1. Sự tương tác KHÔNG MONG ĐỢI giữa các thành phần
Tương tác đây gọi chung cho tất cả các dạng tương tác hoá học, hoá lý và vật lý. Chúng ta cần đảm bảo chúng không có bất kỳ những tương tác gây giảm, trì hoãn hoặc khử hiệu quả tác dụng của nhau.
Dưới đây có thể liệt kê một vài thứ dạng tương tác không mong đợi cần tránh:
- Chất kháng UV HASL (ngoại trừ dòng HALS-NOR), thì không dùng chung với các thành phần có tính a-xít. Nên không dùng cho nhựa PVC, EVA,... Không dùng cho công thức chứ a-xít stearic (chất bôi trơn),...
- Phụ gia PPA, dòng chứa Flo (florour), có tính a-xít nên cũng làm giảm hoạt tính UV HALS. Và cũng lưu ý PPA loại này không dùng cho PVC
- Các chất chống lão hoá hoạt động nhiệt độ thấp làm trì hoãn các phản ứng kết mạch của nhựa nhiệt rắn
- Các thành phần có tính hấp phụ cao, thường làm giảm hiệu qủa tác dụng của một số phụ gia. Ví dụ: một số chất kháng UV và kháng lão hoá hấp bị thấp thụ mạnh trên bề mặt của độn gia cường và bị bất hoạt tính năng của chúng. Nên cần phải dùng liều lượng tăng thêm.
- Trong công thức có chứa đồng thời chất tẩy trắng quang học OB (optical brightener) và chất hấp thụ tia cực tím UVA (UV absorber), thì độ phát quang của OB sẽ suy giảm. Bởi chất hấp thụ tia cực tím đã hấp thu phần nhiều tia cực tím, làm cho OB giảm đáng kể nguồn năng lượng để phát quang, nên không tạo hiệu ứng tăng trắng hiệu quả.
2. Sự hoà tan của chúng trong hỗn hợp.
Để nhận định tính hoà tan và xác định độ hoà tan của một chất trong nền nhựa, người ta không thể suy luận chính xác từ công thức hoá học, mà phải qua thực nghiệm.
Vì thế khi sản xuất 1 loại phụ gia, người ta tiến hành kiểm tra độ hoà tan của chúng trên những nền nhựa khảo sát, để khuyến cáo mức độ sử dụng phù hợp.
Nói đến sự hoà tan của phụ gia trong hỗn hợp, người ta phân làm 2 trường hợp khác biệt lớn: Dùng trên mức độ bão hoà và dùng dưới mức độ bảo hoà.
a. Dùng trên mức độ bão hoà:
Đối với các thành phần tạo hiệu ứng trên bề mặt, tức là phụ gia cần phải di hành ra bề mặt sản phẩm, như: chất kháng nhiễm tĩnh điện, chất tạo trơn, chất tách khuôn, chất giảm trầy,...; thì cần sử dụng trên độ bão hoà của chúng.
Thường những chất này có độ hoà tan trong nền nhựa thấp, tức ái lực liên phân tử của chúng với các thành phần trong hỗn hợp thấp, khi trên mức bão hoà chúng sẽ tách ra và di chuyển ra bề mặt sản phẩm.
Ví dụ: Các nhựa có tính phân cực thấp như PE (polyethylene), PP (polypropylene) thì những phụ gia tạo hiệu ứng bề mặt cho chúng thường là loại phân cực. Như chất tăng trơn (slip agent) là các dòng amide (oleamide, erucamide,...), có tính phân cực cao khá cao. Lượng dùng bắt đầu có hiệu quả là 700ppm.
Nhưng những chất bôi trơn amide nói trên lại tan tốt hơn trong nền nhựa EVA, nên chúng không tạo trơn cho EVA với liều lượng dùng thấp như cho PE và PP. Một số trường hợp đặc biệt, để tăng trơn, người phải dùng lượng rất cao, vượt trên mức bão hoà, ở lượng 5.000-10.000ppm.
b. Dùng dưới mức bão hoà
Đối với những thành phần phụ gia cần phân bổ đều trong toàn bộ sản phẩm: chất kháng lão hoá, chất kháng UV, chất tăng trắng, tăng trong,... thì yếu tố hoà tan là yếu tố quan trọng hàng đầu.
Những chất này thường là những loại có tính hoà tan cao trong nền nhựa, để giúp chúng phân tán dễ, năng lượng phân tán cơ học thấp (vì quá trình phân tán hóa lý có khuynh hướng tự xảy ra). Tuy hoà tan ở mức độ cao, nhưng chúng vẫn có mức bão hoà của chúng, nên cần lưu ý để dùng phù hợp.
Nếu dùng vượt trên mức bão hoà, thì hình thành sự tách pha và di hành, không đóng góp thêm vào hiệu quả của việc dùng; mà lại còn có những ảnh hưởng đến ngoại quan và cơ lý tính của hỗn hợp.
Ví dụ: Một số UV HALS 783, người ta khuyên nên dùng ở mức giới hạn như bảng dưới.
Khi nói đến điều kiện gia công, là nói đến tổng thể các yếu tố năng lượng tiếp xúc (nhiệt độ, cơ năng,...) và cả các yếu tố tương tác khác xảy ra trong điều kiện gia công.
a. Yếu tố năng lượng
Trong quá trình gia công, người ta cần phải phân tác tất cả các thành phần công thức vào nhau, chuyển trạng thái của hỗn hợp sang dạng thuận lợi để tạo hình sản phẩm.
Tuỳ theo thành phần nhựa và cả các thành phần khác trong công thức, mà mỗi công nghệ sản xuất sẽ có những chế độ năng lượng (nhiệt và cơ) khách nhau.
Ví dụ: Đối với quá trình ép phun PP, nhiệt độ gia công chỉ giới hạn <240 độ C. Nhưng với quá trình tráng ghép bằng nhựa PP, thì nhiệt độ có khi đến 305 độ C.
Vì thế chọn lựa phụ gia cần quan tâm đến trạng thái chuyển pha của chúng. Đặc biệt là: điểm chảy, bốc hơi, điểm bắt cháy và điểm nhiệt phân huỷ.
- Điểm nhiệt chảy trong vùng nhiệt gia công, phụ gia sẽ chuyển trạng thái từ rắn sang lỏng, điều này tạo điều kiện phân tán thuận lợi; nhưng chúng cũng giảm ứng suất nghiền xé các thành phần rắn trong công thức.
- Điểm bốc hơi nằm trong vùng gia công chỉ mong đợi cho các ứng dụng tạo xốp, nhưng lại là yếu tố bất lợi cho sản phẩm, bởi chúng tạo pha phí làm suy giảm đặc tính cơ lý của hỗn hợp.
- Điểm bắt cháy nằm trong vùng gia công dễ gây cháy nổ, nguy hiểm.
- Điểm nhiệt phân huỷ nằm trong vùng gia công, ngoại trừ chất tạo xốp hoá học CBA (chemical blow agent) là thứ cần thiết, thì ngoài ra là cần tuyệt đối tránh. Sự phân huỷ sẽ gây ra nhiều hậu quả có khi không thể tiên liệu kết cục.
b. Phản ứng MONG ĐỢI trong gia công
Trong quá trình gia công có khi cần một số phản ứng định hướng, như: phản ứng cắt mạch, phản ứng khâu mạch, phản ứng phân huỷ nhiệt tạo xốp (của CBA),...
- Trong phản ứng cắt mạch: Người ta dùng nó để làm gia tăng chỉ số chảy cho vật liệu, họ thường dùng các peroxide, thành phần có tính oxy hoá cao. Quá trình cắt mạch sẽ bị giảm khi có mặt của chất kháng oxy hoá, đặc biệt dòng chất kháng lão hoá thứ cấp (secondary antioxidant). Và sản phẩm của quá trình cắt mạch đôi khi cũng sẽ tồn lượng peroxide, chúng cũng sẽ làm giảm hiệu quả bảo vệ của các chất chống lão hoá.
- Phản ứng khâu mạch: Như phản ứng đóng rắn cho nhựa nhiệt rắn hay phản ứng tạo mạng không gian 3D cho xốp EVA/PE hay phản ứng khâu mạch cho nhựa X-LDPE. Tất cả những phản ứng gia công trên đều hoạt động trên nguyên lý gốc. Vì thế những thành phần chất chống lão hoá, UV HALS đều nằm trong vòng tương tác.
- Phản ứng phân huỷ nhiệt tạo xốp thì chỉ cần quan tâm đến các phụ phẩm hình thành sau gia công, để tránh những phản ứng với các thành phần khác trong công thức.
Ngoài những phản ứng định hướng trên, cần phải đọc kỹ các thành phần có trong công thức, để tránh xảy ra phản ứng không mong đợi. Cần lưu ý, ở điều kiện nhiệt độ cao mọi hoá chất đều trở nên dễ phản ứng.
4. Trong điều kiện sử dụng
Trong điều kiện sử dụng, người ta quan tâm đến 2 vấn đề lớn nhất: 1. Các chất phụ gia có tách ra khỏi hỗn hợp, gây ảnh hưởng không đáng có cho người sử dụng; 2. Các chất phụ gia bị mất hoạt tính trong điều kiện đặc biệt
a. Các chất phụ gia tách ra khỏi hỗn hợp
* Sự di hành: Sự di hành ra bề mặt, sẽ tiếp xúc trực tiếp đến người dùng, và đến sản phẩm tiếp xúc trực tiếp (đặc biệt thực phẩm).
- Vì thế các phụ gia tạo hiệu ứng bề mặt phải đảm bảo là hợp chất an toàn.
- Còn các phụ gia khác nếu điều kiện sử dụng ở nhiệt độ thấp, tính hoà tan giảm, sự di hành cũng có thể sẽ xảy ra. Vì thế phải đảm bảo lượng sử dụng của chúng thấp hơn độ bão hoà ở điều kiện thấp nhất, có thể có trong khi sử dụng.
* Sự trích ly: Khi sản phẩm tiếp xúc với một thành phần có tính hoà tan mạnh với một trong những thành phần trong công thức thì sẽ có sự trích ly hình thành.
Ví dụ: BHT hòa tan rất tốt trong nhựa PE; nhưng chúng lại tan thuận lợi hơn trong dầu ăn. Vì thế BHT không còn được dùng làm chất chống oxy hoá cho nhựa, đặc biệt với những sản phẩm có khả năng chứa dầu ăn.
Hiện nay người ta không thể kể hết khả năng trích ly này trong vô số những ứng dụng, vì thế người sản xuất phải có trách nhiệm tiến hành kiểm tra hiện tượng này, theo điều kiện sử dụng của sản phẩm.
b. Phụ gia bị mất hoạt tính của chúng
Trong quá trình sử dụng, các phụ gia cũng chịu tác động bởi nhiều yếu tố, như: cơ học, nhiệt độ, khói bụi, nguồn ô-xy hoá,...
Với những chất hỗ trợ tính năng bề mặt, như: chất chống nhiễm tĩnh điện, chất trăng trơn,... thì sẽ bị bào mòn dần theo thời gian và hoạt tính cũng giảm dần.
Với chất chống ô-xy hoá phản ứng dần với các gốc tự do, các peroxide khi mạch polymer bị thoái hoá cũng dần tổn hao và tác dụng của chúng cũng giảm dần.
Bản thân các phụ gia theo thời gian cũng bị thoái hoá bởi ô-xy và tia cực tím, nên hiệu quả của chúng cũng giảm dần
Một số phụ gia, chẳng hạn như UV HALS sau khi tiếp xúc với thuốc trừ sâu một thời gian ngắn chúng đã bị mất gần như hoàn toàn tác dụng.
Các yếu tố trong điều kiện sử dụng có ảnh hưởng đến thời gian hoạt động của phụ gia, hiểu biết điều này sẽ:
- Chọn đúng loại phù hợp cho điều kiện sử dụng cụ thể
- Biết được thời gian chúng còn phát huy công dụng trong sản phẩm
Không có nhận xét nào:
Đăng nhận xét