انواع اصلاح کننده های ضربه برای PVC

مقاومت در برابر ضربه یا استحکام ضربه به عنوان “توانایی یک ماده یا یک سازه برای مقاومت در برابر اعمال فشار ناگهانی و بدون خرابی” تعریف می شود. این به پارامترهای مختلفی بستگی دارد مانند:

• نوع پلاستیک
• ساختار پلاستیک
• نوع تنش ضربه
• میزان تنش ضربه
• دما
• نوع مواد افزودنی
• مقدار مصرف آن ها

PVC پلیمری است که از قبل دارای مقاومت در برابر ضربه خوبی است. با این حال در برخی موارد لازم است که با افزودن اصلاح کننده ضربه، مقاومت ضربه را بهبود ببخشیم.

اصلاح کننده های ضربه موادی هستند که دوام پلاستیک های قالب زده یا اکسترود شده را افزایش می دهند، به خصوص آن هایی که به طور مداوم تحت نیروهای ضربه قرار می گیرند. آن ها در برابر محصولی که به آن اضافه شده اند، مقاومت می کنند. آن ها هم چنین سفتی محصول را ایجاد می کنند تا از پیچیدن یا افتادگی آن در هنگام استفاده روزمره جلوگیری شود. اصلاح کننده های ضربه هم چنین خواص مختلفی از جمله مقاومت نوری و کششی، قابلیت مقاومت در برابر هوا، قابلیت پردازش، اشتعال پذیری و تحریف گرما را برای محصول فراهم می کنند. اصلاح کننده های ضربه بسته به محصولی که به آن ها اضافه می شوند مانند کربنات کلسیم رسوبی برای PVC و … انواع مختلفی دارند. اصلاح کننده های ضربه ماهیت الاستومری دارند به همین دلیل می توانند انرژی ضربه را جذب یا آن را پراکنده کنند.

کاربرد اصلاح کننده های ضربه

عمده ترین کاربردهای اصلاح کننده های ضربه در بسته بندی، ساخت و ساز، خودرو و کالاهای مصرفی است. از آن ها در رزین های پلاستیکی برای بسته بندی و فیلم، مانند فیلم های فنی و ظروف صلب استفاده می شود. لوله ها و اتصالات PVC در صنعت ساختمان و ساخت و ساز نیز استفاده از اصلاح کننده های ضربه را می بینند. از دیگر کاربردهای اصلاح کننده های ضربه می توان به مسکن الکترونیکی، قطعات حمل و نقل و فیلم اشاره کرد. سایر کاربردهای PVC اصلاح کننده های ضربه شامل کاربردهای سایدینگ، حصار، عرشه، ریل، لوله و قالب تزریق می باشد. ساخت ورق، فیلم بسته بندی مواد غذایی، بطری، بسته های تاول دارویی نیز به اصلاح کننده های ضربه نیاز دارند. کالاهای ورزشی، پرکننده های شیشه و مواد معدنی نیز برای تولید به اصلاح کننده های ضربه نیاز دارند.

PVC بزرگ ترین بخش کاربردی اصلاح کننده های ضربه است و انتظار می رود بالاترین سهم بازار اصلاح کننده های ضربه جهانی را در طول دوره پیش بینی به خود اختصاص دهد. این رشد به دلیل سهولت در دسترس بودن آن، هزینه پایین و کاربرد روز افزون PVC در صنایع مختلف با کاربرد نهایی مانند بسته بندی، ساخت و ساز، خودرو و کالای مصرفی است. از PVC عمدتا در لوله ها،پنجره ها، کف، سقف، سازه های بادی، سازه های سبک استفاده می شود. این امر به کیفیت مقرون به صرفه بودن و ایمنی مواد ساختمانی کمک می کند.

انواع اصلاح کننده های ضربه

اصلاح کننده های ضربه به دو نوع کلی تقسیم می شوند:

• اصلاح کننده های ضربه با ساختار پوسته هسته ای مانند MBS (متاکریلات- بوتادین- استرن)، AIM (اصلاح کننده های ضربه اکریلیک)، ABS (اکریلونیتریل- بوتادین- استایرن)
• اصلاح کننده هایی با ساختار شبکه نیمه سازگار مانند CPE (پلی اتیلن کلردار)، EVA (اتیلن وینیل استات)، NBR (لاستیک اکریلونیتریل بوتادین)

اصلاح کننده ضربه MBS

اصلاح کننده ضربه MBS یک کوپلیمر متاکریلات متیل، بوتادین و استایرن است. پارامتر حلالیت آن 9/5 تا 94 است که نزدیک به پارامتر PVC است. بنابراین، MBS سازگاری خوبی با PVC دارد. بزرگ ترین ویژگی آن این است که محصولات شفاف را می توان با افزودن به PVC تولید کرد. به طور کلی، افزودن phr پی وی سی 10- 17 می تواند مقاومت ضربه PVC را 6-15 برابر افزایش دهد. اما وقتی MBS بیش از 30 phr باشد، مقاومت ضربه PVC کاهش می یابد. MBS خود دارای عملکرد ضربه ای خوب، شفافیت مناسب، انتقال نور تابش از 90 درصد است و در عین حال تاثیر کمی بر سایر خصوصیات رزین مانند استحکام کششی، کشیدگی در هنگام شکستن و … دارد. MBS قیمت بالایی دارد و اغلب در ترکیب با سایر اصلاح کننده های ضربه مانند SBS، CPE، EVA و … استفاده می شود.

MBS مقاومت در برابر حرارت و مقاومت در برابر آب و هوای ضعیفی دارد، بنابراین برای محصولات طولانی مدت در فضای باز مناسب نیست. به طور کلی MBS به عنوان اصلاح کننده ضربه در تولید پروفیل های درب و پنجره پلاستیکی استفاده نمی شود. رزین MBS نوعی کوپلیمر پوسته هسته ای است که توسط MMA پیوند زده می شود و با نمک زدایی خشک می شود. PVC اصلاح شده می تواند مقاومت در برابر ضربه و خواص جامع آن را بهبود بخشد. به دلیل ضریب شکست مشابه آن با PVC، PVC اصلاح شده از شفافیت بهتری برخوردار است، بنابراین به طور گسترده ای در محصولات شفاف مورد استفاده قرار می گیرد. برای محصولات در فضای باز مناسب نیست زیرا حاوی بوتادین است که در اثر قرار گرفتن در معرض نور تجزیه و فرسوده می شود. MBS نه تنها می تواند اثر سفت کننده و انتقال عالی PVC سخت را ایجاد کند بلکه قابلیت پردازش آن را نیز بهبود بخشد، زیرا MBS با ذرات PVC پیوند می یابد، که باعث افزایش ژل شدن PVC می شود. بنابراین زمان ذوب کوتاه می شود، زمان ماند مواد در اکسترودر کاهش می یابد، از تجزیه PVC جلوگیری می شود و قابلیت پردازش PVC بهبود می یابد.

اصلاح کننده ضربه پلی اتیلن کلردار (CPE)

پلی اتیلن کلردار (CPE) نوعی محصول پودری است که از HDPE برای تعلیق و کلرزن در فاز آب استفاده می کند. با افزایش درجه کلرزنی، HDPE بلوری اصلی به تدریج به یک الاستومر بی شکل تبدیل می شود. محتوای Cl در CPE که به عنوان ماده سفت کننده استفاده می شود به طور کلی 25-45 درصد است. CPE منبع گسترده ای است و قیمت کمی دارد. علاوه بر اثر سفت کننده، دارای مقاومت در برابر سرما، مقاومت در برابر آب و هوا، مقاومت در برابر آتش و مقاومت شیمیایی نیز می باشد. در حال حاضر، CPE اصلاح کننده اصلی ضربه در چین است، به خصوص در تولید لوله های پروفیل، بیش تر کارخانه ها از CPE استفاده می کنند. مقدار اضافه به طور کلی 5-15 است. از CPE می توان در ترکیب با سایر مواد سفت کننده مانند لاستیک، EVA و … با اثر بهتر استفاده کرد، اما مواد افزودنی لاستیکی در برابر فرسودگی مقاوم نیستند.

CPE پلی اتیلن کلردار است که با استفاده از کلراسیون جزیی از HDPE ساخته می شود. به دلیل وجود اتم کلر، CPE دارای نرمی و برخی خصوصیات لاستیکی است و CPE را به یک پلیمر قطبی با همان گروه قطبی PVC تبدیل می کند و سازگاری را با PVC افزایش می دهد. بنابراین زنجیره پلیمر می تواند نیروی واندروالس را به اندازه کافی حفظ کند، بنابراین مقاومت در برابر ضربه و اثر سفت شدن PVC بهبود می یابد. علاوه بر این، CPE عملکرد تسریع در ذوب و پلاستیک سازی PVC را دارد. با افزایش محتوای CPE، زمان پلاستیک شدن کوتاه می شود، گشتاور پلاستیک سازی و گشتاور تعادل افزایش می یابد و ویسکوزیته مذاب پلاستیکی افزایش می یابد.

اصلاح کننده ضربه AIM

اصلاح کننده ضربه AIM نسل جدیدی از اصلاح کننده های ضربه است که بر اساس یک محصول پوسته هسته ای ایجاد می شود. کوپلیمر آکریلیک دارای پوشش هسته ای با دمای شیشه 50- درجه سانتی گراد تا 55- درجه سانتی گراد است. این اصلاح کننده های ضربه در پروفیل های PVC، ورق های غیر شفاف، لوله ها و سایر برنامه های داخلی و خارجی مورد استفاده قرار می گیرند.

امکانات:

• مقاومت عالی در برابر آب و هوا
• مقاومت در برابر ضربه عالی
• کارایی عالی، بدون استفاده از کمک های پردازشی، پردازش طیف گسترده ای از محصولات با کیفیت بالا
• انقباض گرما، پایان سطح بالا
• مناسب برای اکستروژن با سرعت بالا

اصلاح کننده ضربه EVA

EVA یک کوپلیمر اتیلن و وینیل استات است. معرفی وینیل استات تبلور پلی اتیلن را تغییر می دهد. محتوای وینیل استات بسیار ضعیف است و ضریب شکست PVC و EVA متفاوت است. تهیه محصولات شفاف کار دشواری است. بنابراین، EVA اغلب با سایر رزین های ضربه ای ترکیب می شود. مقدار EVA اضافه شده کم تر از 10 قسمت است.

علاوه بر این اصلاح کننده های ضربه لاستیکی نیز مواد سفت کننده بسیار خوبی هستند. انواع اصلی عبارت اند از:

• لاستیک پروپیلن اتیلن (EPR)
• اتیلن-پروپیلن-دیون مونومر (EPDM)
• لاستیک استایرن بوتادین
• لاستیک طبیعی
• لاستیک بوتادین
• نئوپرن
• پلی ایزوبوتیلن

که از این مواد NBR ،EPDM ،EPR سه مورد رایج هستند که در بهبود و مقاومت ضربه در دمای پایین عالی هستند، اما در برابر پیری مقاوم نیستند. در پروفیل های پنجره و درب پلاستیکی معمولا استفاده نمی شوند.

اصلاح کننده ضربه ACR

ACR یک کوپلیمر از مونومرها مانند متیل متاکریلات و اکریلات است. ACR بهترین اصلاح کننده ضربه است که در سال های اخیر توسعه یافته است، که می تواند مقاومت ضربه مواد را چندین برابر افزایش می دهد. ACR به اصلاح کننده ساختار هسته-پوسته تعلق دارد و پوسته بیرونی متشکل از پلیمر متیل متاکریلات-اتیل اکریلات در لایه داخلی گرانول ها با الاستومر لاستیکی که به وسیله آکریلات بوتیل با اتصال متقابل ساخته شده توزیع می شود. مخصوصا برای اصلاح ضربه محصولات پلاستیکی PVC برای استفاده در فضای باز مناسب است. ACR به عنوان اصلاح کننده ضربه در پروفیل های پلاستیکی درب و پنجره PVC استفاده می شود. در مقایسه با سایر اصلاح کننده ها، دارای عملکرد پردازش خوب، سطح صاف، مقاومت پیری خوب و ویژگی های مقاومت در برابر زاویه جوش بالا است. اما قیمت آن حدود 1/3 بالاتر از CPE است.

اصلاح کننده ضربه ABS

ABS ترپلیمر استایرن (%40-%50)، بوتادین (%25-%30)، اکریلونیتریل(%25-%30) است، که عمدتا به عنوان پلاستیک مهندسی استفاده می شود. هم چنین برای اصلاح خوب PVC نیز استفاده می شود. وقتی مقدار ABS اضافه شده به 50 قسمت برسد، مقاومت در برابر ضربه PVC می تواند با ABS خالص قابل مقایسه باشد. ABS به طور کلی در مقدار 5-20 قسمت اضافه می شود. مقاومت در برابر آب و هوا ABS ضعیف است و برای استفاده طولانی مدت در فضای باز مناسب نیست. به طور کلی از آن به عنوان اصلاح کننده ضربه برای تولید پروفیل درب و پنجره پلاستیکی استفاده نمی شود.

اصلاح کننده ضربه SBS

SBS یک کوپلیمر بلوک سه تایی استایرن، بوتادین، استایرن است که به آن لاستیک استایرن ترموپلاستیک بوتادین نیز می گویند که یک الاستومر ترموپلاستیک است و ساختار آن را می توان به دو نوع تقسیم کرد: نوع ستاره ای و نوع خطی. نسبت استایرن به بوتادین در SBS عمدتا 30/70، 40/60، 28/72، 48/52 است. عمدتا به عنوان اصلاح کننده ضربه برای HDPE ،PP و PS مورد استفاده قرار می گیرد و مقدار اضافی آن 5-15 قسمت است. نقش اصلی SBS بهبود مقاومت در برابر ضربه در دمای پایین آن است. مقاومت SBS در برابر آب و هوا، ضعیف است و برای استفاده طولانی مدت در فضای باز مناسب نیست.

مقایسه اصلاح کننده های ضربه

شفافیت: MBS> ACR> CPE,  EVA

قابلیت پردازش: MBS,  ACR> CPE> EVA

مقاومت در برابر ضربه رزین MBS از EVA بهتر است اما از CPE، ACR و ABS بدتر است. از نظر مقاومت در برابر آب و هوا، MBS نزدیک به ABS است، اما نسبت به سه مورد دیگر پایین است. MBS از نظر نور و پایداری حرارتی نیز نزدیک به ABS است اما کم تر از ACR است. باید تاکید کرد که نقش مهم رزین MBS در فرآوری محصولات شفاف رزین PVC قابل جایگزینی نیست. رزین MBS به طور کلی مقاومت در برابر PVC را 5-6 برابر افزایش می دهد و تاثیر کمی بر مقاومت کششی و کشیدگی دارد.

ما را در اینستاگرام دنبال کنید.