افزودنی‌های پلاستیکی در لوازم آشپزخانه

 استفاده از افزودنی‌های پلاستیکی نسل جدید در لوازم آشپزخانه

در این مطالعه، دو کمپلکس استئارات ارگانومتالیک جدید در Mn(C18H35O2)2. (B4O7) (1)  و Cu(C18H35O2)2. (B4O7) (2)  به‌عنوان مواد افزودنی پلاستیک سنتز شده‌اند. رفتارهای ترموستاتیک کمپلکس‌ها نیز با کمک متدولوژی توصیف شده در استاندارد ISO 182-2 مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته‌اند. همچنین خواص ساختاری کمپلکس‌های سنتز شده با استفاده از آنالیز عنصری، XRD پودر و تکنیک‌های طیف‌سنجی ارتعاشی (FT-IR و رامان) مورد بررسی قرار گرفتند. تحلیل ترموستاتیک نشان می‌دهد که کمپلکس‌های سنتز شده به‌عنوان یک اکسیژن زدای قوی HCI در تجزیه پلاستیک عمل می‌کنند. اگر خمیر پلاستیکی حاوی مواد اکسیژن زدا قوی HCI باشد، ظرفیت مقاومت حرارتی افزایش خواهد یافت. باتوجه به نتایج حاصل از آنالیز ترموستاتیک، کمپلکس‌های سنتز شده به‌عنوان افزودنی‌های پلاستیکی به راف PVC افزوده شده و سپس، کمپلکس‌های نرم شده به داخل قالب پلاستیکی تزریق شدند. از مواد پلاستیکی به‌دست‌آمده در ساخت لوازم خانگی توکار برای واشر نسوز در مشعل استفاده می‌شود. رفتارهای عایق حرارتی افزودنی های پلاستیکی نسل جدید ازطریق ترمومترهای دیجیتال پروب‌های کانال Elimko 32T مشاهده شده و با متدولوژی توصیف شده در استاندارد TS EN 30-1-1+A3:2014  تجزیه و تحلیل شدند. یافته‌های به دست آمده نشان می‌دهد که هر دو کمپلکس به‌عنوان موانع حرارتی بین سطح اجاق گازهای معمولی و توکار عمل می‌کنند. این تجزیه حرارتی در خمیرهای پلاستیکی به ترتیب 1>2 است.

پلاستیک یک ماده خام مهم در تولید محصولاتی است که کاربرد وسیعی در زندگی روزمره ما، از لوازم خانگی گرفته تا تولید قطعات یدکی خودرو، درب و سیستم های نازک کاری پنجره تا مواد بسته بندی، دارند. از آنجایی که پلاستیک به راحتی تولید شده و قابل بازیافت است، در ساخت عایق، مانع گرمایشی، مواد قالب، مواد اولیه تولید لوازم الکترونیکی و خانگی به‌عنوان محصول نهایی استفاده روزافزونی دارد. همچنین از آن به وفور در صنعت کالاهای سفید به عنوان یک ماده خام پلاستیکی استفاده می‌شود. علاوه براین، به عنوان عایق صوتی در پوشش و دیواره‌های موتور به کار رفته در اسپیراتورها یا هودها کاربرد دارد. به طور مشابه در مانع گرمایشی، عایق حرارتی، واشر آب بندی مایع، واشر آب بندی گاز و سیستم‌های کنترل گاز برای اجاق گازهای معمولی و توکار استفاده می‌شود. مواد افزودنی پلاستیکی که در خمیر پلاستیکی به کار می‌روند به استفاده وسیع پلاستیک به عنوان یک ماده خام کمک می‌کند. در این مطالعه از پلی وینیل کلراید (PVC) به عنوان خام پلاستیک استفاده می‌شود و کمپلکس‌های فلز Mn(II) و Cu(11) مولکول‌های استئارات و بوراکس نیز با هدف استفاده از افزودنی پلاستیک حرارتی به عنوان مانع گرمایشی در تولید اجاق گازهای توکار سنتز شده‌اند. افزودنی‌های پلاستیکی سنتز شده یون‌های گاز هیدروکلریک اسید (HCI) را که در حین تجزیه حرارتی پلی وینیل کلرید (PVC) به ساختارهای مولکولی شان آزاد می‌شوند به دام می‌اندازند و همچنین سرعت تجزیه حرارتی PVC را به تعویق انداخته و یا از آن جلوگیری می‌کنند. بسیاری از مطالعات به بررسی اثرات اسید استئاریک، بوراکس و مولکول‌های باربیتورات و کمپلکس‌های فلزی آنها بر روی پایداری حرارتی PVC پرداخته‌اند.

در همین راستا، کمپلکس‌های فلزی بوراکس و استئارات (II) به صورت پودر سنتز می‌شوند. این کمپلکس‌ها با استفاده از آنالیز عنصری، تکنیک‌های پراش XRD پودر، طیف سنجی XRF و تکنیک‌های آنالیز حرارتی (TG، DTG، DTA) مورد بررسی قرار گرفته‌اند. علاوه براین، خواص ارتعاشی کمپلکس‌ها نیز با کمک طیف FT-IR و رامان بررسی شدند. علاوه براین، خمیر نسل جدید PVC با کمپلکس‌های سنتز شده به منظور دستیابی به اثر تثبیت حرارتی در تجزیه PVC تهیه شدند. این خمیرهای PVC به روش ژلاسیون نرم شده و مواد پلاستیکی جدید تولید شد. تست کلرزدایی که روش‌های موجود در استاندارد EN ISO 182-2 را شرح داده است، نیز انجام شد. این مواد پلاستیکی به شکل واشر در آمده و سپس به عنوان مشعل بین سطوح اجاق گاز توکار استفاده شدند. خواص مانع حرارتی ازطریق 32 ترمومتر کانال همراه با ترموکوپل به کمک ترمومتر دیجیتال Elimko 32T کنترل شدند. نتایج به دست آمده نشان داد که کمپلکس‌های سنتز شده به عنوان تثبیت کننده حرارتی در خمیر PVC عمل می‌کنند و مواد پلاستیکی نیز نقش مانع حرارتی بین سطح داخلی اجاق گاز و مشعل‌ها را دارد.

در این مطالعه، Mn(C18H36O2)2.2(B4O7).2H2O (1) و Cu(C18H35O2)2.(B4O7).H2O (2) به عنوان افزودنی پلاستیکی نسل جدید تولید و به صورت پودر به دست آمدند. خواص ساختاری کمپلکس‌های سنتز شده با استفاده از طیف سنجی FT-IR و رامان، پراش XRD، طیف سنجی XRF و روش‌های آنالیز حرارتی گرانشی مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین مخلوط پلاستیک با استفاده از افزودنی‌های پلاستیکی نسل جدید حاصل شدند. مخلوط‌های پلاستیکی به دست آمده با روش پلاستیزاسیون به پلاستیک تبدیل شدند. پایداری حرارتی مواد پلاستیکی (نرم) شده با آنالیز ترموستاتیک تعیین شد. علاوه براین، رفتار مانع حرارتی در این مواد پلاستیکی به‌دست‌آمده نیز مورد بررسی قرار گرفته و با رفتار مانع حرارتی واشرهای تجاری استاندارد مقایسه شد.

تحلیل‌های ساختاری

تحلیل طیف ارتعاشی (FT-IR و رامان) کمپلکس‌ها براساس تعداد موج ارتعاشی استئارات و بورات در کمپلکس‌ها انجام شد. علاوه براین، تعداد موج‌های ارتعاشی پیوند اکسید فلزی در کمپلکس‌های سنتز شده با تعداد موج‌های ارتعاشی پیوند فلز-اکسید ارائه شده در دیگر مقالات مقایسه شد. در شکل زیر طیف مادون قرمز استئارات سدیم، سدیم بورات به عنوان لیگاند ارائه شده است.

شکل 1:

همچنین در زیر شکل طیف FT-IR و رامان در کمپلکس‌ها آمده است.

شکل 2:

نتیجه گیری

در این مطالعه، کمپلکس‌های فلزی منگنز (II) و مس (II) لیگاندهای بورات و استئارات سنتز شدند. این فرمول بسته کمپلکس‌های فلزی سنتز شده با روش‌های آنالیز عنصری تعیین شده و با آنالیز حرارتی (TG-DTA و DTG) پشتیبانی می‌شود. تحلیل‌های ساختاری کمپلکس‌های فلزی به‌دست‌آمده به ترتیب با طیف ارتعاشی (FT-IR و رامان)، طیف XRD  و XRF مورد بررسی قرار گرفتند. داده‌های حاصل از طیف FT-IR و رامان کمپلکس‌ها با تعداد موج‌های ارتعاشی سدیم بورات و استئاریک اسید در دیگر مقالات مقایسه شدند. تغییرات مشاهده شده در تعداد موج‌های ارتعاشی به دست آمده از کمپلکس‌ها با اتم‌های اهداکننده اکسیژن و اجزای ساختاری هماهنگ می‌شوند. وجود پیوندهای اکسید فلزی در کمپلکس‌ها با کمک طیف ارتعاشی تفسیر شد و حضور پیوندهای اکسید فلزی نیز توسط روش‌های XRF و XRD پشتیبانی می‌شود. کمپلکس‌های فلزی به‌دست‌آمده با اجزای خمیر پلاستیک استاندارد باتوجه به ترکیب درصد جرمی مخلوط شده و ازطریق ژلاسیون به پلاستیک تبدیل شدند. پایداری حرارتی مواد پلاستیکی (نرم) شده با آنالیز ترموستاتیک بیان شده در استاندارد ISO 182-2 بررسی شد. همچنین مشخص شد که مواد پلاستیکی به دست آمده با کمپلکس‌های سنتز شده همان مواد اکسیژن زدا HCI هستند. مطابق با یافته‌های حاصل از تست‌ها، مشخص شد که کمپلکس حاوی منگنز (II) پایدارتر از کمپلکس حاوی مس (II) بود. مواد پلاستیکی به دست آمده با کمپلکس‌های فلزی بین سطح اجاق گاز توکار و مشعل‌ها تعبیه می‌شوند و تغییرات دمایی سطح اجاق گاز توکار طبق استاندارد EN 30-1-1+A3:2014 تعیین شدند. علاوه براین، مشخص شده است که واشرهای حاصل از خمیر پلاستیکی حاوی افزودنی‌های پلاستیکی نسل جدید هستند که ظرفیت مانع حرارتی بالاتری نسبت به نمونه‌های تجاری دارند. این مطالعه را می‌توان به عنوان یک مطالعه اولیه درنظر گرفت. در ساخت مواد پلاستیکی ارائه شده در این مطالعه، ظرفیت‌های مانع حرارتی افزودنی‌های پلاستیکی را می‌توان با تغییر نوع ماده اولیه پلاستیک، سختی یا نسبت آن، نوع یا نسبت پرکننده و نوع یا نسبت سایر افزودنی‌های پلاستیکی بهبود بخشید. با این حال، استفاده از پلاستیک گسترش خواهد یافت.