Войти
A пластификатор (UK: пластификатор ) - это вещество, которое добавляется в материал, чтобы сделать его более мягким и более гибким, чтобы увеличить его пластичность, уменьшить его вязкость или уменьшить трение во время обращения с ним при производстве.
Пластификаторы обычно добавляют в полимеры, такие как пластмассы и каучук, либо для облегчения работы с сырьем во время производства, либо для удовлетворять требованиям приложения конечного продукта. Например, пластификаторы обычно добавляют в поливинилхлорид (ПВХ), который в остальном является твердым и хрупким, чтобы сделать его мягким и пластичным; что делает его пригодным для таких продуктов, как одежда, сумки, шланги и покрытия для электрических проводов.
Пластификаторы также часто добавляют к бетонным составам, чтобы сделать их более пригодными для обработки и текучестью для заливки, что позволяет снизить содержание воды. Точно так же их часто добавляют в глины, штукатурку, твердое ракетное топливо и другие пасты перед формованием и формованием. Для этих целей пластификаторы в значительной степени совпадают с диспергаторами.
Пластификаторы для полимеров - это жидкости с низкой летучестью или твердые вещества. По данным за 2017 год, общий мировой рынок пластификаторов составил 7,5 млн метрических тонн.
Использование пластификаторов в Европе и мире по типам 2017 . В Европе этот показатель составил 1,35 миллиона метрических тонн, разделенных между различными видами конечного использования
Использование пластификатора в Европе в 2017 году с тенденцией к переходу химического типа на ортофталаты с более высокой молекулярной массой (ВММ) и другие типы в соответствии с нормативными требованиями, касающимися более низкой молекулярной массы LMW) ортофталаты
Тенденции на европейском рынке пластификаторов в 2017 году Почти 90% полимерных пластификаторов, чаще всего фталат сложные эфиры, используются в ПВХ, что дает этот материал улучшил гибкость и долговечность. Большинство из них используется в пленках и кабелях.
Обычно считалось, что пластификаторы работают, внедряясь между цепями полимеров, разделяя их ( увеличение «свободного объема») или их набухание и, таким образом, значительное снижение температуры стеклования пластика и его мягкость; однако позже было показано, что объяснение свободного объема не могло объяснить все эффекты пластификации. Классическая картина подвижности полимерной цепи более сложна в присутствии пластификатора, чем та, которую нарисовали Fox Flory для простой полимерной цепи. Молекулы пластификатора контролируют подвижность цепи, и в полимерной цепи не наблюдается увеличения свободного объема вокруг концов полимера; в случае, когда пластификатор / вода создает водородные связи с гидрофильными частями полимера, связанный свободный объем может быть уменьшен. Для пластиков, таких как ПВХ, чем больше добавлено пластификатора, тем ниже будет их температура гибкости в холодном состоянии. Пластиковые изделия, содержащие пластификаторы, могут проявлять повышенную гибкость и долговечность. Пластификаторы могут стать доступными для воздействия из-за миграции и истирания пластика, поскольку они не связаны с полимерной матрицей. «запах новой машины » часто приписывают пластификаторам или продуктам их разложения. Однако многочисленные исследования состава запаха не обнаружили фталатов в заметных количествах, вероятно, из-за их чрезвычайно низкой летучести и давления пара.
Влияние пластификаторов на модуль упругости зависит от как от температуры, так и от концентрации пластификатора. Ниже определенной концентрации, называемой переходной концентрацией, пластификатор может увеличить модуль упругости материала. Однако температура стеклования материала будет снижаться при всех концентрациях. Помимо концентрации кроссовера существует температура кроссовера. Ниже температуры перехода пластификатор также увеличивает модуль упругости.
Миграция пластификаторов из пластмассы-основы приводит к потере гибкости, хрупкости и растрескиванию. Этот пластиковый шнур лампы, которому уже несколько десятилетий, крошится при сгибании из-за потери пластификаторов. За последние 60 лет более 30 000 различных веществ были оценены на предмет их пригодности в качестве полимерных пластификаторов. Из них только небольшое количество - примерно 50 - сегодня используются в коммерческих целях.
Пластификаторы на основе сложных эфиров выбираются на основе оценки эффективности затрат. Разработчик резиновой смеси должен оценить пластификаторы на основе сложных эфиров на совместимость, технологичность, стойкость и другие эксплуатационные свойства. Широкий спектр производимых сложных эфиров включает себацаты, адипаты, терефталаты, фталаты и другие специальные смеси. Эта широкая линейка продуктов обеспечивает ряд преимуществ в производительности, необходимых для многих областей применения эластомеров, таких как трубы и шланги, напольные покрытия, настенные покрытия, уплотнения и прокладки, ремни, провода и кабели, а также печатные ролики. Сложные эфиры с низкой и высокой полярностью используются в широком диапазоне эластомеров, включая нитрил, полихлоропрен, EPDM, хлорированный полиэтилен и эпихлоргидрин. Взаимодействие пластификатор-эластомер регулируется многими факторами, такими как параметр растворимости, молекулярная масса и химическая структура. Совместимость и рабочие характеристики являются ключевыми факторами при разработке рецептуры резины для конкретного применения.
Пластификаторы, используемые в ПВХ и других пластмассах, часто основаны на сложных эфирах поликарбоновых кислот с линейными или разветвленными алифатическими спиртами средней длины цепи. Эти соединения выбираются на основе многих критериев, включая низкую токсичность, совместимость с материалом-хозяином, нелетучесть и стоимость. Эфиры фталевой кислоты алкиловых спиртов с прямой и разветвленной цепью соответствуют этим требованиям и являются обычными пластификаторами. Сложные ортофталатные эфиры традиционно были наиболее доминирующими пластификаторами, но проблемы регулирования привели к переходу от классифицированных веществ к неклассифицированным, что включает высокомолекулярные ортофталаты и другие пластификаторы, особенно в Европе.
Антипластификаторы - это полимерные добавки, которые обладают эффектом, противоположным эффекту пластификаторов. Они увеличивают модуль упругости при понижении температуры стеклования.
Бис (2-этилгексил) фталат является обычным пластификатором. Безопасность некоторых полимерных пластификаторов вызывает серьезную озабоченность, особенно потому, что некоторые низкомолекулярные орто -фталаты были классифицированы как потенциальные эндокринные разрушители с некоторыми сообщениями о токсичности для развития.
Пластификаторы с улучшенными свойствами биоразлагаемость и предположительно более низкая токсичность для окружающей среды. Некоторыми такими пластификаторами являются:
В бетонных технологиях, пластификаторы и суперпластификаторы также называются высокодисперсными восстановителями воды. При добавлении к бетонным смесям они придают ряд свойств, в том числе улучшают удобоукладываемость и прочность. Если в смеси не «не хватает воды», прочность бетона обратно пропорциональна количеству добавленной воды, то есть водоцементному (в / ц) соотношению. Для получения более прочного бетона добавляется меньше воды (без «истощения» смеси), что делает бетонную смесь менее работоспособной и трудной для перемешивания, что требует использования пластификаторов, водоредукторов, суперпластификаторов или диспергаторов.
Пластификаторы также часто используются, когда пуццолановая зола добавляется в бетон для повышения прочности. Этот метод дозирования смеси особенно популярен при производстве высокопрочного бетона и фибробетона.
Обычно достаточно добавления 1-2% пластификатора на единицу веса цемента. Добавление чрезмерного количества пластификатора приведет к чрезмерной расслоению бетона и не рекомендуется. В зависимости от конкретного используемого химического вещества использование слишком большого количества пластификатора может привести к замедляющему эффекту.
Пластификаторы обычно производятся из лигносульфонатов, побочного продукта бумажной промышленности. Суперпластификаторы обычно производятся из сульфированного нафталина конденсата или сульфированного меламина формальдегида, хотя в настоящее время доступны более новые продукты на основе эфиров поликарбоновых кислот. Традиционные пластификаторы на основе лигносульфонатов, суперпластификаторы на основе нафталина и меламина сульфонатов диспергируют флокулированные частицы цемента посредством механизма электростатического отталкивания (см. коллоид ). В обычных пластификаторах активные вещества адсорбируются на частицах цемента, придавая им отрицательный заряд, что приводит к отталкиванию между частицами. Лигнин, нафталин и суперпластификатор сульфоната меламина представляют собой органические полимеры. Длинные молекулы обвиваются вокруг частиц цемента, придавая им крайне отрицательный заряд, поэтому они отталкиваются друг от друга.
суперпластификатор (PCE) или просто поликарбоксилат (PC), работают иначе, чем суперпластификаторы на основе сульфонатов, давая дисперсию цемента путем стерической стабилизации вместо электростатического отталкивания. Эта форма дисперсии более сильна по своему действию и обеспечивает улучшенное сохранение удобоукладываемости цементной смеси.
Пластификаторы могут быть добавлены в стеновые плиты штукатурки смеси для улучшения удобоукладываемости. Чтобы снизить энергозатраты на сушку стеновых панелей, добавляется меньше воды, что делает гипсовую смесь очень непригодной для обработки и сложной для перемешивания, что требует использования пластификаторов, водоредукторов или диспергаторов. Некоторые исследования также показывают, что слишком много лигносульфонатного диспергатора может привести к замедлению схватывания. Данные показали, что происходили образования аморфных кристаллов, которые нарушали механическое взаимодействие игольчатых кристаллов в ядре, препятствуя образованию более прочного ядра. Сахара, хелатирующие агенты в лигносульфонатах, такие как альдоновые кислоты, и экстрактивные соединения в основном ответственны за замедление схватывания. Эти диспергаторы с низким содержанием воды обычно производятся из лигносульфонатов, побочного продукта бумажной промышленности.
Суперпластификаторы высокого диапазона (диспергаторы) обычно производятся из сульфированных нафталин конденсат, хотя поликарбоновые эфиры представляют собой более современные альтернативы. Оба этих высокоэффективных восстановителя воды используются в количестве от 1/2 до 1/3 типов лигносульфонатов.
Традиционные пластификаторы на основе лигносульфоната и нафталина сульфоната диспергируют флокулированные частицы гипса посредством механизма электростатического отталкивания (см. Коллоид ). В обычных пластификаторах активные вещества адсорбируются на частицах гипса, придавая им отрицательный заряд, что приводит к отталкиванию между частицами. Пластификаторы на основе лигнина и нафталинсульфоната являются органическими полимерами. Длинные молекулы обвиваются вокруг частиц гипса, придавая им сильно отрицательный заряд, так что они отталкиваются друг от друга.
Энергетические материалы пиротехнические композиции, особенно твердые ракетное топливо и бездымный порох для ружей, часто используют пластификаторы для улучшения физических свойств связующего топлива или всего ракетного топлива, для обеспечения вторичного топлива и, в идеале, для повышения удельной энергии выход (например, удельный импульс, выход энергии на грамм топлива или аналогичные показатели) топлива. Энергетический пластификатор улучшает физические свойства энергетического материала, а также увеличивает его удельный выход энергии. Энергетические пластификаторы обычно предпочтительнее неэнергетических пластификаторов, особенно для твердого ракетного топлива. Энергичные пластификаторы уменьшают требуемую массу топлива, позволяя ракетному транспортному средству нести больше полезной нагрузки или достигать более высоких скоростей, чем в противном случае. Однако по соображениям безопасности или стоимости может потребоваться использование неэнергетических пластификаторов даже в ракетном топливе. В твердом ракетном топливе, используемом для топлива Space Shuttle твердотопливного ракетного ускорителя, используется HTPB, синтетический каучук, как неэнергетическое вторичное топливо.
Вот некоторые из них, которые используются в ракетном топливе и бездымных порохах :
Из-за наличия групп вторичного спирта NG и BTTN имеют относительно низкую термическую стабильность. TMETN, DEGDN, BDNPF и BDNPA имеют относительно низкие энергии. NG и DEGN имеют относительно высокое давление пара.
