مستربچ

اصطلاح "مستربچ" معمولاً برای اتصال رزین شامل یک یا چند ماده افزودنی استفاده می‌شود. رایج ترین ماده افزودنی رنگدانه ای است که رنگ را به سیستم پلیمر نهایی منتقل می‌کند. به طور کلی مستربچ به پلیمر پایه اضافه می‌شود و با آن مخلوط می‌شود تا به سطح رنگدانه مورد نظر اضافه شود. مقدار مستربچ مخلوط شده با پلیمر پایه بسته به رنگدانه مورد نظر در پلیمر پایه متفاوت است. به طور معمول، 0/5 تا 30 درصد، با وزن مستربچ به پلیمر پایه اضافه می‌شود. واژه ی "مستربچ جهانی" برای اشاره به مستربچی بکار می‌رود که برای استفاده با انواع پلیمر‌‌‌‌های پایه قابل استفاده است.

پلیمر‌‌‌‌های پایه به معنی پلیمر‌‌‌‌های گرمانرم از جمله پلی اتیلن، پلی پروپیلن، پلی استایرن هومو و کوپلیمرها، ABS (پلیمر اکریلونتریلی با ترپولیمر بوتادین استایرن)، PA (پلی آمید)، PC (پلی کربنات)، PUR (پلی اورتان)، PBT (پلی بوتیلن ترفتالات)، PET و آلیاژ‌‌‌‌های گرمانرم که حداقل یکی از پلیمر‌‌‌‌های فوق را شامل می‌شوند.

به طور کلی ترکیب‌‌‌‌های مستربچ جهانی شناخته شده از کوپلیمر اتیلن وینیل استات (EVA) را به عنوان رزین حامل استفاده می‌کنند. این رزین‌‌‌‌های حامل به دلیل مونومر وینیل استات قطبی سازگاری دارند امااز تجزیه حرارتی همان مونومر در دما‌‌‌‌های بالاتر از حدود 230 درجه سانتیگراد رنج می‌برند و به فرار‌‌‌‌های اسیدی می‌انجامد. بنابراین، ترکیبات مستربچ با استفاده از EVA به عنوان رزین حامل معمولاً برای استفاده در پلیمر‌‌‌‌های گرمانرم که در طول پردازش در معرض دمای بالاتر از 230 درجه سانتیگراد قرار دارند، مناسب نیستند. علاوه بر این، واکنش‌‌‌‌های شیمیایی می‌توانند بین باقی مانده اسیدی و ترموپلاستیک خاصی مانند پلی آمید یا پلی کربنات و در نتیجه تخریب خواص مکانیکی بوجود بیایند.

پرکننده ها، از جمله رنگدانه ها، به ترکیبات مستربچ اضافه می‌شوند تا خواص مورد نظر را به پلیمر ترموپلاستیک که مستربچ را در خود جای می‌دهد، انتقال دهند.

پرکننده ها و رنگدانه‌‌‌‌های معمولی برای ترکیب‌‌‌‌های مستربچ شامل کربن سیاه، دی اکسید تیتانیوم، کربنات کلسیم، تالک، لیتوپون، سیلیس، اکسید آهن و رنگدانه‌‌‌‌های آلی است.

سایر مواد افزودنی، مانند تثبیت کننده‌‌‌‌های ماوراء بنفش، آنتی اکسیدان ها، تثبیت کننده لغزش، روان کننده ها، براق کننده‌‌‌‌های نوری، ضد مه و ضد انعقادها ممکن است در کامپوزیت مستربچ گنجانیده شوند.

علاوه بر انتقال خواص مطلوب به مستربچ و پلیمر گرمانرم که شامل مستربچ می‌شود، از کربن سیاه به عنوان یک رنگدانه سیاه استفاده شده است.

هدف از این کار غلبه بر محدودیت‌‌‌‌های مرتبط با ماساژها با استفاده از EVA به عنوان رزین حامل است. یکی از اهداف دیگر حفظ یا بهبود خواص تأثیر مکانیکی پلیمر‌‌‌‌های پایه ترموپلاستیک با استفاده از رنگدانه است.

استایرن بوتادین استایرن (SBS)، در ترکیبات مستربچ به عنوان اصلاح کننده ضربه جهت بهبود عملکرد مکانیکی رزین حامل استفاده شده است. هنگامی که SBS در ترکیب اصلی با پرکننده‌‌‌‌های زیاد در یک مستربچ استفاده می‌شود، ویسکوزیته مستربچ غیرقابل قبول بالا می‌رود.

مستربچ مورد استفاده در ترکیب پلاستیک علاوه بر این ممکن است حداکثر 5٪ از نظر وزن حداقل یک کمک پردازش را شامل شود، که ترجیحاً یک استئارات فلزی یا آلی یا یک فلورولاستومر است. ترکیب مستربچ مورد استفاده در تولید پلاستیک ممکن است بیشتر از 2٪، وزن حداقل یک آنتی اکسیدان را شامل شود.

ترکیب ترموپلاستیکی ممکن است با روش‌‌‌‌های معمول پردازش گرمانرم تهیه شود، برای قالب تزریق، به عنوان مثال با وارد کردن مستربچ در پلاستیک در دمای بالاتر از دمای نرم کننده پلاستیک در دستگاه پردازش معمولی مانند اکسترودر، مخلوط کن و میکسر یا تجهیزات قالب گیری تزریقی صورت می‌گیرد.

مستربچ با طیف گسترده ای از گرمانرم ها سازگار است و به راحتی می‌توان در تولیدپلاستیک از آن استفاده نمود.

مزایای مستربچ

• عموماً مقاومت در برابر ضربه و استحکام کششی ترموپلاستیک را که شامل مستربچ است، حفظ کرده و بهبود می‌بخشد.

• در دما‌‌‌‌های بالاتر پایدار می‌ماند.

• به دلیل قطبیت پایین تر دارای ریزسنجی کمتر است.

یک ترکیب مستربچ دارای رزین حامل است که یک بلوک استایرن بوتادین استایرن (SBS) یا کوپلیمر ستاره است. کوپلیمر‌‌‌‌های SBS حاوی سطح استایرن بالا هستند که برای استفاده درمستربچ مناسب است. نمونه هایی از کوپلیمر‌‌‌‌های SBS مناسب عبارتند از :
BASF Styrolux 684 D، که یک کوپلیمر SBS به شکل ستاره است و دارای محتوای پلی بوتادین تقریباً 26٪ است.
فیلیپس KK 38، که یک کوپلیمر SBS به شکل ستاره ای است و دارای محتوای پلی بوتادین تقریباً 30٪ است.
Finaclear 520، که یک کوپلیمر SBS بلوک خطی است و دارای محتوای پلی بوتادین تقریباً 27٪ است.

از ترکیب رنگدانه‌‌‌‌های مستربچ برای تهیه رنگ استفاده می‌شود. رنگدانه‌‌‌‌های مناسب برای انتقال رنگ به رزین ها و گرمانرم ها، بطور کامل شناخته شده است و کربن سیاه را به عنوان یک رنگدانه سیاه و دی اکسید تیتانیوم را به عنوان یک رنگدانه سفید نشان می‌دهد. رنگدانه‌‌‌‌های سفید، مناسب برای استفاده در اکسید روی، سولفید روی، سفید سرب، لیتوپون و آنتیموان سفید نیست. رنگدانه‌‌‌‌های سیاه اضافی، مناسب برای استفاده دراکسید آهن سیاه، سیاه منگنز، کبالت سیاه و سیاه آنتیموان نیست.

رنگدانه‌‌‌‌های رنگی معدنی؛ مانند اکسید کروم سبز، ماوراء بنفش آبی یا رنگ‌‌‌‌های ارگانیک رنگی مانند رنگدانه‌‌‌‌های آزو و فتالوسیانین ها در مستربچ برای دستیابی به رنگ‌‌‌‌های خاص

استفاده می‌شود.

در ترکیب مستربچ، حداکثر 25٪ وزن حداقل یک اصلاح کننده ویسکوزیته ممکن است برای کاهش سطح ویسکوزیته بالای ناشی از افزودن رنگدانه ها یا مواد افزودنی دیگر به رزین حامل استفاده شود. اصلاح کننده ویسکوزیته همچنین برای افزایش حلالیت مستربچ به یک ترموپلاستیک پایه ی مورد نظر عمل می‌کند.

پرکننده‌‌‌‌های دیگر برای استفاده در مستربچ محدود به سیلیس، تالک، گرافیت، آزبست، الیاف شیشه ای، ولاستونیت، دولومیت، سیلیکات کلسیم، کربنات کلسیم، کره‌‌‌‌های شیشه ای، کوارتز پودر، نیترید سیلیکون، بورون نیستند.

گاهی اوقات در هنگام تهیه یک مستربچ، جدا کردن مستربچ از دیواره‌‌‌‌های کشتی مورد استفاده در تهیه مستربچ دشوار خواهد بود. به طور کلی، در هنگام پردازش یک گرمانرم، پلاستیک ممکن است به تجهیزات پردازش بچسبد و در صورت استفاده از ترموپلاستیک در فرآیند قالب گیری تزریقی، این چسبندگی مشکل ساز خواهد بود. برای حل این مشکل، حداقل 5 درصد از وزن مستربچ را یک کمک پردازش را در بر می‌گیرد. کمک‌‌‌‌های پردازشی ترجیحی شامل دارو‌‌‌‌های فلزی مانند استئاتور روی، کلسیم استئارات، منیزیم استارات و موارد مشابهی مثل اسید استئاریک، استئات‌‌‌‌های آلی است که از واکنش اسید استئاریک با الکل یا آمین مانند گلیسرول مونو حاصل می‌شود.

مستربچ ممکن است شامل حداقل یک آنتی اکسیدان در مقدار حداکثر 2٪ وزنی باشد. وجود آنتی اکسیدان به جلوگیری از اکسیداسیون اجزای موجود در مستربچ که منجر به تغییر رنگ می‌شود، کمک می‌کند. آنتی اکسیدان‌‌‌‌های مناسب برای استفاده در مستربچ، آنتی اکسیدان هایی هستند که برای استفاده در رزین‌‌‌‌های شناخته شده، محدود نباشندمانند : فسفیت‌‌‌‌های آلی یا فسفونیت‌‌‌‌های آلی است.

سایرافزودنی‌‌‌‌های انتخاب شده از گروه تثبیت کننده‌‌‌‌های فوق العاده : بنفش، ضد انفجار، عوامل ضد الکتریسیته ساکن یا روغن‌‌‌‌های فرآیند ممکن است اضافه شوند. ترجیحاً مقداری از 0 تا 15٪ وزن مستربچ اضافه می‌شود.

ترکیبات مستربچ سیاه، سفید و آبی به شرح زیر است. ترکیب مستربچ سیاه شامل مقداری از 20٪ تا 60٪ و ترجیحا حدود 35٪ وزن رنگدانه سیاه کربن و حدود 0.6٪ از نظر وزن، استئارات روی یا کلسیم استاتات است. کمک پردازش بیشتر شامل مقدار 0 تا 25٪ و ترجیحا حدود 10٪از نظر وزن، اصلاح کننده ویسکوزیته است.

آنتی اکسیدان ترکیبی از فسفیت فنلی و آلی است. باقیمانده ترکیب مستربچ در حدود 54.4٪، از نظر وزن، SBS است. رنگدانه سیاه از کربن سیاه است. کمک فرآوری استئارات روی است و اصلاح کننده ویسکوزیته EBS است.

مستربچ سفید مقدار کمی از 20 تا 85٪، ترجیحا حدود 60٪، با رنگدانه سفید وزنی و 0 تا 5٪، ترجیحا حدود 0.6٪، از نظر وزن، یک وسیله پردازش را تشکیل می‌دهد. مقدار 0 تا 25٪، ترجیحا حدود 10٪ وزنی، اصلاح کننده ویسکوزیته و 0 تا 2٪، ترجیحا در حدود 0.5٪، از نظر وزن، حداقل یک آنتی اکسیدان در نظر گرفته می‌شود.

باقیمانده ترکیب ،حدود 28.9٪، از نظر وزن، SBS است. رنگدانه سفید دی اکسید تیتانیوم است، کمک پردازش استئارات روی است و اصلاح کننده ویسکوزیته PB یا EBS است.

ترکیب مستربچ آبی مقدار کمی از حدود 0 تا 20٪ و ترجیحا حدود 2.5٪، توسط وزن رنگدانه سفید مانند دی اکسید تیتانیوم و 0 تا 30٪، ترجیحا حدود 26٪، از نظر وزنی، یک رنگدانه آبی مانند اولترا مارین آبی، مقدار 0 تا 50٪، ترجیحاً حدود 35٪، از نظر وزنی یک پرکننده و 0 تا 5٪، ترجیحا حدود 3٪، از نظر وزن، یک وسیله پردازش است و 0 تا 25٪، ترجیحا حدود ٪6 وزن، اصلاح کننده ویسکوزیته اضافه می‌شود. مقدار کمی باقیمانده از SBS حدود 27.5٪، از وزن استفاده می‌شود.

کمک پردازش استئارات کلسیم، پرکننده کربنات کلسیم است و اصلاح کننده ویسکوزیته EMA (کوپلیمر اتیلن متیل آکریلات) است.
به طور معمول، اجزای مستربچ با رزین حامل SBS، در بالای نقطه نرم شدن SBS، در دستگاه اختلاط معمولی مانند اکسترودر، خمیرگیر یا میکسر قرار داده می‌شوند.
یکی از روش‌‌‌‌های تولید مسترها استفاده از میکسر Banbury است. ترکیب مستر با روش‌‌‌‌های دیگری برای تولید ترکیبات پلیمری استفاده می‌شود.
مستربچ‌‌‌‌های در طیف گسترده ای از ترموپلاستیک ها شامل: پلی آمیدها (PA)، پلی کربنات ها (PC)، پلی استال ها (POM)، ترپولیمر‌‌‌‌های استریل آکریلونیتریل بوتادین استایرن (ABS)، کوپلیمر‌‌‌‌های استایرن آکریلونیتریل (SAN)، پلی اورتان‌‌‌‌های گرماپلاستیک (TPU)، پلی استایرن‌‌‌‌های هدف کلی (GPPS)، اکسید‌‌‌‌های پلی فنیلن (PPO یا PPE)، کوپلیمر‌‌‌‌های آنهیدرید مالئیک استایرن (SMA)، کوپلیمر‌‌‌‌های استایرن متیل متاکریلات (SMMA)، آکریلونیتریل بوتیلایریل استیلرمن (ASA)، پلی استایرن‌‌‌‌های با تأثیر بالا (HIPS)، کوپلیمر‌‌‌‌های استایرن بوتادین (SB)، پلی اتیلن ترفتالات (PET)، پلی بوتیلن ترفتالات (PBT)، سیکلوهگزاندیم متان اتیلن گلیکول کوپلیمر‌‌‌‌های اسید ترفتالیک اسید (PETG) و سایر پلی استرها (EMA، EEA، EBA)، پلی اتیلن ها (PE)، پلی پروپیلن ها (PP)، کوپلیمر‌‌‌‌های اسید اتیلن متاکریلیک اسید (EMAA)، پلی متیل متاکریلات (PMMA) و سایر موارد پلیمر‌‌‌‌های کریلیک، پلاستیک‌‌‌‌های مهندسین مخلوط PC / ABS، PC / PBT، PC / TPU، PA / ABS، PPO / PS، PPE / HIPS و موارد مشابه هستند.

یک ترکیب پلاستیکی شامل یک رزین ترموپلاستیک با 0.5 تا 30٪ وزن یک ترکیب مستربچ است. ترکیب مستربچ تا 85٪ وزن حداقل یک پرکننده با 25٪ وزن حداقل یک اصلاح کننده ویسکوزیته و مقدار باقی مانده کوپلیمر بلوک بوتادین استایرن را شامل می‌شود.
ترکیب مستربچ شامل 0 تا 50٪ وزن حداقل یک کمک پردازش متشکل از استئارات فلزی، استئارات ارگانیک و فلوئوراستروم است.
ترکیب پلاستیکی مستربچ ممکن است با روش‌‌‌‌های پردازش معمولی تهیه شود، مثل وارد کردن مستربچ در پلاستیک در دمای بالاتر از دمای نرم کننده پلاستیک در دستگاه پردازش معمولی مانند اکسترودر، خمیر کننده، میکسر، تزریق قالب ساز یا دستگاه قالب گیری ضربه ای.