نرم کننده ها (Plasticizers)

موادی با اوزان ملکولی کم که خواص و مشخصه های شکل گیری پلاستیک ها را تغییر می دهند. نرم کننده ها به منظور رسیدن به یک یا چند خاصیت زیر به کار می روند :

• بهبود خواص فراورش واکستروژن
• کاهش ویسکوزیته مذاب.
• کاهش حداقل دمای لازم جهت فراورش. از تجزیه حرارتی جلوگیری شود.
• افزایش انعطاف پذیری پلاستیک / کاهش سختی پلاستیک.
• بهبود مقاومت ضربه ای
• افزایش کشیدگی طولی
• کاهش مدول
• افزایش چقرمگی

بهترین نمونه کاربرد آنها، تهیه پلی وینیل کلراید انعطاف پذیر از این مواد است. نرم کننده ماده شیمیایی است(با نقطه جوش بالا، غیر فراریاجامد) که با پی وی سی سازگاری دارد (مثل دی اکتیل فتالات) و موجب کاهشگرانروی ضمن عملیات فرایندی بوسیله باز شدن گره های فیزیکی سگمنت های مولکولی می گردد. امکان انتخاب دمای فرآیندی کمتر و در نتیجه کاهش خطر اکسیداسیون حرارتی پلیمر نیز فراهم می شود. پلاستیک و محصولات پلاستیکی حاصل، انعطاف پذیری متناسب با نوع و مقدار نرم کننده پیدا می کنند. لذا وجود نرم کننده در ماتریس پلیمر بیشتر از ۵٪ وزنی پلیمر به شدت بر خواص مکانیکی آن اثر دارد. برای مثال، استحکام نهایی پلیمر را کاهش و موجب افزایش درصد ازدیاد طول هنگام کشش نمونه می گردد. پلاستیک پی وی سی حاوی نرم کننده (از ۳۰ تا ۱۵۰ درصد وزنی پلیمر) گستره وسیعی از محصولات پلاستیکی که شبیه الاستومرها هستند را تشکیل می دهند. برای آنکه یک نرم کننده در یک پلیمر پلاستیکی موثر واقع شود باید با آن سازگاری داشته باشد. بدین معنی که ملکول نرم کننده باید از لحاظ ساختار ملکولی، دانسیته انرژی چسبندگی، قطبیت، پیوند هیدروژنی و پارامتر حلالیت و غیره شبیه پلیمر باشد. پارامتر حلالیت نرم کننده و پلیمر را می توان از انرژی چسبندگی آنها محاسبه نمود. برای مثال دی اکتیل فتالات با پارامتر حلالیت ۸/۹ و پی وی سی با پارامتر حلالیت۹/۷ سازگاری دارند. در این حالت نیرو های جاذبه بین پلیمر و نرم کننده بیشتر از نیروهای جاذبه بین خود مولکول های پلیمر و یا نیروهای جاذبه بین خود مولکول های نرم کننده گردد. در غیر این صورت انحلال و نرم شدن اتفاق نیفتاده و جدا شدن کامل فاز فیزیکی نتیجه خواهد شد. خواصی که برای انتخاب نرم کننده باید به آن توجه شود، اول اینکه برای پلیمر نرم کننده مزبور چقدر حلالیت نشان می دهد. این خاصیت در مورد پی وی سی باسیال شدن یا ژلاتینی شدن توسط نرم کننده در دمای حداقل تعیین می گردد. همچنین سرعت سیال شدن و نحوه موثر بودن در کاهش را نیز تعیین می کند. نرم کننده های دارای قطبیت بالا و جرم مولکولی کم، مثل دی بوتیل بنزیل فتالات به سیال شدن پی وی سی خیلی سریعتر از نرم کننده های دارای قطبیت کم مثل دی اکتیل فتالات اثر می کنند.

کیفیت مهم دیگر در انتخاب نرم کننده میزان دوام آن است. دوام نرم کننده به مقاومت آن برای جداشدن از آمیزه پلاستیکی از طریق تبخیر، استخراج، یا مهاجرت مربوط می گردد. عموما نرم کننده های دارای جرم مولکولی بالا نسبت به نرم کننده های دارای جرم مولکولی پایین و از همان گروه، فراریت کمتری داشته و با دوام ترهستند برای مثال دی ایزونونیل فتالات در پی وی سی دوام بیشتری نسبت به دی بوتیل فتالات دارد. همچنین هرچه سازگاری نرم کننده با پلیمر بیشتر باشد دوام آن بهتر خواهد بود.

بالاخره خواص متفرقه نرم کننده مثل پایداری نوری، آلودگی، بیرنگ شدن، دیر سوزی، مقاومت الکتریکی و سمی بودن، موارد مهمی جهت بررسی هستند. بررسی نرم کننده ها در هر یک سه زمینه مناسب به نظر می رسد:

• تمایل به سازگاری به منظور تعیین حداکثر غلظت و نوع ماده نرم کننده.
• تمایل به نفوذ پذیری جهت تعیین شرایط اختلاط و میل به ماندن در پلیمر ضمن کاربرد
• کارآیی نرم کننده برای تعیین غلظت مورد نیاز