پلی نفتالین سولفونات

فهرست : 

1. پلی نفتالین سولفونات چیست
2. چگونگی تولید
3. مزایا
4. معایب
5. مشخصات فنی
6. کاربردها
7. صنایع مورد استفاده
8. استفاده در روان کننده های بتن
9. استانداردها
10. نکات ایمنی
11. انبار و نگهداری

پلی نفتالین سولفونات چیست

پلی نفتالین سولفونات یک پلیمر مصنوعی است که از طریق سولفونه کردن نفتالین به دست می‌آید ؛ در اثر واکنش - با اسید سولفوریک، گروه‌های سولفونیک اسید به حلقه‌های آروماتیک - متصل می‌شوند ، این مواد دارای زنجیره اصلی با بار منفی به دلیل وجود گروه‌های سولفونات است. پلی نفتالین سولفونات در آب محلول بوده و محلول‌های گرانرو تشکیل می‌دهد به همین جهت خاصیت آب‌ دوستی و قطبیت بالایی دارد ؛ از این محصول به عنوان پراکنده کننده، ضدرسوب، چسبنده و غلیظ کننده مصرف می‌شود که دارای مقاومت حرارتی و شیمیایی بالا هستند و به همین دلیل در صنایع مختلف از جمله ساختمان، نساجی، چرم و غیره کاربرد دارد.

اما دو نوع تعریف علمی و عامیانه نیز قابل ارائه می باشد :

تعریف علمی پلی نفتالین سولفونات :

پلی نفتالین سولفونات یک پلیمر آنیونی است که از طریق واکنش سولفوناسیون نفتالین با اسید سولفوریک تولید می‌شود. در این واکنش، گروه سولفونیک اسید به حلقه آروماتیک نفتالین متصل می‌شود. ساختار پلیمری حاصل، دارای زنجیر اصلی با بار منفی به دلیل وجود گروه‌های سولفونات است. پلی نفتالین سولفونات در آب به خوبی محلول بوده و محلول‌های گران‌رو تولید می‌کند. این پلیمر دارای خواص سطح فعال، پایدارکنندگی و افزایش گرانروی است که آن را برای کاربردهای صنعتی مناسب می‌سازد.

تعریف عامیانه پلی نفتالین سولفونات :

پلی نفتالین سولفونات یک ماده شیمیایی مصنوعی است که از واکنش دادن مولکول‌های نفتالین با اسید سولفوریک به دست می‌آید. در این فرایند، گروه‌های سولفوریک اسید به حلقه‌های نفتالین متصل می‌شوند و یک زنجیره بلند پلیمری با بار منفی ایجاد می‌کنند. این ماده در آب حل می‌شود و محلول‌های چسبنده و غلیظ ایجاد می‌کند. پلی نفتالین سولفونات به دلیل خواص منحصر به فردش، در صنعت به عنوان یک افزودنی شیمیایی مفید برای بهبود خواص مواد استفاده می‌شود.

پلی نفتالین سولفونات چگونه تولید می شود

پلی نفتالین سولفونات از طریق فرایند سولفوناسیون نفتالین تولید می‌شود. مراحل تولید آن به صورت خلاصه به شرح زیر است:

• ماده اولیه اصلی جهت تولید پلی نفتالین سولفونات، نفتالین خالص است که از قیر زغال سنگ یا روغن خام پالایشگاه‌ها استخراج می‌شود.
• نفتالین خالص با اسید سولفوریک غلیظ واکنش داده می‌شود تا گروه سولفونیک اسید به حلقه‌های آروماتیک آن متصل شود. این واکنش در دما و فشار بالا انجام می‌شود.
• محصول واکنش پس از خنک سازی، با آب شستشو داده می‌شود تا اسید سولفوریک اضافی جدا شود.
• محلول حاصل غلظت‌بخشی و خشک می‌شود تا پودر پلی نفتالین سولفونات به دست آید.
• در نهایت پودر بسته به کاربرد مورد نظر، با دانه‌بندی و خلوص مشخص تولید می‌شود.
• پلیمر تولید شده دارای زنجیره اصلی با بار منفی به دلیل وجود گروه‌های سولفونات است.

مزایای پلی نفتالین سولفونات

پلی نفتالین سولفونات دارای مزایا و ویژگی‌های مفید زیادی است که باعث کاربردهای گسترده آن می‌شود. برخی از مهم‌ترین مزایای پلی نفتالین سولفونات عبارتند از:

• محلول‌پذیری خوب در آب - ایجاد محلول‌های گرانرو
• خاصیت پخش‌کنندگی و پایدارکنندگی عالی
• قابلیت ایجاد الکتریسیته منفی در سطح ذرات
• خاصیت چسبندگی و اتصال خوب به سطوح
• ممانعت از رسوب‌گذاری و کمپلکس‌سازی یون‌های فلزی
• مقاومت شیمیایی و حرارتی خوب
• سازگاری زیست‌محیطی و غیرسمی بودن
• هزینه تولید پایین‌تر نسبت به جایگزین‌ها
• قابلیت استفاده در دما و pHهای مختلف
• توانایی عامل دهی و اصلاح سطحی

به طور کلی پلیمری چندمنظوره و مفید در صنایع مختلف است.

معایب پلی نفتالین سولفونات

پلی نفتالین سولفونات علی‌رغم مزایای فراوان، دارای برخی معایب و محدودیت‌ها نیز می‌باشد:

• حلالیت پایین در حلال‌های آلی و روغن‌ها
• ایجاد رسوب در pH بسیار پایین (کمتر از 3)
• ناپایداری در برابر اشعه ماوراء بنفش و نور خورشید
• احتمال تجزیه و کاهش وزن مولکولی در دماهای بسیار بالا
• ویسکوزیته بالا در غلظت‌های بالا که می‌تواند مشکل‌ساز باشد
• توانایی کمپلکس‌سازی با فلزات سنگین و آلاینده‌ها
• تاثیر منفی بر خواص مکانیکی برخی کامپوزیت‌ها
• هزینه نسبتاً بالاتر نسبت به نمک‌های سدیم پلی آکریلات
• توانایی ایجاد رسوب در محلول‌های غلیظ یا در pH بالا
• حساسیت و واکنش‌پذیری با برخی مواد شیمیایی

با این حال، با تنظیم شرایط و فرمولاسیون مناسب می‌توان از این مشکلات جلوگیری کرد.

مشخصات فنی پلی نفتالین سولفونات

مهمترین مشخصات فنی و ویژگی‌های پلی نفتالین سولفونات به شرح زیر است:

• فرمول شیمیایی: (C10H7SO3Na)n
• ظاهر فیزیکی: پودر جامد بی‌رنگ یا کرم تا قهوه‌ای رنگ
• وزن مولکولی: بسته به درجه پلیمریزاسیون متفاوت، معمولاً 20000-100000 g/mol
• چگالی: 1.1-1.4 g/cm3
• دمای ذوب: بالای 300 درجه سانتی‌گراد
• میزان خاکستر: حداکثر 15 درصد
• محلولیت در آب: بیش از 50 گرم در 100 میلی‌لیتر آب
• pH محلول آبی: 7-9
• استحکام کششی: حدود 6000-10000 پوند بر اینچ مربع
• درجه اسیدی: حداکثر 1 میلی‌اکی‌والان بر گرم
• ویسکوزیته محلول: تا حدود 1000-5000 cP 
• دمای تجزیه: بالای 200 درجه سانتی‌گراد

کاربردهای پلی نفتالین سولفونات

پلی نفتالین سولفونات کاربردهای متنوعی در صنایع مختلف دارد:

• افزودنی بتن – بهبود خواص رئولوژیکی، کاهش آب انداختگی و افزایش مقاومت
• مواد چسبنده و لاتکس – ایجاد چسبندگی و پایداری
• مواد شوینده و تمیز کننده – خاصیت پاک‌کنندگی و ضدعفونی‌کنندگی
• رنگ‌ها و جوهر – پایداری و یکنواختی رنگ
• کاغذ و مقوا – استحکام مرطوب و خشک
• صنایع نفت و گاز – کنترل ویسکوزیته و فیلتراسیون
• مواد آرایشی و بهداشتی – امولسیون‌کننده، تثبیت‌کننده و ژله‌ای‌کننده
• دارو و دامپزشکی – نگهدارنده و امولسیون‌کننده
• مواد غذایی – بهبود خواص و افزایش ماندگاری
• کشاورزی – سموم و کودها
• صنایع نساجی و چرم – عامل دباغی و رنگرزی

صنایع مورد استفاده از پلی نفتالین سولفونات

پلی نفتالین سولفونات در صنایع متعددی به کار می‌رود. مهم‌ترین صنایع مصرف‌کننده پلی نفتالین سولفونات عبارتند از:

1. صنعت ساختمان و بتن : به عنوان افزودنی بتن برای بهبود خواص رئولوژیکی، افزایش مقاومت، کاهش جداشدگی آب و بهبود پرداخت‌کاری
2. صنعت چسب : به عنوان افزودنی برای ایجاد چسبندگی و استحکام بیشتر
3. صنعت رنگ و رزین : جهت پایدارسازی، یکنواخت کردن و افزایش ویسکوزیته
4. صنعت کاغذ : برای افزایش مقاومت مرطوب و خشک کاغذ
5. صنعت نفت و گاز : به منظور کنترل ویسکوزیته، جلوگیری از رسوب و فیلتراسیون
6. صنعت آرایشی و بهداشتی : به عنوان امولسیون‌کننده، تثبیت‌کننده و ژله‌ای کننده
7. صنعت داروسازی : برای افزایش پایداری و زیست‌فراهمی مواد دارویی
8. صنعت نساجی و چرم : به عنوان عامل دباغی، کمک‌رنگ و بهبود دهنده خواص

استفاده از پلی نفتالین سولفونات در روان کننده های بتن

پلی نفتالین سولفونات‌ها کاربرد وسیعی در روان‌کننده‌های بتن دارند. مهم‌ترین اثرات و کارکردهای پلی نفتالین سولفونات در روان‌کننده‌های بتن به شرح زیر است:

• بهبود روانی و کارایی بتن در حالت تازه
• افزایش قابلیت پمپ‌پذیری و ریخته‌گری بتن
• کاهش میزان آب مورد نیاز بتن بدون کاهش روانی
• کاهش جداشدگی و خونریزی بتن
• کاهش نفوذپذیری و افزایش مقاومت بتن
• بهبود مشخصه‌های بتن در حالت سخت‌شده
• پایداری بهتر مخلوط بتن و جلوگیری از ته‌نشینی اجزا
• بهبود چسبندگی بتن به میلگردهای فولادی
• افزایش اسلامپ و کاهش ویبره بتن
• کاهش حباب‌های هوا و حفره‌های سطحی
• آسان‌تر شدن پرداخت‌کاری و قالب‌برداری بتن
• جلوگیری از جدایش ذرات سیمان در بتن‌های خودتراکم

بنابراین پلی نفتالین سولفونات یکی از مواد موثر در روان‌کننده‌های بتن به شمار می‌رود.

استانداردهای پلی نفتالین سولفونات

پلی نفتالین سولفونات بسته به کاربرد و نوع محصول، مشمول استانداردها و ضوابط مختلفی می‌شود که مهمترین آنها عبارتند از:

• ASTM C494 - استاندارد افزودنی‌های شیمیایی بتن در آمریکا
• BS EN 934-2 - استاندارد افزودنی‌های بتن در اروپا
• ASTM D2196 - روش آزمون ویسکوزیته محلول‌های پلیمری
• DIN EN ISO 22717 - روش آزمون پایداری میکروبی مواد آرایشی
• ASTM D1298 - اندازه‌گیری چگالی محلول‌های پلیمری
• ASTM D2857 - روش تعیین خلوص و درجه پلیمریزاسیون
• EN 206 - استاندارد بتن در اروپا
• ASTM C1506 - استاندارد افزودنی‌های مقاوم‌کننده نفوذ کلرید در بتن
• ASTM D1439 - اندازه‌گیری میزان جذب آب پلیمر

بنابراین بسته به نوع محصول و کاربرد نهایی باید استانداردهای مربوطه رعایت شود.

نکات ایمنی استفاده از پلی نفتالین سولفونات ها

در استفاده از پلی نفتالین سولفونات‌ها، رعایت نکات ایمنی زیر ضروری است:

• استفاده از وسایل حفاظت فردی مانند دستکش، ماسک، عینک و لباس مناسب
• جلوگیری از تماس مستقیم با پوست و چشم‌ها
• عدم استنشاق گرد و غبار پلیمر
• انجام کار در محیط‌های تهویه‌دار
• شستشوی دست‌ها قبل از صرف غذا و آشامیدن
• جمع‌آوری پسماند و پودرهای اضافی به صورت ایمن
• نگهداری محلول‌های پلیمری دور از منابع گرمایش
• عدم تماس پلیمر با مواد ناسازگار مانند اسیدها
• برچسب‌گذاری ظروف حاوی پلیمر
• آموزش کارکنان درباره اقدامات اولیه در مواجهه
• دفع بهداشتی ضایعات و پسماندهای حاصل از فرایند
• رعایت دستورالعمل‌های ایمنی SDS محصول

انبارداری و نگهداری پلی نفتالین سولفونات ها

برای انبارداری و نگهداری مناسب پلی نفتالین سولفونات‌ها، باید نکات زیر رعایت شود:

• نگهداری در محیط خشک و خنک با دمای ۵ تا ۳۰ درجه سانتی‌گراد
• جلوگیری از یخ‌زدگی و گرمای بیش از حد
• نگهداری دور از نور مستقیم خورشید و منابع پرتو فرابنفش
• استفاده از محفظه‌ها و ظروف مناسب و غیرقابل نفوذ
• جلوگیری از تماس با رطوبت و اکسیژن هوا
• عدم قرار گرفتن در معرض دمای بالای 60 درجه سانتی‌گراد
• جلوگیری از تماس با مواد ناسازگار مانند اکسیدکننده‌ها
• جداسازی و عدم نگهداری مشترک با مواد آتش‌زا
• استفاده از تهویه مناسب در انبار
• بسته‌ بندی و دربندی محکم محصول
• چرخش منظم موجودی انبار بر اساس تاریخ تولید
• رعایت بهداشت و نظافت انبار