چکیده
مرجع پلیمر در بازار ایران (پلیم پارت) : پلی‌وینیل کلراید[1] به عنوان یکی از پلاستیکهای سودآور در جهان، با مشکلاتی از جمله شکنندگی مکانیکی و چقرمگی (سختی)[2] مواجه میباشد. در مقایسه با روان کننده های از نوع فتالات[3]، روان کننده های برپایه پلی‌کاپرولاکتان[4] (PCL) به دلیل ماهیت “سبز” بودن و دستیابی به خواص فیزیکی بهتر گزینه های جذابتری میباشند. در اینجا، پلاستیک بر پایه PVC با قابلیت سختی و کشسانی بسیار بالا به دست آمد. برای رسیدن به این مقصود، از کوپلیمر بر پایه PCL ستاره ای شکل[5] (SPCL) با هسته ای شامل پلی لاکتید شاخه ای ([6]N-BPLA)، سخت و حاوی گروه های آمین و از طرفی پوسته ی PCL نرم استفاده شد که RN[7]-SPCLها (SPCLهای با هسته سخت و حاوی نیتروژن) نامیده میشوند. به کمک نرخ خوراک بهینه از مونومر CL و هسته N-BPLA،RN-SPCL2 (کوپلیمرهای RN-SPCL با مقادیر متفاوتی از PCL تحت عناوین مختلفی از جمله RN-SPCL2 نامیده شدند) به‌طور موثری میتواند دمای تبدیل شیشه ای (Tg) پلاستیک PVC را کاهش دهد به گونه ای که منجر به تغییر از حالت “شیشه ای” به حالت “لاستیکی” در دمای محیط میگردد. قابل ذکر است که RN-SPCL2/PVC به دست آمده، نه تنها قابلیت کشسانی بسیار بالایی، در حدود 453%، را نشان میدهد، بلکه 80% از استحکام کششی PVC، در حدود MPa 1/30، را نیز حفظ میکند که بسیار بیشتر از PVCهای حاوی روان کننده در مطالعات قبلی میباشد. سختی کلی به مقدار MJ/m3 7/92 رسید که حدودا 50 برابر نسبت به PVCهای معمول و در حدود 2 الی 3 برابر نسبت به PVC های روان شده بر پایه PCL یا دی بوتیل فتالات[8] (DBP) میباشد. به منظور دستیابی به پلاستیک های PVC بسیار سخت و کشسان، نقش مهم ساختار ستاره ای شکل با هسته سخت و پوسته PCL انعطاف پذیر در مورد RN-SPCL2، به‌صورت سیستماتیک مورد بررسی قرار گرفت. جالبتر اینکه، RN-SPCLهای حاصل شده به PVCها خاصیت نورتابناکی (فوتولومینسانس[9]) نیز اعطا کرده که منجر به پراکنده شدن هموژن نانوذرات TiO2 به منظور بهبود خاصیت ضد اشعه ماوراء بنفش[10] میشوند.
نتایج
یک سری از پلاستیک های بر پایه ی PVC بسیار سخت و کشسان با استفاده از نرم کننده SPCL با هسته PLA شاخه ای (NBPLA)، سخت و حاوی گروه های آمین و پوسته نرم PCL، که RN-SPCLها نام داند به صورت موفقیت آمیزی به دست آمدند. پلیمریزاسیون حلقه باز مونومر CL از طریق گروه های هیدروکسیل انتهایی PLA فوق شاخه دار[11] قادر به ایجاد RN-SPCL ها با طول بازوی قابل تنظیم شد. RN-SPCLها به عنوان روان کننده “سبز” مطرح هستند به گونه ای که فراریت کم و مقاومت انتقال یا مهاجرت بسیار خوبی در ماتریس PVC از خود نشان میدهند. اینچنین RN-SPCLهایی قابلیت کشسانی PVC را نسبت به سایر PCLها با ساختارهای دیگر مانند خطی/ستارهای شکل با هسته نرم و روان کننده های معمول با جرم مولکولی پایین (DBP) افزایش میدهند. قابل ذکر است که RN-SPCL2/PVC منجر به بهبود قابلیت کشسانی PVC (453%)، استحکام کششی بالا (MPa 1/30)، و سختی بسیار زیاد (MJ/m3 7/92) میگردد که در حدود 50 برابر بیشتر از PVC و 2 الی 3 برابر بیشتر از PVCهای روان شده با LPCL[12] و DBP میباشد.
قابل ذکر است که ساختار ستاره ای شکل با هسته تقریبا سخت، نقش مهمی در بهبود خواص مکانیکی ایفا میکند و PLA شاخه ای آمین دار نیز قابلیتهای دیگری به PVC اضافه میکند. مطالعه پیشرو نه تنها یک ماده الاستیک بسیار سخت را معرفی کرده که کاربردهای مختلفی شامل دستگاه ها/ دستگاه های الکترونیکی قابل کشش، بسته بندی مواد غذایی، دستگاه های پزشکی دارد، بلکه میتواند طراحی ساختاری به منظور عملکرد بالا، روان کننده سبز و راهنمای مفید برای به دست آوردن انواع دیگری از مواد الاستیک را فراهم کند.
[1] Poly(vinyl chloride)
[2] Toughness
[3] Phthalate
[4] Poly(ε-caprolactone) (PCL)
[5] Star-shaped PCL
[6] N-containing branched PLAs
[7] Rigid, nitrogen-containing core
[8] Dibutyl phthalate (DBP)
[9] Photoluminescence
[10] Anti-UV
[11] Hydroxyl-terminated hyperbranched PLA
[12] Linear PCL
source : Highly Stretchable, Ultratough, and Multifunctional Poly
ترجمه و ویرایش : ملیحه سبزه کار
