تقویت کننده های پی وی سی

پرکننده ها تقویت کننده های پی وی سی به طور سنتی برای کاهش قیمت نهایی محصولات پی وی سی استفاده می شوند اما امروزه آنها نه تنها برای کاهش قیمت ، بلکه برای تقویت خواص مختلف محصولات پی وی سی نیز به کار میروند . به همین دلیل مصرف پر کننده ها نیز هم گام با مصرف پلیمر ها ، در حال رشد است ، به طوری که میزان مصرف سالانه ی پر کنند ها در اوایل سال ۲۰۰۰ میلادی حدود ۱۴ میلیون تن ، برآورد شده است . عوامل خواص نهایی پر کننده نظیر شیمی ، شکل ذرات ، توزیع اندازه ذرات ، سطح ، خواص نوری ، رنگ ، نسبت منظر ، چگالی ، سختی و تراکم را تعیین می کنند .

پر کننده های معدنی در ماتریس پی وی سی

برای برسی کارایی پر کننده ها و انتخاب یک پر کننده ی مناسب برای آمیزه پی وی سی باید به چند عامل توجه کرد . مهم ترین عواملی که باید مد نظر قرار بگیرند ، اندازه و توزیع اندازه ی ذرات ، مورفولوژی و شیمی سطح پرکننده می باشند . برای تعیین اندازه ی ذرات پر کننده ، معمولا از قطر کره ی معادل استفاده میشود . یکی دیگر از خواص مهم پرکننده ها میزان سطح تماس آنها می باشد . میزان سطح تماس ذرات پرکننده در واقع توانایی جذب و انجام واکنش های پرکننده با ذرات دیگر نظیر آنتی اکسیدان ها ، پایدار کننده های حرارتی و پلیمر های قطبی را تعیین می کند .

میزان انعکاس و تفرق ورذرات پرکننده به پارامتر ضریب شکست نوری و توزیع اندازه ذرات بستگی دارد . ضریب شکست پی وی سی حدود ۵۴/۱ است و با استفاده از مقادیر و انواع مختلف پرکننده ها می توان محصولات شفاف ، نیمه شفاف و کدر از پی وی سی تولید کرد . به طور مثال ضریب شکست کربنات کلسیم و دی اکسید تیتانیوم به ترتیب ۶۶/۱ و ۷۶/۲ است . بنابراین با استفاده از کربنات کلسیم در آمیزه پی وی سی ، محصول نیمه شفاف بدست می آید ، در صورتی که دی اکسید تیتانیوم سبب پشت پوشی کامل محصول می شود .

در حالت کلی دو روش برای اندازه گیری رنگ پریدگی وجود دارد . روش اول که ساده ترین روش نیز است ، در واقع ارزیابی بصری و مشاهده تحت شرایط معین ( D1729  و ASTM D-1535 ) می باشد . در این روش به سرعت میتوان رنگ ها را با یکدیگرمقایسه کرده و نتیجه گیری کرد . اما نتایج کاملا تحت تاثیر قدرت بینایی شخص آزمایشگر می باشد .

در روش دوم ( E313  و E97 و E308 و D2244 و ASTM ) از یک اسپکتروفتومتر برای برسی دقیق رنگ نمونه استفاده میشود . از چگالی ویژه نیز برای تعیین قیمت حجمی فرمولاسیون های پی وی سی استفاده میشود .

برای بیان میزان سختی پرکننده ها نیز گاهی از مقیاس سختی ماس استفاده می شود . مقیاس سختی ماس ، که توسط فریدریک ماس در سال ۱۸۱۲ابداع شد ، در واقع توانایی خراشیدن و یا خراشیده شدن یک ذره ی پرکننده را با ذرات پر کننده ی مجاور آن ارزیابی می کنند . یکی دیگر از معیار های اصلی پر کننده ها  کسر تراکم می باشد . کسر تراکم ذره در اصل  جزء حجمی ذرات کاملا به هم چسبیده به کل حجم اشغال شده توسط ذرات می باشد .

البته در کاهش اندازه ذرات مقداری محدودیت وجود دارد . زیرا با کاهش اندازه ، علیرغم بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی ، تمایل ذرات به خوشه سازی نیز افزایش می یابد و مشکلاتی در آمیزه سازی و پراکندگی ذرات در آمیزه بوجود می آید .

انواع تقویت کننده ها و پر کننده ها معدنی تجاری

کربنات کلسیم

کربنات کلسیم

کربنات کلسیم یک جزء اصلی سنگ آهک است . این ماده به طور طبیعی در شکل های گچ ، سنگ مرمر و سنگ های مرجانی مانند کلسیت و آرگونایت وجود دارد کلسیت یک بلور شش وجهی است که در تمام فشار ها و دما های زیر دمای تجزیه ی حرارتی ، از نظر ترمودینامیکی پایدار است .

کائولین

کائولین یا خاک چینی در واقع نوعی خاک رس می باشد که از تجزیه پر کننده های معدنی آلومینیومی ، نظیر میکا و فلداسپار ، در اثر عوامل جوی بدست می آید . کائولین یک سیلیکات آلومینیومی آبدار است که در شکل های طبیعی آبدار و آهکی بدون آب نیز وجود دارد ، که هر دوی آن ها اسیدی هستند .کائولین آبدار دارای پارامتر درخشندگی خشک ۹۵_۸۵ ، سختی ماس ۶_۵ و اندازه متوسط ذرات ۱۰_۳/۰ میکرون می باشد .

تالک

تالک یک سیلیکات منیزیمی آبدار است که شامل Mgo 31/7% ، SiO2 63/5% و H2O 4/8%  است . این پر کننده دارای سختی ماس ۱ بوده و جزء نرم ترین پر کننده های فرمولاسیون های پی وی سی است . تالک عمدتا بسیار ریز (۵_۱ میکرون) ، بسیار آبگریز ، لغزنده و مقاوم در برابر حرارت (۹۰۰ درجه ی سانتی گراد) بوده و نسبت به اغلب مواد شیمیایی خنثی می باشد .

میکا

پودر میکا

میکا نام دسته ی گسترده ای از ترکیبات آلومینوسیلیکاتها است . انواع مختلفی از پرکننده ی میکا نظیر موسکویت ، فلوگوپایت ، بایوتایت ، لپیدولایت ، روسکولایت ، فلداروفلوگوپایت ، فاسیت و پاراگونایت وجود دارد که موسکویت و فلوگوپایت پر مصرف ترین انواع میکا در فرمولاسیون های پی وی سی هستند .

باریت

سولفات باریم به دو حالت سنگ معدن طبیعی و رسوبی موجود است . این ماده از بلورهای لوزی شکل با دمای ذوب ۱۵۸۰ درجه سانتی گراد ، وزن ویژه ی ۵/۴ ، غیر رسمی و به شدت نامحلول تشکیل شده است و سختی ماس ۵/۳_۳ دارد که نشان میدهد یک پر کننده ی بلوری نسبتا نرم می باشد .

البته از پرکننده ها و تقویت کننده های پی وی سی میتوان به ولستونایت ، سولفات کلسیم ، نفلاین سینایت ، کره های ریز شیشه ای اشاره کرد .

مشخصات الیاف طبیعی

از جمله مهم ترین پر کننده های طبیعی آمیزه های پی وی سی ، می توان به چوب اشاره نمود که در شکل های پودری ، تک لیف و الیاف چندتایی مورد استفاده قرار میگیرد . البته پودر چوب بدلیل اینکه مشکلات پراکندگی و خوشه سازی کمتری را نسبت به شکل های لیفی در آمیزه ایجاد می کند و رفتار فرآیندی ساده تری دارد ، بیشتر مورد توجه می باشد . در ساختار چوب دو نوع سلول اصلی وجود دارد که نوع لیفی و نوع آوندی هستند و تفاوت انواع مختلف چوب ها با یک دیگر ناشی از تفاوت این سلول ها می باشد . به طور کلی چوب ها را نیز می توان به دو نوع سخت و نرم تقسیم بندی کرد .