چگونه پلي­ پروپيلن را در مقابل نور ,حرارت و اکسیژن پایدار نماییم؟

فرايند شکل دهي پلي پروپيلن در گستره حرارتي (220 – 280 ?C) انجام مي گيرد، اين پليمر تحت چنين شرايطي اگر در مقابل حرارت پايدار نشود در اثر ترکيب با اکسيژن، تخريب مي گردد.
حضور آنتي اكسيدان در تمام فرمولاسيون هاي پليپروپيلن الزامي است و بايد در نظر داشت كه انتخاب صحيح اين جزء از فرمول پارامتر بسيار مهمي در موفقيت و كارآيي قطعه اي است كه بر مبناي اين فرمول بندي ساخته خواهد شد.
يکي از آثار مهم نشان دهنده پديده تخريب اين پلاستيک، به صورت بالا رفتن شاخص جريان مذاب آن پديدار مي شود كه مبناي آن سرعت شكسته شدن زنجير، كاهش جرم ملكولي، ايجاد اتصالات عرضي و به تبع شکننده شدن پلاستيک و افزايش شاخص جريان مذاب اين پليمر است .
سيستم هاي پايدارکننده PPکه براي مقاوم حرارتي نمودن آن در برابر گرما براي دراز مدت مورد استفاده قرار مي گيرند عبارتند از :
استئارات کلسيم يا روي، که مخلوط اين دو ترکيب باهم مي توانند اثر Synergistic يا نيروزايي روي يکديگر داشته باشند.
2 و6 دي- ترشيري، بيوتيل- پارا -کرزول (Butylated hydroxyl toluene) که با علامت اختصاري BHT بسيار شهرت دارد.
فسفيت ها و فسفونيت ها شامل:

tetrakis-(2,4-di-tert. butyl phenol)-4,4?-biphenylene diphosphonite
distearyl-penta erythrityl-diphosphite
tris-(nonyl phenyl)- distearyl-penta erythrityl-diphosphite
tris-(2,4-di-tert. butyl phenyl)-phosphite
bis-(2,4-di-tert. butyl phenyl)-penta erythrityl phosphite-diphosphite



تجربه نشان مي دهد يكي از بهترين آنتي اكسيدان ها كه نتايج بسيار خوب و پايداري فرآيندي خيلي عالي از خود به نمايش مي گذارد و به تنهايي نيز مي تواند به آميزه افزوده شود، به گروه فنل آلكان ها تعلق دارد و نام تجارتي آن Topanol CA است:

tris-(2-methyl-4 hydroxy-5-tert. buthyl phenyl)-butane.

اين افزودني ها به طور معمول در غلظت هاي (0.05 – 0.25)% به آميزه پلي پروپيلن افزوده مي شوند.

اثر و کارآيي هر پايدارکننده اي را بر روي آميزه، مي توان از روي اکسترود هاي متعدد آن تعيين کرد، به اين صورت که شاخص جريان مذاب MFI هر نمونه را پس از هر اکسترود اندازه گيري مي نمود.

شايان ذکر است که در آميزه پلي پروپيلن هاي تجارتي در بسياري از اوقات از ترکيبات فسفر، همراه با پايدارکننده هاي فنولي استري(sterically hindered phenol) استفاده مي کنند.

پايدارکننده هاي حرارتي[1] که پلي پروپيلن را براي در از مدت پايدار مي کنند

در دماهاي بالا و در مجاورت با هوا، PP خالص به صورت پودر اکسيد شده تجزيه مي شود، در اين ارتباط چند پارامتر وجود دارد که پايدار کنندگي پلي پروپيلن از آن ها متابعت مي کند:

1. نوع پايدارکننده
2. غلظت پايدارکننده
3. ضخامت نمونه
4. دماي محيط عملکرد قطعه

مهمترين پايدار کننده هاي حرارتي پلي پروپيلن ترکيبات فنل هايي هستند که در جرم ملکولي هاي متوسط (300 – 600) و

خصوصاً جرم ملکولي هاي بالا (600 – 1200 gr/mol) توليد مي شوند و به مقدار زياد مورد استفاده قرار مي گيرند، اين مواد با تيواترها اثر نيروزايي[2] دارند.

از اين گروه از مواد، سه پايدار کننده مهم حرارتي DLTDP ، DSTDP و يا DODDS را مي توان نام برد که دوتا از آن ها به مجموعه ي ترکيبات فنلي وابسته هستند:

dilauryl thio dipropionate
distearyl thio dipropionate
dioctadecyl disulfide



غلظت اين آنتي اکسيدان ها در گستره وزني (0.06 – 0.6)% متغيير مي باشد.
پايداركننده هاي نوري[3] پروپيلن
نور و اكسيژن باعث انجام واكنش تخريب در پلاستيك ها مي شوند، اين واكنش شيميايي نه تنها از نظر ظاهري روي آن ها اثر مي كند بلكه روي خواصّ فيزيكي و مكانيكي آن ها نيز اثرات مخرّب و زيان آوري را به وجود مي آورد.
جلوگيري از واكنش هاي تخريب، از نظر فني و اقتصادي از اهميّت بسيار زيادي برخوردار است.
پايداركننده هاي نوري تركيباتي شيميايي هستند كه از طريق فيزيكي و شيميايي در واكنش هاي منجر به تخريب نوري دخالت مي كنند و از بروز اين پديده در زمان هاي كوتاه جلوگيري مي كنند.
علي رغم آن كه كربن بلاك و برخي از رنگ ها ي ديگر توانايي دارند پلاستيك ها را از خطر تخريب نوري حفظ كنند اما تركيبات آلي و اُرگانو متاليك ديگري وجود دارند كه هيچ گونه تداخلي در رنگ اصلي پلاستيك ايجاد نمي كنند.

چهار گروه اصلي بسيار مهم پايداركننده هاي نوري وجود دارند كه عبارتند از:

2-hydroxybenzophenons
2-hydroxyphenyl beonzotriazoles
Hindered amines
Organic nickel compounds
پلي پروپيلن در مقابل تابش نور فرابنفش بسيار حساس و آسيب پذير است، و اين ضعف براي هر كاربردي از اين پلاستيك بايد به دقت در نظر گرفته شود
نه تنها قطعاتي كه در فضاي آزاد قرار مي گيرند بايد در مقابل اشعه ي فرابنفش پايدا شوند بلكه قطعاتي كه در داخل اتاق و محيط هاي بسته نيز واقع مي گردند هم از اين نظر بايد تقويت شوند.
پايداري اندك قطعات ساخته شده از پلي پروپيلن كه در برابر اشعه ي فرابنفش تقويت نشده اند، اگر در معرض تابش نور خورشيد قرار گيرد، تخريب نوري خود را به صورت كاهش جلاي ظاهري، ايجاد ترك هاي ريز در سطح قطعه و افت شديد خواصّ مكانيكي قطعه، نمايان مي سازد.
در پايداري نوري پلي پروپيلن چند عامل مهم هستند كه از آن ميان مي توان به ضخامت نمونه، درجه كريستالي، رنگ آميزي، وجود پركننده و عامل تقويت كننده، حضور آنتي اكسيدان ها و غيره را مي توان نام برد.

براي عملكرد مطمئن و طولاني يك قطعه از جنس پلي پروپيلن در برابر نور خورشيد و درجه حرارت نسبتاً بالا، معمولاً از خاصيّت نيروزايي (Synergism) مخلوطي از يك آنتي اكسيدان مانع شكست زنجير، و يك آنتي اكسيدان تجزيه گر پراكسيد، به آميزه پلاستيك اضافه مي كنند مانند مخلوطي از فنل هاي الكاني و دي لائوريل تيو دي پروپيونات.(لوله و اتصالات پلي اتيلن)

مهمترين پايداركننده هاي نوري كه پلاستيك پلي پروپيلن را در مقابل اشعه ي فرابنفش مقاوم مي سازند عبارتند از:

AO-I = pentaerythrityl tetrakis-[3-(3,5-di-tert. butyl-4´ hydroxy phenyl)-propionate]
AO-II = Calcium (3,5-di-tert. butyl-4 hydroxy benzyl)-monoethyl-phosphonate]
Ph-I = tris- (2,4-di-tert. butyl phenyl)-phosphite.
UVA-I = 2- (2´- hydroxy-3´,5´-di-tert. butyl phenyl)-5-chloro-benzotriazole.
UVA-II = 2- (2´- hydroxy-3´-tert. butyl-5´-methyl phenyl)-5-chloro-benzotriazole.
UVA-III = 2- hydroxy-4-n- octoxybenzophenone.
Ni-II = n-butylamine-nickel-2,2´-thio-bis-(4-tert. octyl phenolate).
Bz-I = 3,5-di-tert. butyl-4 hydroxy benzoic acid-2´,4´- di-tert. butyl phenyl-ester.
HALS-I = bis-2,2,6,6- tetramethyl-4-piperidyl sebacate.
HALS-II = Poly-(N-β- hydroxy ethyl-2,2,6,6- tetramethyl-4-hydroxy-piperidyl succinate.
HALS-III = Poly-{[6-[1,1,3,3- tetramethyl butyl)-imino]-l,3,5 triazine-2,4-diyl][2-(2.2,6,6 tetramethyl piperidyl )amine]-hexamethylene-[4-(2,2,6,6- - tetramethyl piperidyl)-imino}.
پايداركننده هاي نوري معمولاً با غلظت هاي بين (0.05 – 2)% مورد استفاده قرار مي گيرند، ضمن آن كه حد بالايي اين گستره به ندرت كاربري دارد.
كارآيي جاذب نور فرابنفش آمين ممانعت شده HALS-I در انواع پلاستيك هاي پلي پروپيلن حتي در مقادير و غلظت هاي كم هم بسيار برجسته و چشمگير است.
به منظور محافظت از پلي پروپيلن در برابر نور فرابنفش خورشيد اگر از پايداركننده UVA-I استفاده شود، ميزان (0.3-0.5)% وزني از اين پايداركننده در آميزه پلي پروپيلن كافي است.