Plastifikatori: kā izvēlēties pareizo plastmasu šķiru
Plastifikatori ir viena no visbiežāk izmantotajām piedevām plastmasas rūpniecībā, kas ir būtiska, lai uzlabotu polimēru izstrādājumu elastību, apstrādājamību un izturību. Parasti tie ir negaistoši, bezkrāsaini šķidrumi, kas darbojas, samazinot polimēra viskozitāti, ļaujot tam būt elastīgākam, izvelkamam un vieglāk apstrādājamam. Tā kā ir pieejamas tik daudz dažādu plastifikatoru iespēju, pareizā izvēle var būt ļoti sarežģīta. Šajā rakstā ir sniegti norādījumi par galvenajiem plastifikatoru veidiem, to pielietošanas metodēm un to, kā izvēlēties piemērotāko plastmasas izstrādājumiem.
Kas ir plastifikatori?
Plastifikatori ir organiskas vielas, parasti šķidrumi, ko pievieno plastmasām un elastomēriem, lai uzlabotu to īpašības. Galvenās plastifikatoru priekšrocības ir:
Elastīgums: padara produktu mīkstāku un elastīgāku.
Paplašināmība: Palielina izturību pret trauslumu, īpaši aukstā temperatūrā.
Apstrādājamība: atvieglo polimēra apstrādi, samazinot tā viskozitāti.
Visbiežāk tiek izmantots plastifikatorsPolivinilhlorīds (PVC), viens no pasaulē visplašāk izmantotajiem polimēriem. PVC ir divos veidos: neplastificēts PVC (cietais PVC), ko izmanto caurulēs, logu profilos un apšuvumos, un plastificēts PVC (elastīgs PVC), kas ir atrodams tādos izstrādājumos kā automobiļu interjers, grīdas segumi un medicīniskās caurules.
Plastifikācijas metodes
Plastifikācija attiecas uz plastifikatoru pievienošanas procesu polimēram, lai uzlabotu tā elastību. Ir divas galvenās plastifikācijas metodes:
1. Iekšējā plastifikācija
Iekšējā plastifikācija ietver polimēra vai monomēra ķīmisku modificēšanu, lai uzlabotu elastību. To panāk, kopolimerizējot monomērus ar augstu un zemu stiklošanās temperatūru (Tg). Piemēram, vinilacetāta vai vinilidēnhlorīda kopolimerizēšana ar vēlamo polimēru var iekļaut plastifikatoru polimēra ķēdē. Lai gan šī metode uzlabo elastību, tā attiecas tikai uz konkrētiem lietojumiem un var būt dārga reakciju sarežģītības dēļ.
2. Ārējā plastifikācija
Ārējā plastifikācija ir visizplatītākā un rentablākā metode. Tas ietver plastifikatora pievienošanu polimēram apstrādes laikā. Divi galvenie ārējo plastifikatoru veidi ir:
Primārie plastifikatori: Tos izmanto lielos daudzumos, lai nodrošinātu elastību un maigumu. Piemēram, vinila cimdi ir izgatavoti no 50% plastifikatoru, padarot PVC mīkstu un elastīgu.
Sekundārie plastifikatori: tos izmanto mazākos daudzumos, un tie nevar darboties kā primārais plastifikators. Tie bieži tiek pievienoti specifiskām īpašībām, piemēram, izmaksu samazināšanai, uzlabotai veiktspējai zemā temperatūrā vai paaugstinātai virsmas eļļošanai.
Viens sekundāro plastifikatoru apakštips irpagarinātāji, ko bieži izmanto kopā ar primārajiem plastifikatoriem, lai samazinātu izmaksas. Tās parasti ir lētas eļļas, piemēram, naftēnu ogļūdeņraži vai hlorētie parafīni, kas var arī palīdzēt uzlabot ugunsizturību.
Kā tiek apstrādāti plastifikatori?
Plastifikatorus bieži pievieno PVC suspensijas (S-PVC) procesa laikā, kad PVC daļiņas tiek sajauktas ar plastifikatoru un pēc tam apstrādātas, izmantojot ekstrūzijas, kalendāra vai iesmidzināšanas formēšanu. Plastifikators iekļūst PVC sveķu daļiņās un mijiedarbojas ar polimēra ķēdi, uzlabojot elastību, vienlaikus saglabājot polimēra ķīmisko integritāti.
Plastifikatoru zudums un eksudācija
Viena no problēmām, kas rodas, izmantojot plastifikatorus, ir to tendence laika gaitā migrēt no plastmasas. To var izraisīt vairāki faktori, tostarp temperatūras svārstības, mitrums, mehāniskais spriegums un atmosfēras iedarbība. Plastifikatoru zudums var izraisīt gala produkta elastības samazināšanos, trauslumu un plaisāšanu. Tāpēc, lai nodrošinātu ilgstošu darbību, ir ļoti svarīgi izvēlēties pareizo plastifikatoru.
Plastifikatoru veidi
Plastifikatorus klasificē pēc to ķīmiskā sastāva. Galvenās plastifikatoru grupas ir:
Ftalātu esteri: Šie ir visplašāk izmantotie plastifikatori, un tos ražo, esterificējot ftālskābes anhidrīdu. Parastie ftalātu plastifikatori ietverDEHP, DINP, unDIDP. Tie ir pazīstami ar savu izturību un izturību pret ekstrakciju, taču daži, piemēram, DEHP, tiek rūpīgi pārbaudīti tādu veselības problēmu dēļ kā kancerogenitāte un attīstības toksicitāte.
Alifātiskās divbāziskās skābes esteri: Tie ietver tādas ķīmiskas vielas kāadipāti, sebakāti, unglutarāti, ko izmanto lietojumprogrammās, kurām nepieciešama labāka veiktspēja zemā temperatūrā.
Benzoāta esteri: esterificēti no benzoskābes un spirtiem, šie plastifikatori tiek izmantoti lietojumos, kuros nepieciešami labāki vides un veselības profili.
Bioloģiskie plastifikatori: iegūti no atjaunojamiem avotiem, piemēram, sojas pupu eļļas, palmu eļļas un rīcineļļas, tie kļūst arvien populārāki kā videi draudzīgas alternatīvas tradicionālajiem naftas ķīmijas plastifikatoriem.
Citrāti un trimellita esteri: Tos izmanto retāk, taču tos var izmantot īpašos preparātos, piedāvājot uzlabotu plastifikācijas efektivitāti un mazāku nepastāvību.
Pareiza plastifikatora izvēle
Pareiza plastifikatora izvēle ir atkarīga no gala produkta īpašajām prasībām. Daži faktori, kas jāņem vērā, ietver:
Saderība ar polimēru: plastifikatoram labi jāsadarbojas ar polimēru, neizraisot migrāciju vai eksudāciju.
Rūpes par vidi un veselību: Daudzi plastifikatori, kuru pamatā ir ftalāti, tiek aizstāti regulējuma apsvērumu dēļ. Uz bioloģiskiem un netoksiskiem plastifikatoriem bieži tiek dota priekšroka lietojumiem, kas saistīti ar pārtikas iepakojumu, medicīnas ierīcēm vai rotaļlietām.
Veiktspējas prasības: Ideāls plastifikators uzlabos polimēra elastību, izturību un apstrādes vienkāršību paredzētajam lietojumam.
Izmaksas: Lai gan videi draudzīgāki plastifikatori var maksāt vairāk, tie var nodrošināt izmaksu ietaupījumus ilgākā laika posmā, jo tie ir labāki veiktspējas un samazināta ietekme uz vidi.
Secinājums
Plastifikatoriem ir izšķiroša nozīme plastmasas īpašību uzlabošanā, padarot tās elastīgākas, izturīgākas un vieglāk apstrādājamas. Tā kā ir pieejami dažādi plastifikatori, pareizā izvēle var būt sarežģīta, taču tas ir būtiski, lai optimizētu galaprodukta veiktspēju un drošību. Izprotot dažādus plastifikatoru veidus un to priekšrocības un ierobežojumus, ražotāji var izvēlēties labāko risinājumu savam konkrētajam lietojumam, vienlaikus ievērojot vides un normatīvos standartus.