نرم ‌کننده‌ ها یا نرم‌ سازها (Plasticizers)

نرم ‌کننده‌ ها یا نرم‌ ساز ها (Plasticizers) موادی با وزن مولکولی کم هستند که به منظور تغییر خواص و شکل‌ گیری پلاستیک‌ ها به آنها اضافه می‌ شوند. این مواد کاربرد های بسیار متنوعی در صنایع مختلف دارند.

هنگامی که نرم کننده ها به طور شیمیایی به زنجیره های پلیمری متصل نیستند، می توانند در شرایط خاص از پلیمر خارج شوند. این خروج از طریق نفوذ به محیط اطراف، تبخیر یا استخراج توسط مایعات رخ می دهد. در طول عمر محصول، این از دست دادن می تواند مشکل ساز باشد و به تغییرات ناخواسته در خواص مواد (به عنوان مثال، خواص مکانیکی ضعیف تر) و آلودگی نهایی محیط اطراف منجر شود.
اساساً، از دست دادن نرم کننده ها باعث افزایش سفتی و اغلب استحکام می شود. انعطاف پذیری، کشش و چقرمگی پلیمر را کاهش می دهد.

برای پلیمر هایی که در حالت غیر پلاستیکی شکننده هستند، از دست دادن نرم کننده می تواند منجر به خرابی در حین کار می شود.
در حالی که از دست دادن انعطاف پذیری دامنه کاربرد پلیمر های پلاستیکی شده را در فیلم ها، کابل ها و لوله ها که انعطاف پذیری مواد بالا مورد نیاز است، محدود می کند. آلودگی غذا، آب و هوا ناشی از مهاجرت نرم‌کننده‌ها ممکن است بر سلامت انسان تأثیر بگذارد.

وظایف اصلی نرم کننده ها:

1- افزایش انعطاف پذیری و نرمی:

این کاربرد رایج ترین کاربرد نرم کننده ها است. با اضافه شدن نرم کننده به پلاستیک، زنجیره های پلیمری از هم دورتر شده و اصطکاک بین آنها کاهش می یابد، در نتیجه پلاستیک نرم تر و انعطاف پذیرتر می شود.

2- کاهش دمای پردازش:

نرم کننده ها با کاهش ویسکوزیته مذاب، دمای لازم برای پردازش پلاستیک را کاهش می دهند. این امر باعث صرفه جویی در انرژی و افزایش سرعت تولید می شود.

3- افزایش مقاومت ضربه ای:

نرم کننده ها با افزایش چقرمگی پلاستیک، مقاومت آن را در برابر ضربه افزایش می دهند.

4- بهبود خواص سطحی:

نرم کننده ها می توانند براقیت و صافی سطح پلاستیک را افزایش دهند.

5- کاهش اشتعال پذیری:

برخی از نرم ‌کننده‌ ها می توانند با جذب گرما، اشتعال پذیری پلاستیک را کاهش دهند.

انواع نرم کننده ها:

فتالات ها: رایج ترین نوع نرم کننده ها هستند که انعطاف پذیری و نرمی بسیار خوبی به پلاستیک می دهند.
استرها: از جمله ésterهای آلیفاتیک و معطر که انعطاف پذیری و مقاومت ضربه ای پلاستیک را افزایش می دهند.
روغن های نفتی: نرم کننده های ارزان قیمتی هستند که در تولید لاستیک و برخی پلاستیک ها استفاده می شوند.
پلیمرهای نرم کننده: نوع جدیدی از نرم کننده ها هستند که به دلیل سازگاری بالا با پلیمرها، خواص مطلوبی به آنها می بخشند.

درک دقیق مکانیسم ها و سینتیک های از دست دادن نرم کننده برای ارزیابی عملکرد کوتاه مدت و بلند مدت پلیمرهای پلاستیکی ضروری است. به عنوان مثال، با یک همبستگی شناخته شده بین خواص مکانیکی و غلظت نرم‌ کننده، سینتیک از دست دادن نرم‌ کننده می‌ تواند برای پیش‌بینی تغییر در خواص مکانیکی مرتبط با یک شرایط خدمات خاص، و در نتیجه پیش‌بینی طول عمر محصولات مورد استفاده قرار گیرد.
درک مکانیسم‌ های از دست دادن نرم‌کننده و سینتیک آن‌ ها نیز برای توسعه روش‌ های جدید برای حذف/ممانعت از مهاجرت نرم‌کننده مفید است.

نکاتی در مورد استفاده از نرم ‌کننده‌ ها که باید دقت کرد:

سازگاری: نرم کننده باید با پلیمر مورد نظر سازگار باشد تا بتواند به طور کامل در آن حل شود.
فراریت: نرم کننده های فرار می توانند در طول زمان از پلاستیک خارج شده و خواص آن را تغییر دهند.
سمیت: برخی از نرم کننده ها می توانند سمی باشند و برای سلامتی انسان مضر باشند.

از دست رفتن نرم کننده در پلیمرها

از دست رفتن نرم ‌کننده‌ ها در پلیمرها می تواند منجر به تغییرات ناخواسته در خواص و عملکرد آن شود. در ادامه به طور خلاصه به این پیامدها اشاره می کنیم:

تغییر خواص مکانیکی:

افزایش سفتی و مدول: با خروج نرم کننده، پلیمر سفت تر و سخت تر می شود. این امر در برخی موارد می تواند مطلوب باشد، اما معمولا به قیمت کاهش خواص دیگر تمام می شود.
کاهش انعطاف پذیری و کشسانی: از دست رفتن نرم کننده باعث کاهش توانایی پلیمر برای خم شدن و تغییر شکل می شود. این امر می تواند در کاربردهایی که نیاز به انعطاف پذیری بالا است، مشکل ساز باشد.
کاهش مقاومت ضربه ای: پلیمرهای بدون نرم کننده می توانند شکننده تر شوند و در برابر ضربه مقاومت کمتری نشان دهند. این امر می تواند منجر به شکستگی و خرابی محصول شود.

محدودیت کاربرد و خطرات زیست محیطی:

محدودیت کاربرد: پلیمرهای نرم شده که انعطاف پذیری خود را از دست می دهند. برای کاربردهایی که به انعطاف پذیری بالا نیاز دارند، مناسب نیستند. به عنوان مثال، در ساخت فیلم های پلاستیکی، کابل ها و لوله ها، انعطاف پذیری بالا ضروری است.
آلودگی محیطی: خروج نرم کننده ها از پلیمر می تواند منجر به آلودگی غذا، آب و هوا شود. برخی از نرم کننده ها می توانند برای سلامتی انسان مضر باشند.

اهمیت درک مکانیزم و سرعت از دست رفتن نرم کننده:

درک چگونگی و سرعت از دست رفتن نرم کننده برای ارزیابی عملکرد کوتاه مدت و بلند مدت پلیمرهای نرم شده ضروری است.

دانستن این اطلاعات به موارد زیر کمک می کند:

پیش بینی تغییرات: با داشتن ارتباطی بین خواص مکانیکی و غلظت نرم کننده، می توان تغییرات خواص مکانیکی را در شرایط مختلف پیش بینی کرد و طول عمر محصول را تخمین زد.
توسعه روش های جلوگیری از مهاجرت: درک مکانیزم های از دست رفتن نرم کننده به توسعه روش های جدید برای جلوگیری یا کاهش مهاجرت نرم کننده کمک می کند.

به طور کلی، از دست رفتن نرم ‌کننده‌ ها در پلیمرها می تواند پیامدهای جدی برای خواص، عملکرد و ایمنی محصولات داشته باشد. درک این پدیده و توسعه روش های کنترل آن برای تولید محصولات با دوام، ایمن و کارآمد ضروری است.

مثال هایی از کاربرد نرم ‌کننده‌ ها:

کفپوش و دیوارپوش PVC: نرم‌کننده‌ها باعث انعطاف‌پذیری و مقاومت بیشتر این محصولات در برابر سایش می‌شوند.

عایق سیم و کابل: نرم‌کننده‌ها باعث انعطاف‌پذیری بیشتر عایق و جلوگیری از شکستگی آن در برابر خم و پیچ شدن می‌شوند.

خودروسازی: نرم‌ کننده‌ ها در تولید قطعات داخلی خودرو مانند داشبورد، روکش صندلی و فرمان استفاده می‌شوند.

دستگاه‌های پزشکی: نرم‌کننده‌ها در تولید کیسه‌های خون، لوله‌های تزریق و سایر محصولات پزشکی استفاده می‌شوند.

سخن پایانی

نرم ‌کننده‌ ها داخلی نقش مهمی در ارتقای خواص PVC و کاربردهای آن در صنایع مختلف دارند. انتخاب صحیح نرم کننده با توجه به نیاز و کاربرد نهایی، می تواند به تولید محصولات PVC با کیفیت و کارایی بالا منجر شود.