با افزایش مصرف محصولات پلیمری، نیاز به تولید مواد اولیه پلیمری نیز رشد هم‌سویی دارد. می‌دانیم که اکثر پلیمرها از منابع پتروشیمیایی تهیه میشوند که به عنوان منابع تجدیدناپذیر درنظر گرفته میشوند. از سوی دیگر، آلودگی محیط‌‌زیست ناشی از محصولات پلیمری رهاشده در طبیعت رو به افزونی‌‌ست. یک راه‌‌‌حل کارآمد برای پاسخ‌گویی به نیاز مواد اولیه پلیمری و همچنین تخریب محیط زیست، بازیافت محصولات پلیمری است. در روش بازیافت پلیمرها، زبالههای پلیمری، پس از دسته‌‌بندی و شستشو، طی فرآیندهایی دوباره گرما می‌‌بینند و شکل می‌‌گیرند. این روش سبب میشود که بتوانیم زباله‌‌ها و انرژی را خیلی خوب مدیریت کرده و همچنین از منابع طبیعی محافظت کنیم.
افزودنی های کنترل خواص مواد بازیافتی
افزودنی‌ها یا مواد شیمیایی اضافی که در فرآیندهای بازیافت پلاستیک‌ها استفاده میشوند، نقش بسیار مهمی را ایفا میکنند. این افزودنی‌ها به عنوان عوامل کمکی در فرآیندهای بازیافت استفاده میشوند تا کیفیت و عملکرد مواد بازیافتی را بهبود بخشند. به طور معمول، پلیمرهای بازیافتی بدون اضافه کردن افزودنی‌ها خواص خوبی ندارند. افزودن افزودنی‌ها باید ماندگاری و ظاهر پلیمرهای بازیافتی را بهبود بخشد. برای تهیه فرمول‌بندی با ویژگی‌های متنوع، گستره‌ی وسیعی از افزودنی‌ها برای پلیمرهای اصلی موجود است. در زیر به برخی از افزودنی‌های مهم در بازیافت پلاستیک‌ها اشاره میشود:
آنتی‌اکسیدان‌ها: این افزودنی‌ها به پیشگیری از تجزیه و تخریب پلاستیک‌ها به علت اکسیداسیون کمک میکنند، که میتواند در فرآیندهای بازیافت به دلیل استفاده از حرارت و فشار بالا رخ بدهد.
استابیلایزرها: این مواد به کنترل و کاهش تخریب حرارتی پلاستیک‌ها در طول فرآیندهای بازیافت کمک میکنند.
روان‌کننده‌ها: این افزودنی‌ها به بهبود ویژگی‌های رئولوژیکی پلاستیک‌ها در طول فرآیند بازیافت کمک میکنند، از جمله افزایش پذیرش گرما و کاهش ویسکوزیته.
ماده‌های آروماتیک: این افزودنی‌ها به تقویت ویژگی‌های مکانیکی پلاستیک‌ها کمک میکنند، از جمله مقاومت به ضربه و کشش.
رنگدانه ها: در صورت لزوم، افزودنی‌هایی برای رنگدهی پلاستیک‌ها در فرآیندهای بازیافت نیز استفاده میشوند تا محصولات نهایی دارای ظاهری مطلوب باشند.
- کنترل کننده شاخص مذاب: از این افزودنی ها جهت کنترل MFI محصولات بازیافتی و رساندن آن ها به مقدار استاندارد استفاده می شود.
- جفت کننده ها وسازگار کننده ها: از این افزودنی ها جهت بهبود سازگاری پلیمر و فیلر حین فرایند و همچنین بهبود چسبندگی دو لایه پلیمری به یکدیگر یا پیلمر و فلز، چوب، کاغذ و … استفاده می شود.
مستربچ کاهنده MFI : تبدیل مواد بازیافتی به مواد نو
پلاستیک ها در اثر فرایند های پی در پی دچار افت کیفیت و افزایش mfi می شوند. همانطور که در جریان هستیم هر فرایند شکلدهی، یک mfi مخصوص به خود را نیاز دارد. پلیمر های بازیافتی معمولا به علت اینکه برای چندمین بار، قرار است فرایند شوند، دچار افت کیفیت، کاهش خواص و فرایند ناپذیری محصول می شود.
مستربچ های کاهنده mfi به پلیمر های پایه پلی اتیلن اضافه شده و با ایجاد شبکه عرضی باعث افزایش ویسکوزیته و قوام مذاب پلی اتیلن و به اصطلاح سفت تر کردن آن باعث کاهش شاخص جریان مذاب می شوند.
مستربچ آنتی اکسیدانت : جلوگیری از تخریب پلاستیک در فرایند
در هنگام فرایند پلیمر ها، شرایط پردازش به گونه ای است که میتواند ماده را دچار تخریب کند. قرار گرفتن پلیمر در معرض اکسیژن و حرارت محیطی از یک سو و شرایط دمایی فرایند که گاهی ممکن یاز بیشتر از دمای ذوب پلیمر باشد از سوی دیگر میتواند باعث تخریب و یا افت خواص آن شود.
مستربچ آنتی اکسیدانت که اغلب با عنوان پایدارکننده حرارتی نیزشناخته می شود. افزودنی با ساختار آلی که در مقابل اکسید شدن پلیمر ممانعت کرده و یا به عبارتی اکسیداسیون را به تعویق می اندازد. این نوع از تخریب سبب عارضه های ذیل می شود:
• تغییر رنگ محصول
• تغییر ویسکوزیته یا گرانروی
• کاهش خواص فیزیکی و مکانیکی
• ایجاد ترک و ترکچه های سطحی
• کاهش شفافیت
اکسیداسیون پلاستیک در نتیجه فرآیند شکل دهی آن در دماهای بالا و یا در دوره سرویس دهی طولانی در محیط ایجاد می شود. در فرمولاسیون مستربچ بستگی به نوع اکسیداسیون، افزودنی مناسب و یا ترکیبی ازچند افزودنی استفاده می گردد.
از بین بردن شکستگی مذاب و بهبود سطح پلیمر
بهبود توان فرایندی و به حداقل رساندن مصرف انرژی.
کاهش فرایند تشکیل ژل و بهبود فرآیند پذیری پلیمرهای بازیافتی
همچنین قرار گرفتن مواد پلیمری در محیط عادی باعث تخریب اکسیداسیونی آن میشود. که در نتیجه زردی روی سطح پلیمر پدید می آورد و به دنبال پلیمر حالت خشک شده به خود گرفته و در نهایت دچار افت خواص مکانیکی میشود. این اتفاقات در اثر افزایش دمای ناشی از دمای فرایندی و تابش نور خورشید رخ میدهد. به اینصورت که پس از آزاد شدن رادیکال های آزاد و واکنش آن با اکسیژن عملیات تخریب شروع میشود.
براق کننده نوری: جلوگیری از زرد شدن پلیمر
پلاستیک ها به خصوص بازیافتی ها به علت قرار گیری بیش از حد در محیط و نور خورشید دچار زرد شدگی می شوند. براق‌کننده‌‌های نوری که عامل براقکننده فلورسنت هم نامیده میشوند، بهمنظور کاهش زردی پلیمرها به‌خصوص پلیمرهای بازیافتی که ناشی از استفاده و پیرشدگی آنهاست، به‌کار برده میشوند. برخی از پلیمرها مانند PVC ،PE ،PU ،PS ،PMMA و کوپلیمرها نیاز به عوامل براقکننده دارند.
پایدار کننده نوری: جلوگیری از تخریب نوری پلیمر
معمولا نور UV باعث تخریب و گسیختگی زنجیرهای پلیمری میشود. برای جلوگیری از این تخریب، از پایدارکننده‌‌های نوری استفاده میشود. پایدارکننده‌‌های نوری اشعه مضر UV را جذب میکنند و آن را به انرژی گرمایی تبدیل میکنند. بدین صورت پایدار کننده ها از زنجیره‌های پلیمری آسیب‌پذیر محافظت میکنند.
سازگار کننده و جفت کننده ها: افزایش سازگاری پلیمر ها
معمولا زبالههای پلاستیکی از چند پلاستیک دیگر متشکل شده اند. این چند پلاستیک در اغلب اوقات به علت ساختار شیمیاییسازگاری کمی با هم دارند. وجود نقص در سطح مشترک پلیمرها باعث وقوع شکست در سطح پلیمر میشود. علت این پدیده عدک تشکیل مخلوط همگن از دو پلیمر کی باشد. بهمنظور ایجاد مخلوطی همگن از پلیمر بازیافتی و در نتیجه بهبود خواص مکانیکی مخلوطهای پلیمری، از سازگارکننده‌‌ها استفاده میشود. سازگارکننده‌‌ها با کاهش دادن کشش سطحی در مذاب، جلوگیری از رشد فاز پراکنده، افزایش چسبندگی در مرز بین دو فاز، و به حداقل رساندن جدایی فازها در حالت جامد، سطوح مشترک پلیمرها را اصلاح میکنند و از لایه لایه شدن آنها جلوگیری میکنند.
جفت‌کننده مولکول‌های واکنش‌پذیری هستند که با فیلر/الیاف و ماتریس پلیمر واکنش شیمیایی می‌دهند که سبب افزایش چسبندگی اجزای مخلوط میشود. بعضی از سازگارکننده‌های واکنشی هم ممکن است چنین نقشی را داشته باشند. در شکل 2 نقش عوامل جفت‌کننده در کامپوزیت لاستیک آمده است. به‌طور کلی عوامل جفت‌کننده جرم مولکولی کمی دارند و واکنش‌پذیر هستند و عمدتاً بهمنظور افزایش چسبندگی پرکننده لاستیکی و چسبندگی پلیمر الیاف شیشه استفاده میشوند؛ در حالی که سازگارکننده‌‌ها از جنس پلیمرند و عمدتاً در مخلوطهای پلیمری عمل میکنند.