تغییرات یک پلیمر در برابر نور، که ممکن است خود را به صورت تغییر رنگ، تسریع افت و یا از دست رفتن خواص مکانیکی نشان دهد، پایداری نوری می نامیم. پایداری نوری تنها به نوع پلیمر ارتباط ندارد و بیشتر ناشی از ناخالصی هایی می تواند باشد که از زمان تولید یا پروسه کردن در سیستم باقی مانده اند. مهمترین این عوامل پراکسید ها، ناخالصی های فلزی یا ترکیبات کربونیلی هستند. فوتواکسیداسیون در پلیمر معمولا در اثر حضور هیدروپراکسیدها آغاز می شود (حداقل در مراحل اولیه این امر صادق می باشد). حتی بسیاری پلیمرها که به ذات نسبت به نور یووی شفاف هستند نیز ممکن است در اثر وجود ناخالصی ها حساسیت به یووی نشان دهند. برای کاهش اثرات فوتواکسیداسیون معمولا از فوتوآنتی اکسیدان ها یا جاذب های یووی استفاده می شود.
ترکیبات Hindered Amin Light Stabilizer یا Hindered Piperidines که به صورت مختصر با نام HALS شناخته می شوند یکی از مهمترین دستیافت های صنعت پلاستیک هستند. HALS 944 و HALS 770 دو مورد از مهمترین و پرکاربردترین اعضای این خانواده می باشند و در بسیاری از پلیمرهای صنعتی قابل استفاده می باشند.
شکل1: ساختار سه ترکیب پایدار کننده نوری بر پایه آمین محدود شده که در صنعت بسیار معمول می باشند.
هالس 770 اولین هالس صنعتی شده بود و در سال 1974 به بازار عرضه شد که به آن HALS1 نیز گفته می شود. ترکیباتی نظیر HALS 944 و HALS 622 در دهه 1980 صنعتی شدند. امروزه بیش از 30 نوع پایدار کننده از این خانواده به صورت صنعتی وجود دارند که محبوب ترین آن ها HALS 770, HALS 944, HALS 622 می باشد. یکی از مهمترین تولید کننده گان این افزودنی شرکت BASF می باشد که این ترکیبات هالس را با برند تینووین Tinuvin به بازار عرضه می نماید (مثلا: Tinuvin 770Tinuvin 944.)
مکانیسم عملکرد این دسته مانند جاذب های یووی نیست. همچنین این مواد اکسیژن رادیکالی یا ترکیبات کربونیل را نیز به دام نمی اندازند. همچنین در شکستن رادیکال های آزاد نیز نقشی ندارند. اثر بخشی این ترکیبات در اثر واکنش نیتروکسیل رادیکال که بخش پایدارکننده ترکیب است اتفاق می افتد. نیتروکسیل رادیکال آلکیل رادیکال طبق واکنش زیر گیر انداخته و در نهایت نیتروکسیل رادیکال دوباره تولید می شود. در واقع این پایدار کننده را می توان نوعی ترکیب کاتالیستی یا پایدار کننده ای که بی اثر نمی شود دانست. اما تحقیقات اخیر نشان می دهد که علاوه بر این ویژگی مثبت هالس می تواند با کمپلکس شدن با فلزات واسطه، کمپلکس شدن با هیدروپراکسید ها و ترکیبات انتقال دهنده بار تاثیر مثبت بر پایداری پلیمر بگذارد.
شکل2: مکانیسم عملکرد پایدار کننده نوری هالس.
موادی که تاثیر منفی بر عملکرد هالس دارند:
ترکیبات آلی بر پایه تیواترها که نوعی از پایدارکننده ها هستند، ترکیبات ضد شعله هالوژنی، محیط های اسیدی می توانند عملکرد پایدار کننده های نوری هالس را به طور منفی تحت تاثیر قرار دهند.
عملکرد ترکیباتی نظیر HALS 770 وHALS 944 طی زمان ممکن است کاهش یابد که این می تواند به دو عامل واکنش های جانبی خنثی کننده ترکیب یا خارج شدن از سیستم مربوط باشد. واکنش های جانبی بیشتر مربوط به حضور ترکیباتی است که در بالا به آن ها اشاره شد. اما خارج شدن از سیستم می تواند در اثر مهاجرت به سطح، فراریت ترکیب یا لیچ شدن با حلال ها یا مواد در تماس با قطعه اتفاق بیفتد.
برای تست عملکرد این افزودنی پلیمری معمولا قطعه در معرض نور خورشید مستقیم یا تست های تسریع شده قرار می گیرد. خارج شدن فیزیکی به حلالیت ادتیو پلیمری در بستر پلیمر و ضریب نفوذ آن ارتباط می یابد. که این دو به ساختار ملکولی افزودنی پلیمری مورد نظر مربوط می شوند. و از دیگر سو به خود ساختار پلیمر (قطبیت، کریستالینیته، وزن ملکولی، دمای انتقال شیشه ای).
به عنوان مثال تینووین 770 یک پایدار کننده عالی برای پلی پروپیلن( PP) و پلی اتیلن سنگین (HDPE) می باشد اما برای پلی اتیلن سبک و یا الیاف PP انتظارات صنعت را برآورده نمی کند. که این مشکل به خاطر این است که 770 پایدار کننده با وزن ملکولی پایین می باشد. ترکیباتی نظیر تینووین 944 یا تینوین 622 که پایدار کننده نوری الیگومری هستند برای محصولات مذکور مناسب تر می باشند.
گام های انتخاب پایدار کننده مناسب برای پلیمرهای صنعتی:
- – بسته به نوع محصول پلیمری انتخاب بین پایدار کننده نوری الیگومری یا پایدار کننده نوری وزن ملکولی پایین.
- – نوع پلیمر صنعتی
- – شرایط پروسه کردن محصول پلیمری و شکل نهایی محصول (الیاف، ورق، قطعه و…)
- – دیگر اجزای موجود در سیستم پلیمری
- -عمر سرویس دهی مورد نظر.
به طور عمومی درصد این افزودنی پلیمری بین 0.1 تا 0.3 درصد و در کاربرد های خاص تا حدود 1% می باشد.
مراجع:
- G. Pritchard (ed.), Polymer additives: An A to Z reference, Antioxidants: an overview, DOI 10.1007/978-94-011-5862-6
- H. Zweifel, R.D. Maier, M. Schiller, Plastics Additives Handbook, 6th edition.
برای ثبت سفارش انواع مواد افزودنی پلاستیک با ما در ارتباط باشید
کارشناس فروش:
09120809581
کارشناس فنی :
09120809582
