مکانیسم پلاستیک ساز در پلیمرها چیست

پلیمرها ، در وضعیت مادری خود ، غالباً دارای شخصیتی سفت و سخت و گاه شکننده هستند که می توانند ابزار خود را در برنامه های مختلف محدود کنند. برای غلبه بر این محدودیت ها و انعطاف پذیری مطلوب ، پردازش و دوام ، پلاستیک ساز در فرمولاسیون آنها گنجانیده شده است. این مواد افزودنی ، به طور معمول ترکیبات آلی با کمالیت ، اساساً با اصلاح ساختار داخلی و نیروهای بین مولکولی ، خصوصیات فیزیکی یک پلیمر را تغییر می دهند. دانستن مکانیسم پیچیده که توسط آن پلاستیک سازها به این تغییرات دست می یابند ، برای طراحی منطقی و کاربرد مواد پلیمری بسیار مهم است.

درک استحکام پلیمر

قبل از اینکه به نقش پلاستیک سازها بپردازید ، مهم است که منابع استحکام در پلیمرهای غیر پلاستیک را درک کنید. پلیمرها از زنجیره های مولکولی طولانی تشکیل شده اند و خواص آنها تا حد زیادی با تعامل بین این زنجیرها تعیین می شود. در پلیمرهای سفت و سخت ، قوی نیروهای بین مولکولی مانند نیروهای Van Der Waals ، پیوند هیدروژن یا فعل و انفعالات دو قطبی دو قطبی ، یک شبکه بسیار منسجم ایجاد می کند. این محدود را محدود می کند حرکت قطعه از زنجیره های پلیمری ، به این معنی که بخش های جداگانه زنجیرها قادر به حرکت آزادانه از کنار یکدیگر نیستند. این تحرک محدود به بالایی ترجمه می شود دمای انتقال شیشه (TG) ، دمای بحرانی که در زیر آن پلیمر مانند یک جامد سفت و سخت و شیشه ای رفتار می کند.

نقش پلاستیک سازها: یک روان کننده مولکولی

پلاستیک سازها در درجه اول به عنوان "روان کننده های داخلی" یا "فاصله" در ماتریس پلیمر عمل می کنند. هنگامی که یک پلاستیک ساز با پلیمر مخلوط می شود ، مولکول های آن خود را بین زنجیره های پلیمری قرار می دهند. این درج چندین نتیجه مهم دارد:

1. کاهش نیروهای بین مولکولی

مهمترین تأثیر پلاستیک سازها این است تضعیف نیروهای جذاب بین زنجیرهای پلیمری. مولکول های پلاستیک ساز ، کوچکتر و اغلب قطبی تر از بخش های پلیمری هستند ، به طور موثری تعامل پلیمر پلیمر قوی را رقیق می کنند. با معرفی فعل و انفعالات پلاستیک ساز جدید و ضعیف تر (یا جدا کردن زنجیره های پلیمری) ، چگالی کلی انرژی منسجم سیستم کاهش می یابد.

2 افزایش حجم رایگان

متقابل مولکول های پلاستیکی نیز به یک افزایش حجم رایگان در ماتریس پلیمر. حجم آزاد به فضای خالی بین زنجیره های پلیمری که توسط خود مولکول های پلیمری اشغال نشده است ، اشاره دارد. از آنجا که مولکول های پلاستیک ساز خود را درج می کنند ، زنجیرهای پلیمری را از هم جدا می کنند. این افزایش فضای خالی امکان تحرک بیشتر قطعه قطعه زنجیرهای پلیمر را فراهم می کند.

3. افزایش حرکت قطعه

با کاهش نیروهای بین مولکولی و افزایش حجم آزاد ، تحرک بخش های پلیمری به طور قابل توجهی افزایش می یابد بشر زنجیرهای پلیمری اکنون می توانند راحت تر اسلاید و از کنار یکدیگر بچرخند. این حرکت زنجیره ای پیشرفته به عنوان افزایش انعطاف پذیری ، خاصیت ارتجاعی و کاهش در مدول پلیمر (سفتی) تجلی می یابد.

4. پایین آمدن دمای انتقال شیشه (TG)

نتیجه مستقیم از افزایش حرکت سگمنتال یک است افسردگی دمای انتقال شیشه (TG) بشر از آنجا که پلاستیک سازها به زنجیرهای پلیمری اجازه می دهند آزادتر در دماهای پایین تر حرکت کنند ، انتقال از حالت شیشه ای سفت و سخت به حالت لاستیکی انعطاف پذیر تر در دمای پایین تر رخ می دهد. این یک اثر مهم برای پردازش است ، زیرا اجازه می دهد پلیمرها در دماهای قابل کنترل تر شکل بگیرند و شکل بگیرند.

مکانیسم های عملکرد پلاستیک ساز: نظریه ها و دیدگاه ها

چندین تئوری سعی در توضیح مکانیسم پیچیده عملکرد پلاستیک ساز دارند:

• نظریه روانکاری: این تئوری کلاسیک فرض می کند که مولکول های پلاستیکی کننده به عنوان روان کننده های داخلی عمل می کنند و باعث کاهش اصطکاک بین زنجیره های پلیمری می شوند که از کنار یکدیگر می روند. این شبیه به قطعات مکانیکی روغن کاری روغن است.

• نظریه ژل: این نظریه نشان می دهد که پلاستیک سازها مناطق مرتب شده ، کریستالی یا شبه کریستالی (ژل) را در داخل پلیمر مختل می کنند و از این طریق امکان تحرک زنجیره ای بیشتری را فراهم می کنند.

• نظریه حجم رایگان: این شاید بسیار پذیرفته ترین تئوری باشد. این نکته را بیان می کند که پلاستیک سازها حجم آزاد را در پلیمر افزایش می دهند و فضای بیشتری را برای حرکت سگمنتال فراهم می کند و در نتیجه کاهش TG می شود.

• نظریه غربالگری (یا نظریه نجات): این تئوری بر توانایی مولکول های پلاستیکی در "صفحه نمایش" یا محاصره گروه های قطبی بر روی زنجیره های پلیمری تأکید می کند ، در نتیجه باعث کاهش متقابل دو قطبی پلیمری پلیمر و اجازه جدا شدن زنجیرها می شود.

توجه به این نکته حائز اهمیت است که این تئوری ها به طور متقابل منحصر به فرد نیستند و غالباً مکمل یکدیگر هستند و درک کاملی از عملکرد پلاستیک ساز ارائه می دهند.

عوامل مؤثر بر اثربخشی پلاستیک ساز

اثربخشی پلاستیک ساز تحت تأثیر چندین عامل از جمله:

• سازگاری: پلاستیک ساز باید با پلیمر سازگار باشد ، به این معنی که می تواند ترکیبی پایدار و همگن را بدون جداسازی فاز تشکیل دهد. این اغلب به شباهت پارامترهای حلالیت آنها بستگی دارد.

• اندازه و شکل مولکولی: مولکول های پلاستیکی کوچکتر و کوچکتر ، به طور کلی بازده پلاستیک سازی بیشتری را ارائه می دهند.

• قطبیت: قطبیت پلاستیک ساز باید برای تعامل مؤثر با پلیمر مناسب باشد در حالی که آنقدر قوی نیست که باعث شستشوی یا اگزود شود.

• غلظت: غلظت پلاستیک ساز بهینه وجود دارد. بیش از حد تأثیر حداقل خواهد داشت ، در حالی که بیش از حد می تواند منجر به اگزوداسیون ، کاهش قدرت مکانیکی و سایر خصوصیات نامطلوب شود.

پایان

در اصل ، پلاستیک سازها اساساً با تغییر ظریف معماری میکروسکوپی آنها ، خصوصیات ماکروسکوپی پلیمرها را تغییر می دهند. با عمل به عنوان فاصله ها و روان کننده های مولکولی ، آنها نیروهای بین مولکولی قوی را مختل می کنند ، حجم آزاد را افزایش می دهند و تحرک سگمنتال را تقویت می کنند و در نهایت باعث کاهش دمای انتقال شیشه و انتقال انعطاف پذیری و پردازش می شوند. انتخاب و ادغام پلاستیک سازها برای تهیه مواد پلیمری برای پاسخگویی به خواسته های متنوع مهندسی مدرن و برنامه های مصرف کننده ضروری است. $ $