پایدار کننده در برابر UV

بررسی انواع مستربچ‌های پایدارکننده در برابر UV یا آنتی یو وی

 

تمام محصولات پلاستیکی از جمله روکش و عایق سیم  کابل در معرض حرارت، نور و اکسیژن، می‌توانند در

معرض تخریب قرار بگیرند و خواص فیزیکی و مکانیکی خود را از دست بدهند. فرآیند تخریب را می‌توان به

واسطه افزودن پایدارکننده‌ها به تأخیر انداخت و بدین وسیله طول عمر مفید محصولات پلاستیکی را افزایش

داد.

 

دلیل اصلی که موجب تخریب پلاستیک‌ها می‌تواند تابش UV نور خورشید است. انرژی که توسط این تابش

حمل می‌شود قادر است واکنش‌های شیمیایی را در زنجیره پلیمری آغاز و یا تسریع کند، که این امر موجب

پارگی زنجیر و یا ایجاد اتصالات عرضی خواهد شد، که در نتیجه آن، محصولات پلاستیکی خواص خود را از

دست داده و شکننده (ترد) خواهند شد مانند تصویر زیر که یک نمونه کابل کواکسیال (کابل آنتن) که به علت

نداشتن مواد پایدار کننده در مقابل اشعه UV در معرض نور آفتاب ترک خورده است.

 

 

PLASTIKA KRITIS یک مستربچ UV همراه با پایدارکننده‌های انتخاب شده برای حرارت و نور، توسعه داده

است که تقریباً برای تمام پلی‌الفین‌ها قابل استفاده است.

 

مزیت‌های اصلی مستربچ‌های PLASTIKA KRITIS به شرح زیر است:

 

• انتخاب دقیق و فرمولاسیون متعادل برای افزودنی‌های متفاوت.

• توزیع بسیار خوب افزودنی‌ها در رزین پایه.

• فرآیند ساده بدون اثرگذاری بر خواص مکانیکی محصول نهایی.

 

اطلاعات کلی

 

سه طبقه‌بندی کلی از پایدار‌کننده‌های UV وجود دارد:

۱) (پایدارکننده نوری از نوع آمین مهار شده) HALS: این طبقه مدرن‌ترین نوع پایدارکننده‌های UV است. آن‌ها

عمدتاً به صورت «به دام اندازنده رادیکال آزاد» عمل می‌کنند، این امر با ایجاد تداخل در روند رشد واکنش‌های

زنجیره‌ای که منجر به تحقیق پلیمر می‌شوند، محقق می‌گردد، که بدین وسیله موجب به تأخیر افتادن روند

پیرسازی  یا کهنگی (Ageing) می‌شوند.

 

سه نوع کلی از HALS در کاربرد‌های مختلف پلی‌الفین‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرند:

 

الف) HLAS با جرم مولکولی پایین (مانند HALS I)

ب) HALS با جرم مولکلولی بالا (مانند HALS II و HALS III)

ج) NOR HALS

 

HALS با جرم مولکولی بالا دارای خواصی نظیر، سازگاری بیشتر با پلیمر‌ها، فراریت کم، میل به مهاجرت کم،

پایداری بهتر حین اکستروژن و عملکرد بهتر در ایجاد پایداری حرارت، می‌باشند.

 

آزمون پایداری حرارتی (سیم و کابل)

 

HALS در اغلب کاربردها کارایی بسیار خوبی از خود نشان می‌دهند. با این وجود، در حضور گوگرد یا ترکیبات

آلی حاوی هالوژن (آفت کش ها، بازدارنده‌های شعله، رنگدانه‌ها و …) احتمال کاهش چشمگیر بازده آن‌ها

وجود دارد، زیرا برهمکنش‌های شیمیایی میان این مواد رخ خواهد داد که منجر به شسکت زود هنگام

می‌شود.

 

NOR HALS یک نوع جدید از HALS می‌باشد که پایداری شیمایی آن بهبود یافته است و می‌تواند به طرز

مؤثری از محصولات پلاستیکی حاوی گوگرد، هالوژن‌ها یا دیگر مواد اسیدی هستند، محافظت کنند. از کاربرد

این مواد می‌توان به گلخانه‌ها که در آنجا از گوگرد برای حفاظت از محصولات کشاورزی و یا صندلی

استادیوم‌ها که از بازدارنده‌های شلعه استفاده می‌شود، اشاره کرد.

 

مقایسه پایداری پلیمر در برابر نور خورشید بدون افزودنی و با افزودنی آنتی یوی

 

۲) جاذب‌های UV (بنزوفنون‌ها و بنزوتریازول‌ها):

این مواد عموماً به صورت جاذب تابش UV و اتلاف انرژی آن به صورت حرارتی عمل می‌کنند و بدین وسیله از

جذب آن توسط پلیمر جلوگیری می‌کند. جاذب‌های UV در محصولات ضخیم/رنگ‌نشده، بیشتر مؤثر واقع

می‌شوند به خصوص هنگامی که با HALS یا Ni-quencher، ترکیب می‌شود.

 

جاذب‌های UV برای برای محصولات نازک (کمتر از ۱۰۰ میکرون) توصیه نمی‌شود زیرا میل به مهاجرت در مورد

آن‌های زیاد است و خارج شدن از توده پلیمر برای آن‌ها در بازه زمانی کوتاهی اتفاق می‌افتد. لازم به ذکر

است جاذب‌های UV در محصولات رنگ شده عملکرد مناسبی ندارد، زیرا خود رنگدانه‌ها موجب جذب و یا

بازتابش تابش UV می‌شوند. با این وجود در برخی این موراد در برخی مواد برای حفاظت از برخی رنگدانه‌های

خاص در برابر محو شدن، می‌توانند به کار گرفته شوند.

 

Ni-quencher: این مواد کمپلکس‌های آلی-Ni هستند که نقش آنها عمدتاً شامل غیرفعال کردن حالت

برانگیخته پلیمر و اتلاف انژری‌ به اشکال غیر مضر، می‌باشد. Ni-quencher یک سایه سبزرنگ روی قطعه

ایجاد می‌کنند که برای مواد رنگزا نامطلوب می‌باشد.

 

مشخص شده است که Ni-quencher برای فیلم‌های LDPE (پلی اتیلن با دانسیته پائین)که در گلخانه‌ها

استفاده می‌شوند، کارآمد هستند، مزیت اصلی آنها این است که توسط گوگرد تحت تأثیر قرار نمی‌گیرند.

 

 

مقایسه مکانیسم انواع آنتی یو وی

 

کاربردها

مقدار دقیق افزودن برای هر محصول به مشخصات آن (رزین، رنگ، ضخامت، افزودنی‌های دیگر و …)، منطقه

جغرافیایی، شرایط استفاده و طول عمر مورد نظر، بستگی دارد.

 

نسخه‌های اصلاح شده یا محصولات سفارشی را می‌توان مطابق با درخواست تهیه کرد (مثلاً با رزین پایه

متفاوت یا حاوی ترکیبات مختلف و یا مقادیر مختلف از پایدارکننده‌های UV، آنتی‌اکسیدان، پایدارکننده‌های

فرآیند و دیگر افزودنی‌ها نظیر ضد زنگ، ترکیبات آنتی استاتیک).

 

۱) پایدارکننده‌های UV برای فیلم‌های گلخانه‌ای

تخصص PLASTIKA KRITIS در تولید پایدارکننده‌های UV برای فیلم‌های کشاورزی می‌باشد. این شرکت دارای

گلخانه آزمایشی مخصوص به خود می‌باشد که جهت آزمایش فرمولاسیون‌های جدید پایدارکننده‌های UV

طراحی شده و می‌تواند اطلاعات مفیدی در این زمینه خاص در اختیار بگذارد.

 

سه طبقه‌بندی برای مستربچ‌های-UV که برای این کاربرد پیشنهاد می‌شوند وجود دارد:

 

الف) بر پایه Ni-quencher و جاذب UV

UV 21 و UV 17 برای فیلم‌های ۱-۵ فصل مناسب هستند (بسته به منطقه و نرخ افزودن) ، در حالیکه UV 16

عمدتاً برای فیلم‌های ۱-۲ فصل توصیه می‌شود. رزین حامل UV 21، LDPE با شاخص مذاب (MFI) 0.3 است،

که منجر به خواص مکانیکی بهتر برای فیلم و پایداری بیشتر حباب می شود ، به خصوص هنگامی که افزودن

مقدار زیادی مستربج مورد نیاز باشد. فیلم‌های پایدار شده با محصولات بالا یک سایه سبز/زرد دارند و نسبت

به برهمکنش با گوگرد و حشره‌کش‌های حاوی گوگرد مقاوم هستند.

 

ب) بر پایه HALS و جاذب UV

UV 241، UV 18H و UV 17H برای طول عمر ۱-۵ فصل توصیه شده‌اند، البته در جاهایی که مصرف گوگرد یا

آفت‌کش‌ها زیاد است مصرف این موارد توصیه نمی‌شود زیرا می‌توانند به شدت بر کارایی این پایدارکننده‌های

تأثیر منفی بگذارند.

 

UV 241 و UV 17H بیرنگ هستند در حالیکه UV 18H دارای رنگدانه‌های زرد/سبز می‌باشد تا شبیه به

فیلم‌های پایدارشده با Ni-quencher باشند.

 

ج) بر پایه HALS و هم-پایدارکننده (Co-Stabilizers)

این محصولات به منظور بهبود پایداری HALS نسبت به آفت‌کش‌ها توسعه داده شده‌اند.

HALS مولکول‌های قلیایی واکنش پذیر هستند و به همین دلیل توسط آفت‌کش‌های اسیدی غیر فعال

می‌شوند. با افزودن آن‌ها به آمیزه فیلم که قلیایی بیشتر که با آفت‌کش واکنش داده و آنرا خنثی می‌کند،

آسیب به HALS کمتر شده و طول عمر فیلم بیشتر می‌شود. این آمیزه‌ها هم-پایدارکننده نامیده می‌شوند.

لازم به ذکر است که هم- سازگارکننده مقاومت فیلم در برابر استفاده معمولی از آفت‌کش‌ها را بالا می‌برد اما

در صورت استفاده بیش از حد گوگرد یا آفت‌کش کارایی لازم را ندارد.

 

هم- سازگارکننده نور را پخش می‌کند و سایه شیری رنگ روی فیلم ایجاد می‌کند. این امر در بیشتر موارد

مصارف کشاورزی مثبت طلقی می‌شود (توزیع یکنواخت‌تر نور در گلخانه، سوختگی کمتر گیاهان در اثر نور

مستقیم خورشید).

 

به این دلیل فرمولاسیون HALS+هم-پایدارکننده، در نواحی با تابش قوی خورشید، دمای  بالا و استفاده زیاد

از آفت‌کش (اروپای جنوبی، خاورمیانه، آفریقا، آمریکای لاتین، جنوب شرق آسیا) توصیه  می‌شود، در حالیکه

HALS بدون هم-پایدارکننده در نواحی شمال اروپا، که انتقال مستقیم نور ضروری است و  مصرف آفت‌کش‌ها

به طور کلی محدود است، توصیه می‌شود.

 

UV 34، UV 495 و UV 37 بیشتر برای فیلم‌های ۲-۵ فصل با ضخامت ۲۰۰-۱۲۰ میکرون توصیه می‌شوند. در

حالیکه UV 35 بیشتر برای فیلم‌های ۱-۲ فصل با ضخامت ۱۲۰-۸۰ میکرون، همچنین فیلم‌های mulching و

low-tunnel مناسب می‌باشد.

 

UV 37 حاوی یک رنگدانه زرد/سبز می‌باشد تا شبیه به فیلم‌های پایدارشده با Ni-Quencher به نظر برسد، با

این وجود، یک نوع بیرنگ هم از این ماده وجود دارد.

 

UV 1201 یک ماده جدیداً توسعه داده شده است، که شامل NOR HALS ترکیب شده با یک جاذب UV و دیگر

افزودنی‌های خاص می‌باشد. این ماده برای مصارف گلخانه‌ای که گوگرد و یا آفت‌کش به منظور کنترل آفات

زیاد مصرف می‌شود، طراحی شده است. UV 1210 برای فیلم‌های پخش‌کننده طراحی شده است در حالیکه

یک نوع از این ماده برای فیلم‌های شفاف نیز موجود است.

 

منبع : پلیمر سبز