پایدارکننده گرمایی چندسازوکاری روی آرژنین استئارات/هیدروکسید دوگانه لایه‌ای زیست‌پایه برای بهبود کارایی پلی(وینیل کلرید)

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

اصفهان، دانشگاه اصفهان، دانشکده شیمی، آزمایشگاه پژوهشی شیمی پلیمر، صندوق پستی 73441-81746

چکیده

فرضیه :با توجه به اثر مخرب پایدارکننده‌های­ گرمایی متداول پلی(­وینیل­ کلرید) (PVC) بر محیط­زیست، در این پژوهش ‌پایدارکننده ­­گرمایی سبز چندسازوکاری جدید برای PVC از ترکیب روی ­آرژنین ­استئارات (ZnArgSt) و هیدروکسید ­دوگانه لایه‌ای منیزیم–آلومینیم (Mg-Al CO3 LDH)، ساخته شده و اثر هیبرید آن‌ها نه تنها بر پایداری گرمایی، بلکه بر خواص مکانیکی PVC نیز بررسی شد.
روش‌­ها: ترکیب ZnArgSt از واکنش روی استات و آمینواسید آرژنین و ترکیب LDH از ­آلومینیم نیترات نُه‌آبه و ­منیزیم نیترات شش‌آبه سنتز شد. سپس، اثر هر یک به‌تنهایی و اثر مخلوط آن­‌ها بر خواص PVC مقایسه شد. اثر این مواد بر پایداری گرمایی و عملکرد مکانیکی PVC با استفاده از آزمون‌های تغییر رنگ ظاهری نمونه در آون  180oC برای بررسی دوام رنگ پلیمر، آزمون گرماوزن‌سنجی (TGA)، آزمون کاغذ کانگو برای تعیین خروج گاز HCl حاصل از تخریب، طیف‌سنجی مرئی-فرابنفش (UV-Vis) برای تعیین مقدار پیوندهای غیراشباع تشکیل‌شده در زنجیر پلیمر ناشی از حذف HCl، گرماسنجی تفاضلی پویشی (DSC)، سختی‌سنجی (Shore A) و آزمون کشش بررسی شد.
یافته‌­ها :نتایج آزمون‌ها نشان ­داد، این پایدار‌کننده قابلیت زیادی در جذب گاز  HCl ناشی از تخریب پلیمر دارد. نمونه‌های PVC دارای پایدارکننده­ گرمایی LDH+ZnArgSt در مقایسه با PVC دارای LDH به‌تنهایی، بهبود %۳۴ چقرمگی، %۱۱­ مدول و %3.5­ سختی را نشان ­دادند. همچنین، در مقایسه با PVC دارای ZnArgSt، به‌ترتیب ۲۰، ۳۳ و %3.5 بهبود در خواص مکانیکی مشاهده­ شد. این روش نوین، جایگزینی امیدبخش برای تثبیت‌کننده‌های مرسوم PVC با مزیت‌های بالقوه از نظر عملکرد و سازگاری زیست‌محیطی ارائه می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Biobased Zinc Arginine Stearate/Layered Double Hydroxide Multi-mechanism Thermal Stabilizer for Improving PVC Performance

نویسندگان [English]

  • Ali Kord dezfooli
  • FATEMEH RAFIEMANZELAT
Polymer Chemistry Research Laboratory, Department of Chemistry, University of Isfahan, 81746-73441, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Hypothesis: Considering the detrimental impact of conventional thermal stabilizers for polyvinyl chloride (PVC) on the environment, this research proposes a novel green multi-mechanistic thermal stabilizer for PVC. This stabilizer is synthesized from a combination of zinc arginine stearate (ZnArgSt) and layered double hydroxide (LDH). The study aims to investigate the combined effects of these components on the thermal stability and mechanical properties of PVC 
Methods: The ZnArgSt was synthesized through the reaction of zinc acetate and arginine, while LDH was synthesized from aluminum nitrate-nonahydrate and magnesium nitrate-hexahydrate. The effects of each component individually, as well as their combination, were compared regarding their influence on PVC properties The impact of these materials on the thermal stability and mechanical performance of PVC was assessed using various tests including the following: visual color change assessments in an oven at 180 oC to evaluate the color durability of PVC
thermogravimetric analysis (TGA); Congo Red test to determine the release of HCl gas during degradation; UV-Vis spectroscopy to quantify the formation of unsaturated bonds resulting from HCl elimination; differential scanning calorimetry (DSC) Shore-A hardness; and tensile testing
Findings: The results obtained from the tests indicated that this stabilizer exhibits a high capacity for absorbing HCl gas generated from the degradation of the polymer PVC samples containing LDH+ZnArgSt demonstrated improvements of 34% in toughness, 11% in modulus, and 3.5% in hardness compared to PVC with LDH alone Furthermore, compared to PVC containing only ZnArgSt, enhancements of 20% 33%, and 3.5% in mechanical properties were observed, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Polyvinyl chloride
  • Multi-mechanism thermal stabilizer
  • Green thermal stabilizer
  • Zinc arginine Stearate
  • Layered double hydroxide