قبل از تبدیل پلاستیک به گرانول و مرحله ذوب، پایدارکننده را به ترکیب می‌افزایند.

ویژگی‌های پایدارکننده اکسیداسیونی

• سازگار با پلیمر
• عدم فرّاریت
• بی‌رنگ بودن
• تحمل بالا در مراحل شکل‌دهی پلی اتیلن
• تحمل دمای بالا بین ۱۸۰ تا ۲۶۰ درجه سانتی‌گراد

بر همین اساس پایدار کننده‌های فنولی با جرم مولکول متوسط  و سنگین که در پلی‌پروپیلن‌ها به کار می‌روند، با غلظت کم در حدود ۰.۳ تا ۰.۱۵ درصد انتخابی مناسب جهت استفاده به‌عنوان پایدارکننده اکسیداسیون پلی اتیلن سنگین به‌حساب می‌آید.

پایدار کننده‌های حرارتی پلی اتیلن سنگین

افزودنی‌های هستند که پلی اتیلن سنگین را زمانی که در معرض حرارت و گرمای شدید هستند محافظت کرده و از خرابی و  نابودی پلی اتیلن جلوگیری می‌نمایند.

به طور مثال، پلیمرها جهت شکستن زنجیری، مدت زمان طولانی که بسته به شرایط از یک روز تا یک‌ سال متغیر است، باید در کوره با درجه حرارت مشخصی قرار بگیرد‌ که به زمان Oven life time معروف است. پایدارکننده حرارتی در اینجا نقش خود را ایفا می‌کند که با آزمایش خمش، میزان مقاومت پلی اتیلن را بعد از ماندن در فر اندازه می‌گیرند.

آنتی اکسیدانت فنولی با غلظت پایین، می‌تواند هم‌زمان کار پایدارکنندگی اکسیداسیون و حرارتی را با هم انجام دهد.

همچنین در پلی اتیلن سنگین از کمک پایدار کننده‌هایی (Costabilizers) مانند Thioethersو  phosphites در ترکیب مواد مورداستفاده قرار می‌گیرند.

انواع پایدارکننده حرارتی پلی اتیلن سنگین

همان‌طور که اشاره شد، با آزمایش خمش پس از زمان Oven life time کیفیت و عملکرد پایدارکننده حرارتی مورد بررسی قرار می‌گیرد. بر همین اساس پایدار کننده‌های زیر در این آزمون، بهترین بازده را داشته و از پلی اتیلن سنگین به‌خوبی حفاظت کرده‌اند.

pentaery thrityl tetrakis-3- (3,5-di-tert. butyl  -۴-hydroxyphenyl)-propionate.

۱,۳,۵- tris- (3,5-di-tert. butyl -4-hydroxybenzyl)-isocyanurate

octadecyl 3- (3,5-di-tert. butyl -4-hydroxyphenyl)-propionate

پایدارکننده‌های نوری پلی‌ اتیلن سنگین

عمده مصرف پلی اتیلن سنگین (HDPE) در مکان‌های باز و در معرض نور مستقیم خورشید است، بنابراین استفاده از پایدار کننده‌های نوری در جهت حفاظت و دوام آن‌ها امری اجتناب‌ناپذیر به شمار می‌آید.

از این رو از پایدار کننده‌های مختلف مانند UVA-l، UVA-III و HALS در پلی‌اتیلن‌های سنگین که در قالب‌گیری دمشی، تزریقی و اکستروژن به کار می‌روند و همواره در شرایط محیطی سخت قرار دادند، استفاده می‌شود.

رنگ پلی اتیلن در میزان مقاومت آن در برابر نور خورشید و اشعه ماوراءبنفش مؤثر است و از جمله عوامل اصلی در انتخاب پایدارکننده نوری محسوب می‌شود.

طبق بررسی‌های صورت گرفته، پایدارکننده نوری HALS (Hindered Amine Light Stabilizers)  که تركيبات آميني هستند کارایی بهتر و قدرت جذب اشعه uv بیشتری نسبت به سایر پایدار کننده‌ها دارد. در ضمن این پایدارکننده از قابلیت استفاده به‌عنوان سه مدل پایدارکننده نوری، حرارتی و اکسایشی را نیز در خود دارد.

نتیجه

در کل باید خاطر نشان کرد که پایدار کننده‌های پلی اتیلن سنگین به‌منظور ایجاد مقاومت و استحکام بیشتر در برابر عوامل محیطی از جمله نور، گرما و اکسایش به‌صورت افزونه استفاده می‌شود و بنا بر عوامل مختلفی در هر پلی اتیلن که امری کارشناسی و مهندسی است، انتخاب می‌گردند.