Polimerlerin uygulama şartlarına uyması için performans özelliklerine olan sürekli artan talep, bilim insanlarını mevcut polimerleri tamamen yeni bir plastik geliştirmeye daha ucuz bir alternatif olarak karıştırma fikrini denemeye yöneltmiştir. Tamamlayıcı bir şekilde hareket etmek ve gelişmiş özellikler elde etmek için farklı polimerler bir araya getirilebilir. Bu nedenle, düşük nem emilimine sahip düşük fiyatlı poliolefinler, örneğin nem emilimini azaltmak ve kuru darbe mukavemetini arttırmak için neme duyarlı naylonlarla harmanlanabilir. Benzer şekilde polikarbonatlar ABS ile karıştırılabilir; ABS veya PVC ile Akrilatlar; PC ile PBT vb.
Eğer bu farklılıkları bu polimerleri bir karışım halinde birleştirmenin ana cazibesiyse, aynı şey, gelişmiş özelliklere sahip yararlı bir karışım yapmak için de ana engeldir. Tek tek bileşenlerin özelliklerinden daha iyi özellik kombinasyonuna sahip karışımlar üretme yeteneği sistemin uyumluluğuna bağlıdır.
Polimer harmanı terimi, iki veya daha fazla polimerin karışımını ifade eder. Karışımlar, mikroskopik ölçekte homojen veya heterojen olabilir, ancak makroskopik ölçekte homojen olmama göstermemelidir.
Uyumluluk, karışımların yakınlık derecesini ifade eder. Pratik bir bakış açısına göre, bir polimer karışımının brüt polimer ayrışması belirtileri göstermediğinde uyumlu olduğunu düşünmek en faydalı yoldur. Makroskopik seviyede homojen olmayan bir karışım bu nedenle uyumsuz olarak değerlendirilmelidir. (1,2)
Uyumsuz polimerleri, moleküller arası bağlanma yoluyla stabil bir karışım halinde bir araya getirmek için özel bileşikler kullanılabilir ve bu nedenle bu sistemler için “uygunlaştırıcı” olarak işlev görür. Uyumlaştırıcılar genellikle kendileri polimerdir, ancak monomerik silan ve organik peroksit gibi istisnalar vardır. Uyumlaştırıcılar reaktif işleme, yani çeşitli aşılama teknikleri veya malzemelerin polaritesine dayanan hidrojen bağları yoluyla hareket eder. Ek olarak, bir uyumlulaştırıcı, bir yüzey aktif cisminin, karışımın ana bileşenlerinden birinde veya her ikisinde çözünerek, yağ-su karışımlarını stabilize edebileceği şekilde işlev görebilir. Bir bağdaştırıcı genellikle bu mekanizmaların bir kombinasyonuyla, örneğin kendilerini kimyasal bir aşılama yoluyla bir karışım bileşenine bağlayarak ve diğer bileşende çözünebilen bir polimerik “kuyruk” bırakarak çalışır.
Bu bağdaştırıcıların, karıştırıldıklarında karışmayan bir karışımın her iki fazına nasıl nüfuz edebildikleri, Şekil l’de gösterilmektedir. Bu örneklerde, blok veya aşı kopolimerinin A bölümünün, polimer B ile aynı olduğu ve B bölümünün aynı olduğu varsayılmaktadır. Çalışma hipotezi, A bölümünün polimer A’ya nüfuz ettiği ve B bölümünün polimer B’ye nüfuz ettiğidir. Stabilize, daha düzgün dağılmış alanlar, fazlar arasındaki daha düşük arayüzey enerjisi nedeniyle oluşur. Ek olarak, ara yüz yapışma gücü artar, çünkü ayrı fazlarda bulunan bağdaştırıcı bölümleri kovalent olarak bağlanır.
İki homopolimerle aynı kimyasal yapıdaki blok kopolimerlerin kullanılması, bir kez optimize edildiklerinde özelliklerin geliştirilmesine yol açacak belirgin bir seçimdir. Bunlar reaktif olmayan uyumlaştırma durumlarıdır. Bu yöntemin dezavantajı, bir yandan, kullanılamaması ve fiyatı ve diğer yandan, özellikleri belirli uygulamalara göre ayarlama esnekliğinin olmamasıdır. Polistiren-poliolefin karışımlarında blok ve aşı kopolimerlerinin bağdaştırıcı olarak eklendiği rapor edilmiştir. Blok kopolimerleri veya polistiren ve poliolefin greftleri olan bu bağdaştırıcılar,
karışmayan polimer karışımının özelliklerini arttırmada çok etkilidirler. Bu örneklerde, bağdaştırıcı polimer bölümleri kimyasal bileşimde polimer karışımının bileşenleriyle aynıdır. Bu her zaman böyle olmak zorunda değildir, çünkü gelişmiş özellikler için ana kriter ilgili polimer alanlarındaki uyumlulaştırıcı bölümlerin karışabilirliği gibi görünmektedir.
Kontrol etmek zorunda kalmadan komplikasyon olmadan uyumluluk kimyasal reaksiyon çoğu zaman basitlik adına bileşiklere tercih edilir. Reaktif olmayan bağdaştırıcılar genellikle basitçe alaşılması istenen iki baz polimerin bir greftidir. Bu greft kopolimerinin küçük bir miktarı, her iki bileşenle birlikte ihtiyaç duyulan karışabilirliği sağlamalıdır. PE ve PS’in uyumlaştırılması için PS / PE greftlerinin kullanılması ve naylon ve PS’yi birleştirmek için PS / naylon greftlerin kullanılması bu tip örneklerdir.
PS’li bir polikaprolaktonun (PCL) blok kopolimeri, PVC’nin sıcaklık performansını ve işlenebilirliğini geliştirmek için PVC’yi PS ile karıştırmada özellikle yararlıdır. Diğer bazı örnekler:
Bunların faydası, sadece verimliliğin uyumlu hale getirilmesinin bir fonksiyonu olarak değil, aynı zamanda, örneğin; ayrışma.
Reaktif olmayan bir başka ilginç birleştirici de klorürlü PE (CPE) ‘dir. Dow Chemical, PS’nin stres çatlak direncini arttırmak amacıyla şirketin CPE malzemelerini poliolefinli stirenler için uyumlulaştırıcılar olarak kullanan bazı çalışmalar olduğunu bildirdi. Texas Üniversitesi Polimer Araştırmaları Merkezi, hurda geri kazanma uygulamaları için PVC ve PE’yi harmanlamak için CPE’yi başarıyla kullandı. (9)
İki normal uyumsuz polimerin uyumlaştırılması için bir başka yaklaşım, diğer polimer ile uyumlu kılan polimerlerden birinin üzerine fonksiyonel grupların aşılanmasıdır. Örneğin, aşılanmış polietilen, naylon-6 ve -6,6 (10) gibi poliamidlerle uyumlu hale gelir. Aşılı malzeme olan ve olmayan karışımların mikrografları, bir durumda brüt homojen olmama ve diğerinde poliamid matris içinde çok ince bir homojen polietilen dispersiyonu gösterir. Aşağıdaki Tabloda, bir naylon-6,6’nın özellikleri, aynı naylonun ağırlıkça% 30 oranında aşılanmış modifiye polietilen ile harmanlanmasıyla karşılaştırılmıştır.
Naylon ve Naylon-PE Karışımın Darbe Özellikleri
Çoğu popüler bağdaştırıcı asit veya anhidritle değiştirilmiş polimerlerden elde edilmiştir. Termoplastik elastomerler, poliolefinler ve bunların kopolimerleri, böylece uyumlaştırıcılar olarak işlev görecek şekilde modifiye edilebilir. Asit ve anhidrit grupları başka türlü uyumsuz polimeri bağlamak için kimyasal kanca görevi görürken, modifiye materyalin kendisi baz materyale uyumludur. Bu, düşük modüllü poliolefinlerin ve lastiklerin naylon ile tokluğun arttırılması için harmanlanmasında özellikle yararlı olmuştur. Diğer uygulamalar:
Poliolefin / EVOH, PS / EVOH, PE / Polyester karışımları, bariyer özelliklerini daha az pahalı malzemelerle birleştirmek ve hurda geri kazanımını kolaylaştırmak için kullanılır.
Shell Chemical Company’nin modifiye stirenik blok kopolimeri olan Kraton FG 1901X, bu sınıfın ticari olarak temin edilebilir bir uyumlaştırıcısıdır. Kraton FG’nin, naylonun ısı ve kimyasal direncini nem direnci ve düşük PP maliyeti ile birleştiren naylon / PP’yi uyumlaştırmaya yardımcı olduğu bildirilmektedir. Kraton FG, geri kazanılmış materyalleri yükseltmek için çeşitli poliolefinli termoplastik poliester alaşımı için başarıyla kullanılmıştır.
Modifiye edilmiş poliolefinler ve kopolimerler de ticari olarak temin edilebilir ve çok çeşitli malzemelerle uyumlulaştırıcılar olarak kullanılır. Du Pont’un Bynels’i ve Mitsui Petrochemicals’s Admer bu tür polimerlerin örnekleridir.
Rohm and Haas’tan karıştırılmış akrilikler, piyasada satılan diğer bir uyumlulaştırıcı türüdür. Naylon ve polikarbonatları poliolefinler gibi diğer polimerlerle uyumlu hale getirmek için başka şeylerin yanı sıra kullanılırlar.
Bazı ticari polimer karışımlarında “değiştiriciler” kullanılır. Modifiye edici genellikle etkileşimli olanlara sahip bir lastikli bileşen içeren bir kopolimerdir. Akrilik esaslı kopolimerler, klorlu poliolefinler, etilen-propilendien, poli (etilen-koinilasetat) vb. Sıklıkla kullanılır. Bunlar, karışımı uyumlaştırmak ve sertleştirmek için ikili bir rol oynamaktadır. Bu nedenle, saf bağdaştırıcılardan çok daha yüksek yüklerde kullanılırlar; ağırlığın% 1 ila 2’si yeterliyken, genellikle% 20 ila 40’ı bir modifiye ediciye ihtiyaç duyulabilir.
Hem alaşım hem de harman yapımında reaktif uyumlulaştırıcı ajanlar olarak kullanılan, hem polimerik hem de monomerik başka malzemeler de vardır. Bunlar arasında peroksitler, silanlar, organizasyonlar ve fenoksiler bulunur.
Karışımların gerçek bileşimi ve bağdaştırıcıların doğası hakkında bilgiler yakından korunan endüstriyel sırdır. Bu tanıtım makalesi yayınlanan bilgilere dayanmaktadır. Hindistan’da polimer alaşımları, harmanları ve bağdaştırıcıları üzerinde çalışılması henüz başlangıç aşamasındadır.
Yorumlar