تخریب پلی پروپیلن در فرآورش

تخریب پلیمر یک پدیده طبیعی است که نمی­‌توان آن را به طور کامل متوقف کرد. تمایل به تخریب فیزیکی و مکانیکی پلیمر مانند وزن مولکولی، سرعت جریان مذاب، ظاهر، پردازش و خواص پایداری حرارتی دارد. برای کاهش چنین آسیب‌هایی که در طی فرآیند مذاب یا در شرایط استفاده رخ می‌دهد، از تثبیت کننده‌های آنتی اکسیدانت استفاده می­‌شود.

نیاز به آنتی اکسیدانت در پلی پروپیلن (PP)

پلی پروپیلن (PP) در حالت طبیعی خود (بدون مواد افزودنی) ذاتا ناپایدار است و در صورت قرار گرفتن در معرض اکسیژن تجزیه می‌شود. رنگ پلیمرها به زرد/قهوه ای تغییر می‌کند و شروع به پوسته پوسته شدن می‌کند تا زمانی که مواد دیگر قابلیت کاربرد نداشته باشند.

وقتی PP تحلیل می‌رود، زنجیرهای آن دچار شکستگی می­‌شوند، خواص فیزیکی پلیمر دچار تغییر می‌شود و میانگین وزن مولکولی آن (طول زنجیره) کاهش می‌یابد، سرعت جریان مذاب افزایش می‌یابد و در نهایت یک سطح پودری تشکیل می‌شود. تخریب پلیمر یک پدیده طبیعی است که نمی‌توان آن را به طور کامل متوقف کرد.

با توجه به اهمیت این موضوع و حفظ خواص فیزیکی و مکانیکی پلیمرها، تولیدکنندگان رزین به دنبال تثبیت رنگ و خواص فیزیکی پلیمرهای خود برای طول عمر معقول هستند که بسته به نیازهای مصرف نهایی متفاوت است. پلی پروپیلن را می توان تقریبا با تمام روش های فرآیند ترموپلاستیک مانند  قالب گیری دمشی اکستروژن، قالب گیری تزریقی و اکستروژن با هدف عمومی پردازش کرد. پایداری فرآیند مذاب پلی پروپیلن را می توان با اندازه گیری توزیع وزن مولکولی، جریان یا ویسکوزیته مذاب و تغییر رنگ قبل و بعد از پردازش در یک اکسترودر اندازه گیری کرد.

از آنجایی که بیشتر محصولات پلی پروپیلن در طول عمر خود در معرض اکسیژن، دماهای بالا، نور و رطوبت قرار می‌گیرند، اکسیداسیون حرارتی رخ می‌دهد. پایداری حرارتی-اکسیداسیون یک قطعه پلاستیکی PP در حین سرویس‌ با aging قطعه در دماهای بالا در یک کوره هوای در گردش تعیین می‌شود و ویژگی به نام پایداری حرارتی طولانی مدت (LTTS) اندازه گیری می‌شود. خواص مکانیکی مانند شکنندگی در خمش، ازدیاد طول، ضربه کششی به عنوان تابعی از زمان پیری تعیین می‌شود.

پایداری فرآیند گریدهای اکستروژن و قالب گیری PP

آنتی اکسیدانتت فنولی OA1 با مانع استری به ویژه برای فرآوری مذاب پلی پروپیلن موثر است. این افزودنی دارای تعداد بیشتری از گروه های فنولیک به عنوان دهنده H نسبت به سایر آنتی اکسیدانت ها مانند OA2 و OA3 است. ترکیبی از یک آنتی اکسیدانت استری با فراریت کم مانند OA1 با یک فسفیت مانند PS1  بطور ویژه ای باهم هم­ افزایی می‌کنند و از یک آنتی اکسیدانت به تنهایی قوی‌تر هستند. لازم به ذکر است که فسفیت ها و فسفونیت‌ها می‌توانند به هیدرولیز حساس باشند. ذاتا نسبت به فسفیت های آلیفاتیک، PS2 ها در برابر هیدرولیز مقاوم­‌تر هستند.

پایداری حرارتی طولانی مدت گریدهای قالب گیری و اکستروژن PP

آنتی اکسیدانت های فنولی دارای عامل استری تاثیر مثبتی بر پایداری حرارتی طولانی مدت (LTTS) پلی‌­پروپیلن دارند. با این حال، وزن مولکولی این مواد افزودنی و خواص ساختاری آن‌ها اثرات متفاوتی را به همراه دارد. آنتی اکسیدانت‌های فنولی مانند OA3 بسیار فرار هستند و از نظر فیزیکی در مدت زمان کوتاهی از بین می‌روند.

علاوه بر این، آنتی اکسیدانت‌های فنولی به عنوان اهدا کننده H عمل می‌کنند. پایداری رادیکال فنوکسیل توسط مانع استری جایگزین در موقعیت 2،6 ایجاد می‌شود. آنتی اکسیدانت­‌های OA1 عملکرد بهتری با توجه به oven aging نسبت به آنتی اکسیدانت‌­های با مانع فنولیک کمتر نشان می‌­دهند.

اگرچه فسفیت‌ها بهترین محافظت را در برابر پلی‌پروپیلن در طی فرآیند مذاب ارائه می دهند، اما به LLTS کمک نمی‌کنند. فسفیت‌ها از آنتی اکسیدانت فنولی در طول پردازش محافظت می‌کنند، بنابراین ساختار فنولی را عملا دست نخورده می‌گذارند که به LTTS کمک می‌کند.

واحد تحقیق و توسعه شرکت فناوران رنگدانه سپاهان