اتصال مواد افزودنی نانومقیاس در پلیمرها در یک فرآیند صنعتی

محققان شرکت Gueuss به فناوری در مقیاس صنعتی دست پیدا کردند که بدون خوشه سازی نانو مواد می‌توان آن‌ها را به طور کامل در پلیمر پخش کرد.
اتصال مواد افزودنی نانومقیاس در پلیمرها در یک فرآیند صنعتی

اخیراً دفتر مرکزی شرکت Gueuss در آلمان موفق شده است یک فناوری جدید را برای اتصال نانو ذرات در ساختار پلیمر بدون خوشه سازی نانو ذرات توسعه دهد. این فناوری برای استفاده در مقیاس صنعتی و تولید انبوه طراحی شده است، این فناوری نه تنها در جلوگیری از فرآیند خوشه سازی نانو ذرات، بلکه از انتشار آن در محیط زیست ممانعت می‌کند، در نتیجه از اثرات مضر احتمالی آن اجتناب می‌شود.

به علت زیاد بودن سطح ویژة نانو ذرات نسبت به جرمشان، آن‌ها می‌توانند تأثیر بزرگی بر خواص پلاستیک‌ها مانند: تغییر دمای بلورینگی، افزایش در انتقال گرما، خواص الکتریکی (رسانایی)، خواص مکانیکی، خواص آنتی باکتریالی و همچنین بهبود سطح، بگذارند. بنابراین اتصال پرکننده‌های نانو مقیاس در پلیمر ذوب شده، در این فرآیند می‌تواند به علت شکل‌گیری خوشه‌ها مشکل‌ساز باشد.

 بعد از 6 سال از توسعه کار شرکت Gueuss، این شرکت یک فرآیند در مقیاس صنعتی به منظور قرارگیری نانو ذرات به صورت منحصربه‌فرد و بدون شکل‌گیری خوشه‌ها، در داخل پلیمر، پیشنهاد کرده است. این کار به وسیلة یک سوسپانسیون مایع انجام شده که نه تنها از خوشه سازی، بلکه از خطرات بالقوه ذرات در محیط زیست جلوگیری می‌کند.

در این فرآیند ابتدا پلیمر نرم می‌شود، سپس از طریق اختلاط جریان پیدا می‌کند و سوسپانسیون از محفظه هیدرولیز تحت فشار به داخل پلیمر تزریق می‌شود. مخلوط پلیمر و سوسپانسیون در داخل یک اکسترودر، که توسط شرکت Gueuss برای این فرآیند توسعه داده شده است، جریان می‌یابد. این مخلوط شامل 70% پلیمر و 30% سوسپانسیون است، حمل کننده سوسپانسیون کمتر از 5 ثانیه از بین می‌رود و در مدت زمان کوتاه نانو ذرات به طور کامل در پلیمر قرار می‌گیرند و به این ترتیب، هیچکدام از بخش‌های پلیمر آسیبی نمی‌بیند.

با این فناوری ترکیبات نانویی شرکت Gueuss، ممکن است با مقدار کمتری از افزودنی، به خواص یکسانی از مواد دست پیدا کنیم. در بسیاری از موارد، خواص مطلوبی با مقدار کمی از افزودنی به‌دست می‌آید که اثرات جانبی نامطلوب آن ناچیز است. به عنوان مثال: می‌توان در پلیمر به وسیلة نانولوله‌کربنی رسانایی ایجاد کرد، بدون اینکه احتیاج باشد پلیمر به صورت کامل مشکی شود.

 پخش نانو ذرات در پلیمر از چالش‌های این صنعت است و محققان این علم همواره به دنبال حل این مشکل به منظور دست یافتن به خواص بهتر محصول نهایی بوده‌اند. شرکت Gueuss با طراحی یک اکسترودر مناسب توانسته مواد نانو ذره را بدون ایجاد خوشه در کنار هم به صورت کامل در پلیمر پخش کند و گامی مؤثر در جهت توسعه علم پلیمر بردارند.