ما هو الملدنات في PVC؟

يعتبر كلوريد البولي فينيل (PVC) أحد أكثر المواد البلاستيكية التي تم إنتاجها على نطاق واسع وتنوع في العالم. ومع ذلك ، في شكله النقي ، PVC هي مادة صلبة وهشة. لفتح إمكاناتها الكاملة وتوسيع تطبيقاتها ، الملدنات تم دمجها. الملدنات عبارة عن مضافة ، وعادةً ما يكون استر عالي النقطة ، تم خلطها مع البوليمر لتحسين مرونته وقابليتها للتطبيق. في سياق PVC ، تحول الملدنات بشكل أساسي خصائصها الفيزيائية ، مما يجعلها ناعمة ومرنة وأكثر قابلية للتكيف مع مجموعة واسعة من المنتجات.

آلية التجميع

يتكون جوهر بنية PVC من سلاسل البوليمر الطويلة. في PVC الصلبة ، يتم تعبئة هذه السلاسل بإحكام وتثبيتها معًا بواسطة قوى جزيئية قوية ، وخاصة تفاعلات ثنائي القطب-بسبب روابط الكلور الكربوني القطبي. عند إضافة ملدن ، تتداخل جزيئاته بين سلاسل بوليمر PVC هذه. يزيد هذا الإدراج بشكل فعال من الحجم الحر داخل مصفوفة البوليمر ويضعف القوى الجزيئية التي تحمل السلاسل معًا.

يسمح تأثير "التشحيم" لسلاسل PVC بالتنقل بحرية أكثر من بعضها البعض في درجات حرارة منخفضة وبأقل قوة خارجية. وبالتالي ، فإن درجة حرارة الانتقال الزجاجي ( ${ر}_{ز}$ ) من PVC خفض. ال ${ر}_{ز}$ هي درجة الحرارة التي تصبح بوليمر صلبة وهشة ، وفوقها تصبح أكثر مطاطية ومرونة. عن طريق خفض ${ر}_{ز}$ ، تمكن الملدنات من PVC من أن تظل مرنة وقابلة للتطبيق في درجة حرارة الغرفة وحتى في درجات حرارة دون الصفر ، اعتمادًا على نوع الملدنات وتركيزها.

الوظائف الرئيسية وفوائد الملدنات في PVC

توفر إضافة الملدنات إلى PVC العديد من الفوائد الحرجة:

• زيادة المرونة والنعومة: هذه هي الوظيفة الأبرز ، مما يسمح باستخدام PVC في التطبيقات التي تتطلب قابلية الانحناء ، مثل الكابلات والخراطيم والأفلام.

• تحسين قابلية المعالجة: تقلل الملدنات من لزوجة ذوبان PVC ، مما يسهل معالجته أثناء البثق ، والتقويم ، وصبر الحقن ، وغيرها من تقنيات التصنيع. هذا يترجم إلى انخفاض درجات حرارة المعالجة واستهلاك الطاقة.

• تعزيز القابلية للتوسعة والمرونة: يمكن تمديد البلاستيك البلاستيكي وتشوهه دون كسر ، وهو أمر ضروري لتطبيقات مثل الجلد الاصطناعي والأقمشة المطلية والأنابيب الطبية.

• انخفاض هشاشة: أنها تمنع المادة من التكسير أو التحطيم تحت التأثير أو في درجات حرارة منخفضة.

• المتانة وطول العمر: من خلال نقل المرونة ، يمكن أن تسهم الملدنات في المتانة الشاملة وعمر منتجات PVC في بيئات مختلفة.

• تحسين الوضوح والتشطيب السطحي: في بعض الحالات ، يمكن أن تعزز الملدنات الشفافية والجمال السطحي لمنتجات PVC.

أنواع الملدنات المستخدمة في PVC

تاريخيا ، كانت الملدنات الأكثر شيوعا ل PVC الفثالات ، لا سيما (2-ethylhexyl) الفثالات (DEHP أو DOP) و Diisonononl Phthalate (DINP). ومع ذلك ، فإن المخاوف البيئية والصحية المتنامية أدت إلى تنويع أنواع الملدنات.

تشمل الفئات الشائعة من الملدنات:

• الفثالات: في حين أن بعض الفثالات عالية الوزن الجزيئي (مثل DINP ، DOSP ، DPHP) لا تزال تستخدم على نطاق واسع ، فإن استخدامها في بعض التطبيقات الحساسة (مثل الألعاب ، الأجهزة الطبية) مقيد أو يتم التخلص التدريجي منه بسبب الآثار الصحية المحتملة.

• terephthalates: مثل الأبرشية terephthalate (DOTP أو DEHT) ، وغالبًا ما تستخدم كبديل للفثالات ، مما يوفر أداءً مماثلًا مع ملف تعريف سمي أكثر ملاءمة.

• الدهون: مثل الأبرشية الدهنية (DOA) ، والمعروفة بمرونة جيدة في درجة الحرارة المنخفضة.

• trimellitates: هذه هي الملدنات ذات الوزن الجزيئي الأعلى والتي توفر الدوامات الممتازة وتقلبات منخفضة ، مما يجعلها مناسبة للتطبيقات ذات درجة الحرارة العالية مثل عزل الأسلاك والكابلات.

• سيترات: غالبًا ما تستخدم في التطبيقات الحساسة مثل تغليف الأغذية والأجهزة الطبية بسبب سمية منخفضة. ومن الأمثلة على ذلك تريثيل سيترات (TEC) و TRIBUTYL CITRATE (TBC).

• زيت فول الصويا الإيبوكسيد (ESBO): الملدنات المستندة إلى الحيوي يعمل أيضًا كمثبت حراري ثانوي في PVC.

• الملدنات البوليمرية: استرات الوزن الجزيئي العالية التي توفر الدوامات الممتازة ومقاومة الاستخراج ، مما يجعلها مناسبة للسلع المتينة والبيئات الصعبة. ومع ذلك ، فهي أقل كفاءة في التلوين من الملدنات الأحادية.

• الملدنات الحيوية المستدامة والمستدامة: فئة ناشئة تركز على الموارد المتجددة ، مدفوعة بالوعي البيئي والضغوط التنظيمية.

يعتمد اختيار ملدن أو مزيج معين من الملدنات على الخصائص المطلوبة لمنتج PVC النهائي ، وظروف المعالجة ، والتكلفة ، والمتطلبات التنظيمية ، والاعتبارات البيئية.

اعتبارات في اختيار الملدنات واستخدامها

يتضمن اختيار الملدنات الصحيح لتطبيق PVC تفاعلًا معقدًا للعوامل:

• كفاءة: ما مقدار الملدنات اللازمة لتحقيق المستوى المطلوب من المرونة؟

• الدوام: ما مدى جودة بقاء الملدنات داخل مصفوفة PVC بمرور الوقت ، أو مقاومة الترحيل ، أو التطاير ، أو الاستخراج؟ هذا أمر بالغ الأهمية للأداء على المدى الطويل.

• التوافق: يجب أن يكون الملدنات متوافقًا مع PVC ، مما يعني أنه يجب أن يخلط جيدًا وليس "إزهار" أو إبعاده من السطح.

• مرونة درجة الحرارة المنخفضة: بالنسبة للتطبيقات الخارجية أو تلك الموجودة في المناخات الباردة ، فإن قدرة الملدنات على الحفاظ على المرونة في درجات الحرارة المنخفضة أمر بالغ الأهمية.

• التطاير: ميل الملدنات إلى التبخر من PVC ، والتي يمكن أن تؤدي إلى تصلب مع مرور الوقت.

• مقاومة الهجرة: قدرة الملدنات على البقاء داخل PVC وعدم الانتقال إلى مواد مجاورة ، والتي يمكن أن تسبب اللاعبين أو تلطيخ أو احتضان PVC.

• المقاومة الكيميائية: مقاومة للزيوت ، الشحوم ، والمواد الكيميائية الأخرى.

• القابلية للاشتعال: يمكن أن تؤثر بعض الملدنات على خصائص القابلية للاشتعال لـ PVC.

• السمية والامتثال التنظيمي: الالتزام بأنظمة الصحة والسلامة ، وخاصة بالنسبة للتطبيقات التي تنطوي على الاتصال بالبشر أو الغذاء أو الماء.

• يكلف: الجدوى الاقتصادية هي دائمًا عاملة مهمة في التطبيقات الصناعية.

في الختام ، تعد الملدنات مكونات لا غنى عنها في الغالبية العظمى من تركيبات PVC ، مما يحول بوليمر جامد بطبيعته إلى مادة متعددة الاستخدامات وقابلة للتكيف. يعد اختيارهم الدقيق ودمجهم الدقيق أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق خصائص الأداء المطلوبة وضمان طول العمر والسلامة لعدد لا يحصى من منتجات PVC التي لا تشمل الحياة الحديثة.