المواد المضافة للبلاستيك هي مركبات يجب إضافتها أثناء عملية صب البوليمرات (الراتنجات الاصطناعية) لتحسين أداء معالجتها أو لتعزيز خصائص الراتنج الخاصة. على سبيل المثال، يتم استخدام الملدنات لخفض درجة حرارة صب راتنج كلوريد البولي فينيل وجعل المنتج أكثر ليونة؛ مثال آخر، من أجل تحضير البلاستيك الرغوي خفيف الوزن ومقاوم للاهتزاز وعازل للحرارة وعازل للصوت، يجب إضافة عامل الرغوة؛ بعض البلاستيك له درجة حرارة تحلل حراري قريبة جدًا من درجة حرارة معالجة القالب، ولا يمكن صبها بدون إضافة مثبتات الحرارة. لذلك، تلعب المواد المضافة للبلاستيك دورًا مهمًا بشكل خاص في صب البلاستيك ومعالجته.
1. الملدن
تتطلب بعض المواد البلاستيكية ذات درجات حرارة انتقال الزجاج العالية إضافة كمية معينة من الملدنات لإنتاج منتجات ناعمة في درجة حرارة الغرفة وتحسين خصائص تدفق الذوبان أثناء المعالجة. تتمتع هذه الملدنات الزيتية ذات الوزن الجزيئي الصغير بتوافق جيد مع البوليمرات العالية. يتم توزيعها بين سلاسل البوليمر، مما يقلل من القوى الجزيئية بينها، مما يجعل من السهل على السلاسل الجزيئية التحرك تحت درجة حرارة وضغط معينين، وبالتالي تحقيق غرض المعالجة والقولبة. لذلك، يكون للملينات تأثير تقليل درجة حرارة انتقال الزجاج ودرجة حرارة صب البلاستيك الدنيا. عادة ما يكون الانخفاض في درجة حرارة انتقال الزجاج متناسبًا مع الكسر الحجمي للملين.
يمكن تقسيم الملدنات إلى فئتين: الملدنات الأولية والملينات الثانوية. تتمثل خصائص الملدنات الأولية في التوافق الجيد مع الراتنجات، وكفاءة التلدين العالية، ومقاومة الهجرة، والتقلب المنخفض، واستخراج الزيت (الماء) المنخفض، والمرونة في درجات الحرارة المنخفضة. قابلية ذوبان الملدنات الثانوية ضعيفة، وتستخدم بشكل أساسي مع الملدنات الرئيسية لتقليل التكاليف، لذلك تُعرف أيضًا باسم مادة مضافة.
2. مضادات الأكسدة ومثبتات الضوء
نحن نعلم جميعًا أن المنتجات البلاستيكية تخضع لظواهر الشيخوخة مثل البهتان والهشاشة والتشقق تحت تأثير الضوء والحرارة والأكسجين أثناء المعالجة والتخزين والاستخدام. لتأخير ومنع حدوث الشيخوخة، يجب إضافة مثبتات. تستخدم بشكل أساسي لمنع الشيخوخة الحرارية، وتسمى مثبتات الحرارة؛ تستخدم بشكل أساسي لمنع الشيخوخة التأكسدية، وتسمى مضادات الأكسدة؛ تستخدم بشكل أساسي لمنع الشيخوخة الضوئية، وتسمى مثبتات الضوء، ويشار إليها مجتمعة باسم المثبتات. أفضل مثبت بلاستيكي أداءً اليوم هو مثبت الحرارة ميثيل القصدير (يُختصر باسم 181)، وهو فعال جدًا في الدرفلة والبثق والقولبة بالحقن والنفخ للبولي إيثيلين الصلب (PVC). نظرًا لسلامته العالية، فإنه يستخدم بشكل خاص في تغليف المواد الغذائية ومنتجات البولي إيثيلين الصلب عالي الدقة. في الوقت نفسه، يتم استخدامه على نطاق واسع في الأبواب والنوافذ البلاستيكية وأنابيب المياه والمواد الزخرفية لاستبدال مثبتات الحرارة البلاستيكية الأخرى شديدة السمية. تم استخدامه على نطاق واسع في الولايات المتحدة وأوروبا واليابان. في السنوات الأخيرة، تم استخدام مثبتات الحرارة 181 ميثيلتين على نطاق واسع في الصين.
3. مثبطات اللهب
تسمى المواد المضافة التي تعمل على إبطاء أداء احتراق البلاستيك بمثبطات اللهب، والتي يمكن تقسيمها إلى أربعة أنواع وفقًا لآليات مثبطات اللهب المختلفة:
عند دمجه مع منتجات تحلل البلاستيك، ينتج غاز خانق للهب، مثل التفاعل بين ثلاثي أكسيد الأنتيمون وكلوريد الهيدروجين المنطلق أثناء تحلل بولي كلوريد الفينيل، مما ينتج ثلاثي كلوريد الأنتيمون ذو تأثير إطفاء اللهب.
امتصاص الحرارة المتولدة أثناء الاحتراق لتبريد البلاستيك وإبطاء معدل الاحتراق، مثل هيدروكسيد الألومنيوم، وهو النوع الأكثر استخدامًا من مثبطات اللهب: فهو يعمل كحشو ومثبط للدخان ومثبط للهب. وفي الوقت نفسه، فهو غير مكلف وله تأثير ضئيل على خصائص البوليمر، لذا فإن معدل نموه في التطبيق ملحوظ.
توفير طلاء معزول عن الأكسجين، مثل إسترات الفوسفات. وتشمل المنتجات الرئيسية فوسفات ثلاثي فينيل، وهو في الواقع مادة ملينة ذات خصائص مثبطة للهب.
يمكن أن يؤدي ذلك إلى توليد جذور حرة تمنع تفاعلات الاحتراق، والتي يمكن أن تتفاعل مع البلاستيك لإنتاج منتجات ذات أداء احتراق ضعيف.
4. مثبت الحرارة
الوظيفة الرئيسية لمثبت الحرارة هي منع أو تخفيف تحلل راتنج كلوريد البولي فينيل أثناء معالجة التلدين عالية الحرارة، وكذلك التغيرات الكيميائية الناجمة عن الضوء والأكسجين في البيئة أثناء استخدام المنتج بعد التشكيل، وبالتالي تغيير أداء المنتج وتقصير عمره الافتراضي. تعمل مثبتات الحرارة على تثبيط أو منع تدهور الراتينج، وإطالة عمر المنتج، ولها تأثير مضاد للأكسدة معين عن طريق امتصاص وتحييد حمض الهيدروكلوريك، وإزاحة ذرات كلوريد الأليل غير المستقرة في جزيئات كلوريد البولي فينيل، والخضوع لتفاعلات الإضافة مع هياكل البوليين، والتقاط الجذور الحرة، وما إلى ذلك، لمنع المنتجات البلاستيكية من التدهور وتغير اللون. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لمثبتات الحرارة أيضًا امتصاص الأشعة فوق البنفسجية أو حماية الراتينج من التلف الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية. عند إضافتها إلى مخاليط مكونة بشكل أساسي من راتنج كلوريد البولي فينيل، يجب ألا تخضع لتفاعلات كيميائية مع إضافات أخرى ويجب ألا تؤثر على أداء المنتج. تضمن آليات العمل هذه معًا الدور المهم لمثبتات الحرارة في معالجة البلاستيك، وخاصة في معالجة وتطبيق راتنج كلوريد البولي فينيل
5. معدل التأثير
الوظيفة الرئيسية لمعدلات التأثير هي تحسين هشاشة المواد البوليمرية عند درجات الحرارة المنخفضة ومنحها صلابة أعلى. تلعب هذه المواد الكيميائية دورًا مهمًا في مجال تكنولوجيا الهندسة وتستخدم على نطاق واسع في العديد من المنتجات البلاستيكية، مثل بلاستيك البولي بروبلين وراتنجات البولي فينيل كلوريد وما إلى ذلك. بالنسبة لمواد البولي فينيل كلوريد على وجه التحديد، يمكن لمعدلات التأثير زيادة صلابة البولي فينيل كلوريد ومقاومته للصدمات، وبالتالي تحسين صلابة المادة وقوتها ومقاومتها للتآكل، وتعزيز عمر خدمة المنتج واستقرار الأداء. على سبيل المثال، يعد معدل تأثير الأكريليك (AIM) معدلًا بلاستيكيًا عالي الجودة وصديقًا للبيئة يستخدم بشكل أساسي في المنتجات الصلبة المصنوعة من البولي فينيل كلوريد، مثل الأنابيب والتجهيزات والأبواب والنوافذ المصنوعة من الفولاذ البلاستيكي والألواح والحاويات وما إلى ذلك. يشتت AIM الجسيمات في مصفوفة الطور المستمر من البولي فينيل كلوريد، ويمتص طاقة التأثير عند تعرضه لقوى خارجية، ويمنع المزيد من تطور الشقوق، وبالتالي يحسن قوة تأثير المادة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لمعدلات التأثير أيضًا أن تمنح منتجات البولي فينيل كلوريد قابلية معالجة جيدة ومقاومة للطقس، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص للمنتجات الخارجية
6. عامل الرغوة
المادة الرغوية عبارة عن نوع من المركبات العضوية التي تتحلل وتطلق الغازات عند تسخينها. ستبقى هذه الغازات في الركيزة البلاستيكية وتتحول إلى بلاستيك رغوي به العديد من هياكل الرغوة الدقيقة.
كعامل رغوة جيد، يجب أن تتوفر فيه الشروط التالية: إطلاق الغاز في فترة زمنية قصيرة، معدل إطلاق قابل للتعديل، إطلاق الغازات الخاملة مثل CO 2 وN 2 أثناء التحلل، التشتت والتحلل السهل في البلاستيك، درجة حرارة التحلل المناسبة، توليد حرارة منخفضة أثناء التحلل، تفاعل تحلل غير قابل للعكس، عامل رغوة غير سام، إلخ. عامل الرغوة الأكثر استخدامًا هو أزوديكربوناميد.
7. عامل الربط
يشير عامل الربط إلى نوع من المواد التي يمكنها تحسين خصائص الواجهة بين الحشو ومواد البوليمر. عادة ما يكون هناك مجموعتان وظيفيتان في البنية الجزيئية لعوامل الربط: يمكن أن تخضع إحداهما لتفاعلات كيميائية مع مصفوفة البوليمر أو تتمتع بتوافق جيد؛ يمكن لنوع آخر تكوين روابط كيميائية مع الحشوات غير العضوية. مثل؛ عامل ربط السيلان، بالصيغة العامة RSiX3 (R هي مجموعة وظيفية نشطة لها تقارب وتفاعل مع جزيئات البوليمر، مثل مجموعات الفينيل والكلوروبروبيل والإيبوكسي والميثاكريلويل والأمينو والثيول؛ X هي مجموعة ألكوكسي يمكن أن تتحلل مائيًا، مثل الميثوكسي والإيثوكسي وما إلى ذلك). بعد العلاج بعامل ربط، يمكن تعديل سطح عامل التعزيز أو الحشو كيميائيًا، مما يشكل رابطة جسر بين الطور غير العضوي المشتت والبوليمر المستمر، ليصبح مادة مركبة تعزز تأثير عامل التعزيز أو الحشو. يُعد السيلان العضوي عامل الربط الأكثر استخدامًا على نطاق واسع، في حين يُعد التيتانات العضوي عامل ربط أكثر كفاءة.
8. عامل الربط المتقاطع
تُستخدم عوامل الترابط بشكل أساسي في المواد البوليمرية (المطاط والراتنجات الصلبة بالحرارة). نظرًا لأن البنية الجزيئية للمواد البوليمرية خطية، فبدون الترابط، تكون قوتها منخفضة، ومن السهل كسرها، ولا تتمتع بمرونة. يتمثل دور عوامل الترابط في إنشاء روابط كيميائية بين الجزيئات الخطية، وربطها معًا لتشكيل بنية شبكية، وبالتالي تحسين قوة ومرونة المطاط. عامل الترابط المستخدم في المطاط هو الكبريت بشكل أساسي، ويجب إضافة مسرعات. بشكل عام، تشير عوامل الترابط إلى بيروكسيدات عضوية، مثل بيروكسيد ثنائي إيزوبروبيل بنزين، والتي يمكن استخدامها كعامل ترابط للبولي إيثيلين.
9. مواد التعزيز والحشو
في العديد من المواد البلاستيكية، تشكل المواد المقواة والحشوات نسبة كبيرة، وخاصة المواد البلاستيكية المقواة والمواد البلاستيكية الكالسيومية. والغرض الرئيسي هو تحسين قوة وصلابة المنتجات البلاستيكية عن طريق إضافة مواد ليفية مختلفة أو مواد غير عضوية. وتشمل المواد المقواة الأكثر استخدامًا الألياف الزجاجية والأسبستوس والكوارتز والكربون الأسود والسيليكات وكربونات الكالسيوم وأكاسيد المعادن وما إلى ذلك.
10. مواد التشحيم
أثناء المعالجة الساخنة للبوليمرات، غالبًا ما تتم إضافة كمية صغيرة من مواد التشحيم لتسهيل إزالة القالب. يمكن تقسيم مواد التشحيم إلى نوعين: مواد التشحيم الخارجية ومواد التشحيم الداخلية. تتمثل الوظيفة الرئيسية لزيوت التشحيم الخارجية في تسهيل التدفق السلس لمذاب البوليمر بعيدًا عن سطح المعدن الساخن لمعدات المعالجة. التوافق بين مواد التشحيم الخارجية والبوليمرات ضعيف، وتتكون طبقة رقيقة فقط من مواد التشحيم عند الواجهة بين البوليمرات والمعادن. تتمتع مواد التشحيم الداخلية بتوافق جيد مع البوليمرات، مما يمكن أن يقلل من التماسك بين جزيئات البوليمر، وبالتالي تسهيل تدفق البوليمر وتقليل ارتفاع درجة الحرارة الناجم عن حرارة الاحتكاك الداخلي. مواد التشحيم الخارجية الأكثر استخدامًا هي حمض دهني وأملاحه المعدنية، في حين أن مواد التشحيم الداخلية هي البولي إيثيلين منخفض الوزن الجزيئي، إلخ.
11. عامل التحرير
عامل التحرير هو مادة وظيفية تقع بين القالب والمنتج النهائي. تتمتع عوامل التحرير بمقاومة كيميائية ولا تذوب عند ملامستها للمكونات الكيميائية للراتنجات المختلفة، وخاصة الستيرين والأمينات. تتمتع عوامل التحرير أيضًا بمقاومة للحرارة ومقاومة للإجهاد، ولا تتحلل أو تتآكل بسهولة؛ تلتصق عوامل التحرير بالقالب دون الانتقال إلى الأجزاء المعالجة، ولا تعيق الطلاء أو عمليات المعالجة الثانوية الأخرى. بسبب التطور السريع لقولبة الحقن والبثق والدرفلة وقولبة الضغط والتصفيح وغيرها من العمليات، زادت أيضًا كمية عوامل التحرير المستخدمة بشكل كبير.
12. عامل التلوين
الأصباغ هي مواد كيميائية غير قابلة للذوبان في المذيبات العادية، لذلك لتحقيق أداء التلوين المثالي، من الضروري استخدام الطرق الميكانيكية لتوزيع الأصباغ بالتساوي في البلاستيك. الأصباغ غير العضوية لها ثبات حراري وضوئي ممتاز، وسعر منخفض، ولكن قوة التلوين ضعيفة نسبيًا وكثافة نسبية عالية؛ الأصباغ العضوية لها قوة تلوين عالية وألوان زاهية وكروماتوغرافيا كاملة وكثافة نسبية منخفضة. ومع ذلك، تشمل عيوبها مقاومة أقل للحرارة ومقاومة للطقس وقوة تغطية مقارنة بالأصباغ غير العضوية. تشمل الأصباغ بشكل أساسي ماسترباتش اللون وعوامل التبييض الفلورية.
13. دفعة رئيسية ملونة
الدفعة الرئيسية هي مادة مجمعة يتم تصنيعها عن طريق ربط كمية ثابتة من الصبغة أو الصبغة بشكل موحد على الراتنج. تتضمن مكوناتها الأساسية الصبغات أو الأصباغ، والناقلات، والمشتتات، والمواد المضافة؛ لها المزايا التالية: فهي تساعد على الحفاظ على الاستقرار الكيميائي واللون للصبغات، وتحسين قابلية تشتت الصبغات، والتشغيل البسيط، وتحويل اللون بسهولة، والبيئة النظيفة، وتوفير الوقت والمواد الخام.
14. عامل مضاد للكهرباء الساكنة
تلعب العوامل المضادة للكهرباء الساكنة دورًا في إزالة أو تقليل الكهرباء الساكنة المتولدة على سطح المنتجات البلاستيكية. معظم العوامل المضادة للكهرباء الساكنة عبارة عن إلكتروليتات، والتي تتمتع بتوافق محدود مع الراتنجات الاصطناعية. وهذا يسمح لها بالانتقال إلى سطح البلاستيك، وتحقيق تأثيرات امتصاص الرطوبة والقضاء على الكهرباء الساكنة.
15. العوامل المضادة للبكتيريا
مع التحسن المستمر لوعي الناس بالسلامة، بدأ المزيد والمزيد من الناس في شراء المنتجات البلاستيكية المضادة للبكتيريا. تُستخدم العوامل المضادة للبكتيريا في البلاستيك المضاد للبكتيريا. تشير العوامل المضادة للميكروبات إلى المواد الكيميائية التي يمكنها الحفاظ على نمو أو تكاثر بعض الكائنات الحية الدقيقة (البكتيريا والفطريات والخميرة والطحالب والفيروسات وما إلى ذلك) دون المستويات الضرورية لفترة زمنية معينة. العوامل المضادة للميكروبات هي مواد ذات خصائص مضادة للبكتيريا ومبيدة للجراثيم.
16. مزيل الرغوة
مزيلات الرغوة البلاستيكية، والمعروفة أيضًا باسم مجففات البلاستيك، أو الدفعة الرئيسية لإزالة الرغوة البلاستيكية، تحتوي بعض المواد الخام البلاستيكية أو البلاستيك المعاد تدويره غالبًا على كميات ضئيلة من الرطوبة. إذا لم يتم التخلص منها، ستتشكل فقاعات أو علامات مائية على سطح المنتجات المعالجة، مما سيؤثر على أداء ومظهر المنتجات. تتطلب العملية التقليدية لاستخدام آلات التجفيف الكهربائية لإزالة الرطوبة التجفيف المبكر للمواد الخام، مما يسبب إزعاجًا في الإنتاج، ويطيل وقت معالجة المنتج، ويؤدي إلى انخفاض كفاءة الإنتاج، ويستهلك الكهرباء، ويؤدي إلى تدهور بيئة المعالجة، ويزيد من تكاليف الإنتاج. مزيلات الرغوة البلاستيكية هي نوع جديد من الدفعة الرئيسية الوظيفية تم تطويرها خصيصًا لحل مشكلة فقاعات الماء في المنتجات البلاستيكية المصنوعة من البولي إيثيلين والبولي بروبيلين وأكريلونتريل بوتادين ستايرين والنايلون أثناء المعالجة. يمكن تشكيل هذه الدفعة الرئيسية ومعالجتها عن طريق إضافة كمية صغيرة وخلطها ببساطة قبل صب البلاستيك، دون المرور بعملية التجفيف. تتمتع بمزايا سهولة الاستخدام، وتحسين كفاءة الإنتاج، وتقليل استهلاك الطاقة.
لقد تطورت صناعة المواد المضافة للبلاستيك في بلدنا مع تطور صناعة البولي فينيل كلوريد. إن نسبة المواد المضافة في المواد البلاستيكية صغيرة نسبيًا، ولكنها تؤثر بشكل كبير على جودة المنتجات البلاستيكية. ستصبح المواد المضافة للبلاستيك عالية الأداء والصديقة للبيئة وغير السامة والفعالة الاتجاه الرئيسي لتطور صناعة المواد المضافة للبلاستيك في الصين في المستقبل.