تأثیر منگنز استئارات بر کارایی یک ضداکسنده‌ی فنولی در تخریب گرمایی-اکسایشی پلی‌پروپیلن

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه مهندسی پلیمر، واحدعلوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

هدف این پژوهش دستیابی به فرمولاسیون یک افزودنی برای تولید فیلم‌های پلی­پروپیلن اکسازیست تخریب­ پذیر بود. افزودنی یادشده می ­بایست طی دوره‌ی عمر مفید فراورده، ویژگی‌های آن را حفظ نماید و پس از سپری شدن این دوره، به سرعت موجب تخریب اکسایشی فراورده شود به طوری که بتواند در طبیعت توسط ریزجانداران به عنوان منبع غذایی مورد استفاده قرارگیرد. رفتار اکسایش گرمایی فیلم‌های نازک پلی­پروپیلن (با ضخامت 50± 250 میکرومتر) دارای غلظت‌های وزنی گوناگون از ضداکسنده‌ی فنولی تجاری 1010 و منگنز استئارات، به عنوان مشوق اکسایش، در هر دو حالت مذاب و جامد مورد مطالعه قرارگرفت. پایداری گرمایی-اکسایشی در حالت مذاب با استفاده از گرماسنجی روبشی تفاضلی مورد بررسی قرارگرفت. برای بررسی پایداری گرمایی-اکسایشی
در حالت جامد، آزمایش کهنه شدن در آون در دمای
 °C90 و سپس اندازه گیری تغییر شاخص کربنیل، ویژگی­ های کششی، شاخص جریان مذاب و چگالی بر روی نمونه‌ها انجام شد. نتیجه­های آزمون‌های گوناگون نشان داد که با تغییر نسبت غلظت‌های منگنز استئارات به ضداکسنده می ­توان پایداری پلیمر را در هر دو حالت مذاب و جامد تغییر داد. بر این اساس، نشان داده شد که نمونه‌ی دارای 1/0 درصد وزنی منگنز استئارات  و 35/0 درصد وزنی ضداکسنده‌ی 1010 پایداری مطلوبی درهر دو حالت مذاب و جامد دارد و همچنین، پس از یک دوره‌ی مشخص پایداری در حالت جامد، می ­تواند به سرعت متحمل اکسایش گرمایی شود. بنابراین، نتیجه گیری شد که این فرمولاسیون می ­تواند برای طراحی فراورده­ای اکسازیست تخریب پذیر به کارگرفته شود که افزون بر دارا بودن پایداری دلخواه هنگام فراوری مذاب و در زمان مصرف به عنوان یک فیلم، بتواند پس از طی عمر مفید، به سرعت دچار تخریب گرمایی-اکسایشی شده و برای تخریب زیستی نهایی آماده شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[3] زاهدی، رویا؛ افشار طارمی، فرامرز؛ نکومنش حقیقی، مهدی؛ جم جاه، رقیه، مروری بر نسل‌های گوناگون کاتالیست‌های زیگلر ـ ناتا و اجزای تشکیل دهنده آن‌ها برای پلیمریزاسیون پروپیلن، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (4)36: 1 تا 58 (1396).
[4] Ambrogi V., Cerruti P., Carfagna C., Malinconico M., Marturano V., Perrotti M., Persico P., Natural Antioxidants for Polypropylene Stabilization, Polym. Degrad. Stab., 96(12): 2152-2158 (2011).
[5] Ghaemy M., Fruzandeh S., Synergistic Effects of Some Phosphites Antioxidants Used in Polypropylene Stabilization, Iran. Polym. J., 8(1): 51-59 (1999).
[6] Bagheripour-Asl M., Jahanmardi R., Tahermansouri H., Forghani E., Evaluation of Thymolphthalein-Grafted Graphene Oxide as an Antioxidant for Polypropylene, Carbon Lett., 25(1): 60-67 (2018).
[7] ثابت زاده، مریم؛ باقری، روح الله؛ معصومی محمود، تهیه و بررسی ویژگی‌های آمیخته‌های پلی­اتیلن سبک-نشاسته گرمانرم؛ قسمت اول: اثر سازگارکننده PE-g-MA بر خواص مکانیکی و رفتار جریان، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (4)32: 59 تا 69 (1392).
[8] Albertsson A.C., Karlsson S., The Three Stages in Degradation of Polymers - Polyethylene as a Model Substance, J. Appl. Polym. Sci., 35(5): 1289-1302 (1988).
[9] Albertsson A.C., Karlsson S., Biodegradable Polymers and Environmental Interaction, Polym. Eng. Sci., 38 (8): 1251-1253 (1998).
[10] Ammala A., Bateman S., An Overview of Degradable and Biodegradable Polyolefins, Polym. Degrad. Stab., 36(8):1015-1018 (2011).
[11] Fontanella S., Bonhomme S., Comparison of the Biodegradability of Various Polyethylene Films Containing Pro-Oxidant Additives, Polym. Degrad. Stab., 95(6): 1011-1021 (2010).
[13] Antunes M.C., Agnelli J.A.M., Babetto A.S., Bonse B.C., Bettini S.H.P., Abiotic Thermo-Oxidative Degradation of High Density Polyethylene: Effect of Manganese Stearate Concentration, Polym. Degrad. Stab., 143: 95-103 (2017).
[14] Roy P.K., Singh P., Kumar D., Rajagopal C., Manganese Stearate-Initiated Photo-Oxidative and Thermo-Oxidative Degradation of LDPE, LLDPE and Their Blends, J. Appl. Polym. Sci., 117(1): 524-533 (2010).
[15] Osawa Z., Kurisu N., Nagashima K., Nakano K., The Effect of Transition Metal Stearates on the Photodegradation of Polyethylene, J. Appl. Polym. Sci., 23(12): 3583-3590 (1979).
[16] Subramaniam M., Sharma S., Gupta A. Abdullah N., Enhanced Degradation Properties of Polypropylene Integrated with Iron and Cobalt Stearates and its Synthetic Application, J. Appl. Polym. Sci., 135(12): 46028 (2018).
[17] Karami N., Jahanmardi R., Evaluation of Effects of Thymolphthalein on Thermooxidative Stability of Polypropylene, Polyolefins J., 4(1): 79-86 (2017).
[18] Jahanmardi R., Pourattar P., Soleimani H., Shohani N., Effects of Thymolphthalein on Thermo-Oxidative Stability of High Density Polyethylene in Melt and Solid States, Iran. J. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 36(2): 39-48 (2017).
[20] Morrison R.T., Boyd R.N., "Organic Chemistry", Pearson Education Incorporation, New Jersey (1992).
[21] Jahanmardi R., Assempour H., Effects of Galbanic Acid on Thermal and Thermo-Oxidative Stabilities of LLDPE, Iran. Polym. J., 17(10): 799-806 (2008).
[22] Liu G., Grafting Copolymerization of Cationic Vinyl Monomer with Quaternary Ammonium Groups onto Polypropylene, Iran. J. Chem. Chem. Eng. (IJCCE), 34(2): 17-23 (2015).
[23] Li J., Yang R., Yu J., Liu Y., Natural Photo-Aging Degradation of Polypropylene Nanocomposites, Polym. Degrad. Stab., 93(1): 84-89 (2008).
[25] Rosales-Jasso A., Allen N.S., Sasaki, M., Evaluation of Novel 4,4-dimethyloxazolidine Derivatives as Thermal and UV Stabilisers in Linear Low Density Polyethylene (LLDPE) Film, Polym. Degrad. Stab., 64(2): 277-287 (1999).
[26] Yang X., Ding X., Prediction of Outdoor Weathering Performance of Polypropylene Filaments by Accelerated Weathering Tests, Geotext Geomembranes, 24 (2): 103-109 (2006).
[27] Rabek J.F., "Polymer Photodegradation: Mechanisms and Experimental Methods", Chapman & Hall, London (1995).
[28] Roy P.K., Surekha P., Rajagopal C., Chatterjee S.N., Choudhary V., Studies on the Photo-Oxidative Degradation of LDPE Films In The Presence of Oxidised Polyethylene, Polym. Degrad. Stab., 92(6): 1151-1160 (2007).
[30] زاهدی، رویا؛ افشار طارمی، فرامرز؛ نکومنش حقیقی، مهدی؛ جم جاه، رقیه، تأثیر الکترون دهنده‌های بیرونی نوین اتری و سیلانی رایج  بر کاتالیست‌های نسل چهارم زیگلر ـ ناتا برای پلیمریزاسیون پروپیلن، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (3)36: 21 تا 39 (1396).
[31] Meng X., Gong W., Xin Z., Cai Z., Study on the Antioxidant Activities of Benzofuranones in Melt Processing of Polypropylene, Polym. Degrad. Stab., 91(12): 2888-2893 (2006).
[32] Akay G., Tincer T., Ergoz H.E., A Study of Degradation of Low Density Polyethylene under Natural Weathering Conditions, Eur. Polym. J., 16(7): 601-605 (1980).
[33] Roy P.K., Surekha P., Rajagopal C., Chatterjee S.N., Choudhary V., Effect of Benzil and Cobalt Stearate on the Aging of Low-Density Polyethylene Films, Polym. Degrad. Stab., 90(3): 577-585 (2005).