دسته‌بندی نشده

بهبود خواص پلیمر توسط پرکننده های معدنی

بهبود خواص پلیمر توسط پرکننده های معدنی

بهبود خواص پلیمر توسط پرکننده های معدنی: با کشف و تولید انواع پلیمرها، فعالان این صنعت روند صعودی خود را در کسب سهم بیشتری از بازار حفظ کرده‌اند. این روند صعودی طوری انجام شده است که فروش جهانی ترموپلاستیک‌ها در سال 2014 چیزی حدود 320 بیلیون دلار تخمین زده شد. از این میان پلیمر پلی‌پروپیلن حدودا 42 % از سهم بازار را در اختیار خود قرار داد.

با وجود تنوع در پلیمرها، آن‌ها به تنهایی توانایی تامین خواص مطلوب مهندسی را ندارند. به همین دلیل انواع مختلفی از افزودنی‌ها را با هدف بهبود خواص پلیمرها از جمله خواص مکانیکی و حرارتی و همچنین کاهش قیمت با این عناصر ترکیب کردند. یکی از این افزودنی‌ها در صنعت پلیمر، پرکننده‌های معدنی هستند. در مقاله پیش رو قصد داریم پرکننده‌های معدنی پرکاربرد در صنعت پلیمر را بررسی کرده و چگونگی بهبود خواص مواد پلیمری را با آن‌ها بیان کنیم.

پرکننده‌های معدنی

همان‌طور که گفتیم پرکننده‌ها یا فیلرها افزودنی‌هایی در صنعت پلیمر هستند که با ترکیب آن‌ها با عناصر پلیمری خواص مکانیکی و حرارتی آن‌ها را بهبود می‌بخشند. در واقع می‌توان گفت که با توجه به ترکیب مواد آن‌ها، فیلرها را به سه دسته پرکننده‌های آلی یا پرکننده‌های معدنی، فیلرهای گیاهی و مصنوعی تقسیم‌بندی می‌شوند.

میثم دارو پلاست

هرکدام از انواع پرکننده‌ها با توجه به شکل، اندازه ذرات و شیمی سطح ویژگی‌های مختلفی دارند. وقتی فیلری معدنی به پلاستیک‌ها اضافه شود، چگالی و سختی سطح ماده پلیمری افزایش پیدا می‌کند. علاوه بر این پرکننده‌های معدنی باعث بهبود مقاومت دمایی شده و با کاهش ضریب انبساط حرارتی خطی، انقباض محصولات پلیمری را کاهش می‌دهند.

انواع پرکننده‌های معدنی

مواد معدنی موجود در طبیعت از کربنات کلسیم گرفته تا گونه­های خاص دیگر همچون نفلین سینیت (nephline syenite)، همگی می‌توانند به‌عنوان پرکننده معدنی در صنعت پلیمر مورد استفاده قرار بگیرند. این فیلرهای معدنی در درازمدت باعث بهبود عملکرد پلیمرها می‌شوند. از جمله مهم‌ترین پرکننده‌های معدنی می‌توان موارد زیر را نام برد:

کربنات کلسیم

یکی از مهم‌ترین پرکننده‌ها در صنعت تولید رنگ، کربنات کلسیم است. کربنات کلسیم به‌عنوان پرکننده‌ی چارچوب‌ها و صفحات زیرین یعنی صفحات فولادی یا چوبی در لایه رنگ مورد استفاده قرار می‌گیرد. این پرکننده موجب بیشتر شدن رسوب و همچنین افزایش نفوذپذیری لایه‌های رنگ می‌شود.

پودر تالک

تالک یکی از پرکننده‌های جهانی است که در پوشش‌های مبتنی بر حلال مورد استفاده قرار می‌گیرد. امروز از این پرکننده در انواع آستر، رنگ علامت‌گذاری برای خیابان‌ها، پوشش‌های میانی، پوشش صنعتی، پوشش‌های معماری و … مورد استفاده قرار می‌گیرد.

کائولن

از دیگر پرکننده‌های پرکاربرد در صنعت پوشش‌های خارجی کائولن هست. انواع کائولن که عموما برای بهبود ویژگی‌های پوششی مواد پلیمری مورد استفاده قرار می‌گیرد، شامل کائولن کلسینه شده، کالوئن فوق ریز، کائولن فعال و … می‌باشد. کائولن قابلیت استفاده در انواع پوشش را دارد، اما معمولا در انواع پوشش‌های معماری که مبتنی بر آب هستند استفاده می‌شود.

گرافیت

گرافیت طبیعی به‌خاطر ساختار پوسته پوسته‌ای که دارد. همچنین میزان پنهان شوندگی مناسب قابلیت استفاده در پوشش‌های نگهدارنده‌ی سازه‌های فولادی را دارا می‌باشد. قابلیت رسانایی بالا و رنگ مشکی باعث شده تا گرافیت به یکی از بهترین پوشش‌ها برای استفاده درانواع محافظ الکتریکی، الکترونیکی و کامپیوتری تبدیل شود. پوشش این محافظ‌ها  می‌تواند تا حدود 75 درصد از گرافیت باشد.

از دیگر کاربرد‌های گرافیت استفاده در کف‌پوش‌های ضد الکتریسیته ساکن می‌باشد. از گرافیت می‌توان در انواع پوشش مقاوم در برابر حرارت، پوشش‌های آب‌بندی، پرایمرها، پوشش‌های ضد آب و … استفاده کرد. به‌خاطر مقاومت بالای گرافیت برابر نور، می‌توان از آن در مواردی مانند رنگ خودروها استفاده کرد.

ولاستونیت

بهبود خواص پلیمر توسط پرکننده های معدنی : ولاستونیت مهم‌ترین و اصلی‌ترین اجزای ولاستونیت متاسیلیکات کلسیم (CaSiO3) است که ساختاری سوزنی شکل، روشنایی مناسب، ضریب شکست (1.62) و جذب تقریبا کم روغن  (20 تا 26 گرم در 100 گرم) را دارا می‌باشد.

ولاستونیت ساختاری مانند سوزن با نسبت طول به قطر 10:1 تا 20:1 دارد که می‌تواند عملکردی مانند صاف‌کننده‌ها را در زمینه پوشش‌ داشته باشد. ولاستونیت باعث بهبود استحکام مکانیکی پوشش داشته و در مواردی می‌تواند جایگزین آزبست مضر در برخی از پوشش‌های تقویت شده شود. شاید برایتان جالب باشد بدانید که در پوشش‌ها، عموما از پودر ولاستونیت ریز مثل مش به‌خاطر افزایشی که در قدرت پنهان کردن پوشش به وجود می‌آورد، استفاده می‌شود.

از این نوع پرکننده را می‌توان در برخی پوشش‌های معماری که مبتنی بر روغن هستند. پوشش‌های عایق صدا، رنگ‌هایی که برای خط‌کشی جاده مورد استفاده قرار می‌گیرند. انواع رنگ لاتکس پلی‌وینیل استات و … مورد استفاده قرار داد. همچنین ولاستونیت قابلیت ضدخوردگی پرایمرهای فلزی را افزایش می‌دهد و تا حدودی می‌توان آن را جایگزین رنگ‌دانه‌های فعال ضدزنگ کرد.

مهم ترین ویژگی های پرکننده های معدنی

مهم‌ترین ویژگی‌های پرکننده‌های معدنی

بهبود خواص پلیمر توسط پرکننده های معدنی: همان‌طور که گفتیم پلیمرها برای استفاده در مصارف خاصی، به تنهایی ویژگی فیزیکی یا  مکانیکی موردنظر صنعتگران را ندارند و با توجه به خواصی که این مواد با ترکیب‌پذیری با مواد معدنی دارند، برای بهبود خواصشان بهتر است. که با انواع مواد معدنی ترکیب شوند. ترکیب انواع مواد پرکننده معدنی با پلیمرها خواص فیزیکی و مکانیکی آن‌ها را تغییر می‌دهند. در ادامه ویژگی‌های برخی از این پرکننده‌های معدنی را بررسی می‌کنیم:

  • افزایش چگالی و سختی سطح پلیمرها

زمانی که فیلرهای معدنی به مواد پلیمری اضافه می‌شوند، چگالی و سختی سطح این مواد را افزایش داده و مقاومت گرمایی آن‌ها را بیشتر می‌کنند. همچنین با پایین آوردن ضریب انبساط حرارتی خطی این مواد، باعث کاهش خاصیت انقباضی آن‌ها می‌شوند.

  • افزایش مقاومت دمایی پلیمرها در ترکیب با پرکننده‌های معدنی

مدول خمشی و مقاومت دمایی دو ویژگی اساسی برای  پلیمرها هستند. که با افزودن مواد معدنی بالا می‌رود. مواردی مانند برخی از قسمت‌های لوازم خانگی، قسمت‌های بیرونی اتومبیل‌ها، مواد مورد استفاده در صنعت ساختمان از جمله نمونه‌هایی هستند. که از مدول خمشی بهبود یافته به وسیله پرکننده‌های مواد معدنی در آن‌ها استفاده شده است.

  • افزایش مقاومت دمایی مواد پلیمری

این ویژگی باعث بهبود عملکرد این محصول پرکاربرد در برخی موارد می‌شود. مواردی مانند اجزای داخلی اتومبیل و برخی از قسمت‌های موتور خودروها، ظروفی قابلیت قراردادن در ماکروویو قابل را دارند. انواع رابط الکتریکی برخی از مهم‌ترین مواردی هستند که در آن از افزایش مقاومت حرارتی استفاده می‌شود.

  • افزایش روانکاری و فرایندپذیری

ترکیب بعضی از انواع معدنی مثل تالک با مواد پلیمری باعث افزایش روانکاری پلیمرها شده و همچنین فرایندپذیری آن‌ها را افزایش می‌‌دهد.

پرکننده‌های معدنی چگونه باعث بهبود خواص پلیمرها می‌شوند؟

همان‌طور که تا اینجا گفتیم، پرکننده‌های معدنی با تغییر در ساختار مواد پلیمری خواص فیزیکی و مکانیکی آن‌ها را تغییر می‌دهند. پرکننده‌های معدنی با ترکیب با عناصر یک پلیمر باعث افزایش مقاومت دمایی، روانکاری و فرایندپذیری و همچنین افزایش چگالی و سختی سطح آن‌ها می‌شوند.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.