اخبار

مقدمه: نقش افزودنی‌های سیلیکونی در فرآوری پلیمر
افزودنی‌های سیلیکونی به طور گسترده به عنوان کمک‌فرآیندها و اصلاح‌کننده‌های عملکردی در تولید پلیمر برای تنظیم رفتار مذاب، بهبود خواص سطحی و افزایش پایداری فرآیند در شرایط تولید با توان عملیاتی بالا استفاده می‌شوند.
در محیط‌های فرآوری ترموپلاستیک مانند اکستروژن، قالب‌گیری تزریقی، دمیدن فیلم و آمیزه‌سازی، پلیمرها اغلب در معرض تنش برشی بالا و دماهای بالا قرار می‌گیرند. این شرایط می‌تواند منجر به چالش‌های رایج فرآوری، از جمله جریان مذاب ناپایدار، عیوب سطحی (مانند شکستگی مذاب و پوست کوسه)، تجمع قالب و کیفیت ناپایدار محصول شود.
افزودنی‌های سیلیکونی برای رفع این محدودیت‌های سطحی و رئولوژیکی، با کاهش اصطکاک پلیمر-فلز، بهبود روانکاری در سطح مشترک مذاب و تثبیت رفتار جریان در طول فرآیند، مهندسی شده‌اند. در نتیجه، آنها به عملیات تولید کارآمدتر و عملکرد پایدارتر محصول نهایی کمک می‌کنند.
آنها به طور گسترده در سیستم‌های پلیمری اصلی، از جمله پلی اولفین‌ها (PE، PP، LLDPE، HDPE، EVA)، ترکیبات PVC، الاستومرهای ترموپلاستیک (TPE، TPU، TPO، TPV) و پلاستیک‌های مهندسی (ABS، PC، PA/Nylon، PBT، PET، PPS، POM و PMMA) کاربرد دارند.
از نقطه نظر فرآوری، افزودنی‌های سیلیکونی در فرآیندهای اکستروژن، قالب‌گیری تزریقی، دمیدن فیلم و آمیزه‌سازی استفاده می‌شوند، که در آن‌ها به تثبیت رئولوژی مذاب، کاهش اصطکاک بین سطحی و به حداقل رساندن عیوب مربوط به سطح و قالب در شرایط عملیاتی مداوم یا پرسرعت کمک می‌کنند.
کاربردهای نهایی شامل سیستم‌های سیم و کابل، اجزای داخلی خودرو، مواد اولیه کفش، لوله‌ها، بسته‌بندی‌های انعطاف‌پذیر، پوشش‌ها، رنگ‌ها، الیاف و طیف گسترده‌ای از محصولات پلاستیکی مهندسی‌شده و اصلاح‌شده است.
با افزایش تأکید صنعت بر بهره‌وری بالاتر، کنترل کیفیت دقیق‌تر، کاهش نرخ ضایعات و بهبود پایداری مواد، افزودنی‌های سیلیکونی دیگر به عنوان کمک‌فرآیندهای ساده در نظر گرفته نمی‌شوند. در عوض، آنها به طور فزاینده‌ای به عنوان اجزای فرمولاسیون کاربردی در طراحی سیستم پلیمری ادغام می‌شوند و مستقیماً به راندمان فرآیند و عملکرد محصول نهایی کمک می‌کنند.
در نتیجه، تولیدکنندگان افزودنی‌های سیلیکونی به شرکای کلیدی فناوری در سراسر زنجیره ارزش جهانی پلیمر تبدیل شده‌اند.
این مقاله به معرفی 10 تولیدکننده برتر افزودنی سیلیکون در سراسر جهان می‌پردازد و به فرآیندکاران کمک می‌کند تا تأمین‌کنندگان، فناوری‌ها و راه‌حل‌های پیشرو را برای کاربردهای پردازش پلیمر شناسایی کنند.

افزودنی‌های سیلیکونی چیستند؟
افزودنی‌های سیلیکونی - که به عنوان افزودنی‌های پایه سیلیکون، افزودنی‌های سیلوکسان یا افزودنی‌های پلی سیلوکسان نیز شناخته می‌شوند - مواد کمکی فرآیند و مواد افزایش‌دهنده عملکرد هستند که معمولاً بر پایه پلی دی متیل سیلوکسان (PDMS) یا ترکیبات ارگانوسیلیکون اصلاح‌شده می‌باشند.
آنها در غلظت‌های نسبتاً کم (معمولاً 0.1 تا 5٪) برای بهبود فرآیندپذیری، ویژگی‌های سطحی و دوام طولانی مدت محصول ترکیب می‌شوند.
عملکردهای کلیدی عملکرد
• کاهش اصطکاک مذاب و بهبود رفتار جریان
• جلوگیری از عیوب سطحی مانند شکست مذاب و پوسته شدن پوست کوسه
• کاهش رسوب قالب و به حداقل رساندن رسوب تجهیزات
• افزایش صافی سطح و خواص لمسی
• بهبود ثبات تولید و توان عملیاتی

شیمی اصلی افزودنی‌های سیلیکونی
عملکرد افزودنی‌های سیلیکونی از ساختار انعطاف‌پذیر سیلیکون-اکسیژن (Si-O) آنها سرچشمه می‌گیرد که اغلب با گروه‌های جانبی آلی مانند متیل عامل‌دار می‌شود.
این ساختار مولکولی منحصر به فرد موارد زیر را فراهم می‌کند:
• کشش سطحی پایین برای روانکاری بهتر
• پایداری حرارتی و اکسیداتیو بالا تحت شرایط فرآوری دشوار
• خاصیت آبگریزی که به محافظت از سطوح پلیمری در برابر رطوبت کمک می‌کند
• لغزش و روانکاری عالی، کاهش تنش برشی در حین اکستروژن و قالب‌گیری
• بی‌اثر بودن شیمیایی و انعطاف‌پذیری، که امکان سازگاری با طیف وسیعی از پلیمرها را فراهم می‌کند

انواع افزودنی‌های سیلیکونی مدرن
افزودنی‌های سیلیکونی بسته به وزن مولکولی، گروه‌های عاملی و معماری پلیمر، برای برآورده کردن الزامات عملکردی خاص مهندسی می‌شوند. اشکال صنعتی رایج شامل سیالات سیلیکونی (روغن‌ها)، سیلوکسان‌ها، سیلیکون‌های اصلاح‌شده با پلی‌اتر، رزین‌های سیلیکونی، مستربچ‌های سیلیکونی و پودرهای سیلیکونی هستند.

۱. مستربچ سیلیکونی
مستربچ سیلیکونی یک فرمولاسیون گلوله‌ای ممتاز است که به طور گسترده در صنعت پلیمر مورد استفاده قرار می‌گیرد. این فناوری پیشرفته بر پراکندگی پلیمرهای سیلوکسان با وزن مولکولی فوق بالا (UHMW) در حامل‌های ترموپلاستیک مختلف (از جمله پلی‌الفین‌ها، پلاستیک‌های مهندسی و الاستومرهای ترموپلاستیک) متکی است. این مستربچ که به شکل گلوله‌های استاندارد ارائه می‌شود، امکان تزریق دقیق و تمیز را مستقیماً به ماتریس ترموپلاستیک در حین ترکیب، اکستروژن یا قالب‌گیری تزریقی فراهم می‌کند. برخلاف موم‌های سنتی، آمیدهای اسید چرب یا روغن‌های با وزن مولکولی کم، مستربچ‌های سیلیکونی UHMW لغزش سطحی و رهایش قالب بهتری را فراهم می‌کنند و در عین حال به طور مؤثر از عیوب پردازشی مانند لغزش مارپیچ جلوگیری می‌کنند.

۲. سیالات سیلیکونی (PDMS)
سیالات سیلیکونی (PDMS) سیلیکون‌هایی با وزن مولکولی کم تا متوسط، خطی و غیر واکنشی هستند که با یک زنجیره اصلی تکراری سیلیکون-اکسیژن (-Si-O-) با گروه‌های جانبی متیل مشخص می‌شوند. در پردازش پلیمر، آنها عمدتاً به عنوان کمک‌فرآیندهای فیزیکی موقت و روان‌کننده‌های خارجی عمل می‌کنند. به دلیل تحرک مولکولی بالا و عدم پیوند شیمیایی با ماتریس پلیمر میزبان، ویسکوزیته مذاب و گشتاور را کاهش می‌دهند، اما بسیار مستعد مهاجرت هستند که منجر به تراوش سطحی، لغزش پیچ و در نتیجه از بین رفتن چسبندگی رنگ یا چاپ می‌شود.

۳. افزودنی‌های ارگانوسیلیکون کاربردی
افزودنی‌های ارگانوسیلیکون عملکردی، کوپلیمرهای سیلیکونی اصلاح‌شده شیمیایی یا ارگانو هستند که گروه‌های عاملی واکنش‌پذیر یا قطبی (مانند بخش‌های اپوکسی، آمینو، کربوکسی، وینیل یا پلی‌اتر) را در اسکلت یا انتهای زنجیره سیلوکسان قرار می‌دهند. برخلاف PDMS معمولی، این افزودنی‌ها به صورت مولکولی مهندسی شده‌اند تا به عنوان اصلاح‌کننده‌های بین سطحی و سازگارکننده‌های واکنشی عمل کنند. آن‌ها کشش بین سطحی را کاهش می‌دهند و چسبندگی فازی بین اجزای ناسازگار را افزایش می‌دهند، که آن‌ها را برای ارتقاء پلاستیک‌های مهندسی، افزایش عملکرد پلیمرهای بازیافتی/PCR و بهبود خیساندن و پراکندگی پرکننده (به عنوان مثال، بازدارنده‌های شعله بدون هالوژن، الیاف شیشه) در سیستم‌های پلیمری چند جزئی ضروری می‌کند.

۴. پودرهای سیلیکون
پودرهای سیلیکون، فرمولاسیون‌های سیلیکونی جامد، روان و ذره‌ای هستند که اغلب از پلیمرهای سیلوکسان با وزن مولکولی بسیار بالا (UHMW) متصل به هسته سیلیس معدنی یا رزین‌های سیلیکونی کروی سه‌بعدی (مثلاً پلی‌متیل‌سیلسسکوئی‌اکسان) تشکیل شده‌اند. این پودرها که به عنوان اصلاح‌کننده‌های عملکرد دائمی مهندسی شده‌اند، با ترموپلاستیک‌ها ترکیب می‌شوند تا بهبودهای سطحی طولانی‌مدت - مانند مقاومت دائمی در برابر خراش و سایش، کاهش پایدار ضریب اصطکاک (COF) و ویژگی‌های ضد انسداد - را بدون به خطر انداختن خواص مکانیکی زیرلایه یا قابلیت رنگ‌آمیزی پس از پردازش فراهم کنند.