Пластификаторы
В состав большинства полимерных композиций, из которых получают пластические массы для производства тары, кроме полимерного связующего могут входить отвердители, пластификаторы, наполнители, красители, порообразователи, смазывающие вещества и дру — I ие компоненты [4,34.37]. Каждый из компонентов полимерной композиции выполняет специфическую функцию.
Пластификаторы вводятся в полимеры с целью придания им (или повышения) эластичности и пластичности при переработке и эксп — луата1 <ии тары. Такая физическая модификация полимера облегчает формование тары, увеличивает ее м< )розостойкость, уменьшает значение модуля эластичности. Введение в композицию пластификаторов облегчает смешение полимера с другими ингредиентами (например, с сыпучими веществами) и снижает температуру переработки пластических масс. В некоторых случаях помимо этого пла сти — фикаторы придают пластмассам такие ценные свойства, как негорючесть, повышенная термо — и светостойкость. Пластификация как технологическии процесс [4] представляет собой совокупность приемов модификации деформационн! >ix свойств полимеров за счет ьве — дения в полимерную композицию пластификаторов.
Пластификаторами могут служить как низкомолекулярные, так и высокомолекулярные соединения различной природы. К ним предъявляются следующие основные требования: 1) способность совмещаться с полимером с образованием системы, обладающей эксплуатационной устойчивостью; 2) низкая летучесть; 3) бесцветность, 4) отсутствие запаха; 5) сохранение пластифицирующего действия при самых низких температурах эксплуатации; 6) химическая стойкость не меньше, чем у полимерных компонентов.
В ряде случаев к пластификаторам пластмасс для производства тары предъявляют до1к >лнительные требования, в частности практическое отсутствие экстрагируемости из полимера жидкими средами, растворителями, моющими средствами, пищевыми продуктами. Иногда необходимым условием является сохранение при пластификации соответствующего уровня диэлектрических, оптическггх и других свойств основного (базового) полимера композиции
К важнейшим пластификаторам относятся зфиры ароматических и алиф>ат ических карбонов] >ix кислот, фосфорной кислоты, эпок — сидированные соединения, полиэфиры, эфиры гли колей и поликар — боновых кислот.
К эфирам ароматических кислот, используемых в качестве про — мы шлейных пластификаторов, принадлежат в первую очередь эфи — ры фталевой кислоты и алифатических спиртоЕ (фталаты), составля — ющие в наиболее технически развитых странах до 85% общего объема производства пластификаторов.
Одним из наиболее распространенных пластификаторов этого типа является дибтилфталат. Он имеет следующие показатели:
Плотность при 25 °С D г/см3 1,042 -1,049
TOC o "1-3" h z Показатель преломления при 2Ь °С, л,25 1,492
Вязкость при 20 °С г, о< Па с (19 + 23) 10~3
Парциальное давление пара при 150 "С, PJ50,1 la 160
Температура вспышки WBai. "С. 175
Темпера тура кипения Т "С 340
Температура плавления Г,°С —40
Универсальным пластификатором является ди(2-этилгексил)фта — лат. Он исп( »льзуется главным образом для пластификации поливи — нилхлорида, обеспечивая композициям на его основе хорошие электроизоляционные свойства, морозо-, тепло — и светостойкость. Его применяют для пластификации не только поливинилхлорида, но и этилцеллюлозы, ацетобутирата и нитрата целлюлозы, а также для других п< )лимерпых компози] ий
Из числа эфиров ароматических карбоновых кислот и алифатических спи] >тов, используемьгх в качестве пластификаторов, следует упомянут ьдитгилфталат, диметифталат, бутиоктилфталат, бутили зодецилфталат, ликаприлфталат, /шалкилфталат, ди(2-этилгексил)- фталат, динонилфталат, диизодецифталат, дитридецил» ^талат. дидо — децилфталат, дибутилбензилфталат, дицикл< >гексилфгалат, Основные показатели физических свойств этих и дру гих пластификаторов мож — но найти в различных справочниках и в Эш щклопедии полимеров.
П астификаторы указанного типа дают устойчивые композиции со многими полимерами в процессе эксплуатации тары, относительно легко вводятся в композиции, обладают высокой тепло — и светостойкостью и сравнительно дешевы (по сравнению с другими плас — 1 ификаторами эфирного типа).
По своим свойствам к ди(2-этилгексил)фталату близко примыкают диизооктил диизононил — и диизодецилфталаты. Близки по свойствам также смеси диалкнл(С? — Сд)фталатов. Сточки зрения придания морозост< шко< :ти ком позициям на основе ПВХ более эффективны диалкил(С6 — С10)фталаты При составлении термостойких комПозиций особое значение приобретав I Низкая летучесть пластификаторов. В этом плане представляют ин герес диизододецил — и дитри — децилфталаты
Для производства масло — и бензостоиких полимерных материалов существенныи интерес представляют бензилбутилфгалат. ди(2 — этилгексил)фталат дициклогекс. илф галат. К роме того, они допут цены органами Минздрава для использования в пластических массах, соприкасающихся с продуктами питания
Из числа эфиров алифатических кислот, используемых в качестве пластификаторов, следует указать адипииаты, себацинагы, азе — лаинаты, стеарагы и олеаты. 11аиболее распространенны ми являются дибутилсебацинат и ди(2 — эгилгексил)азелаинат, придающий кок — позициям морозостойкость Адипипаты менее распространены вследствие их летучести; обычно их используют в смеси с фталата — ми То же относится к себацинатам, но по другой причине: они относительно дороги
Для пластификации производных целлюлозы успешно применяют зфиры стеариновой или олеиновой кислоты Первые обладают устойчивостью к термическому воздействию и к облучению
Ди-н-бутилсебацинат характеризуется следующими показателями ^25 = 0,934 Г/см3; п£ = 1,442, П20 =(7-М-3 Па с; р130 =80Па;
Твш= 180°С; Гк =344°С ; Т1Л =-12°С
Соответствующие показатели для ди(2-этилгексил)азелаината:
D^ =0,915 г/см3; Tj20 =(17 ^ 22) 10"3Па с; ГВС11 = 231 °С; ГК=237°С; Т — -65°С
Пл и — V—
В качестве пластификаторов поливинилхлорида, поливинилбу — тираля и Других полимеров применяю г также эфиры октановой, 2, ^тилмасляной, 2- гтилгексановой кислот и триэтиленгликоля Эфир 2 этилмасляной кислоты и т риэтиленгликоля характеризуется следующими показателями Cf20 =0,995 Г/см3; л20 = 1,440, R|20 = 11,5 10"3Па с;
=54,6611а; Гвгп=196°С, Гпл =-65°С.
В тех случаях, когда необходимо получить негорючую полимерную композицию, обычно исп< >льзуюттрикрезил -, крезил-дифенил, трибутил и три(2 хлорэтил)фосфаты. Эти пластификаторы легко смеш иваются с ПВХ поливинилацетатом и многими произ водны ми эфиров целлюлозы, обладают низкой летучестью, малой экстраги — Руемостыо маслами и не вызывают коррозии Эти ценные свойства часто компенсируют их недостаток — невысокую морозостойкость Среди эфиров фосфсрнои кислоты наибольшей способностью придавать композициям морозостойкость обладают алкилфосфаты Поэтому при необходимости получения негорючих морозостойких композиции иногда пользуются алкиларилфосфатами
В качестве примера рассмотрим характеристики три(2-этил1ек-
Сил)фосфата: d20 =0,926 г/см3, л20 =1,4434; rj20 = 13,8-10~3Па с,
Тк — 220 °С; Гпл = -90 °С.
При произведет ве масло — и бензостоиких изделий (-упаковочных материалов, контакт ирующих с маслом или жиром) использую г пластификаторы, отличающиеся низкой летучестью и плохой совместимостью с другими жидкостями. В качестве таких плас тификаторов обычно применяют низкомолекулярные (около 2000) сложные полиэфиры. Их получают поликонденсацией адииипоьой. себацинивой, азелаиновой и других дикарбоповых кислот с диэтиленгликолем, пропапдиолом-1,2. бутацлиолом-1,3, 2,2-димегилпроиандиолом
Наличие свободных гидроксильных или карбоксильных концевых групп затрудняет смешение этих плас тификаторов с ПВХ, нитратом целлюлозы и другими полимерами Тем не менее эфир пропи ленгликоля себациновой кислоты хорошо смешивается с указанными полимерами. При этерификации концевых групп полиэфиров высшим али фатическим спиртом или монокарбоновой кислотой существенно изменяется способность полиэфиров смешиваться с ПВХ и другими полимерами
При высоких температурах концевые гидроксиль: 1ые и карбоксильные группы могут вступать во взаимодействие с различными атомными группировками, содержащимися в полимерах (— NH2, — COOI-1, — ОН и т. п.) В: ггих случаях пластификатор входи г в состав полимера. То же самое относится к эпоксидированным пластификаторам: эпоксидированным соевым и другим растительным маслам, эпокс идированпым эфирам жирных кислот и таллового масла. Поэтому указанные пластификаторы особенно полезны в тех случаях, когда необходимо стабилизировать полимер, при разложении которого выделяется НО, например. ПВХ или гидрохлорид полиизопрена Эти пластификаторы проявляют синергизм в смеси с некоторыми дру ги ми стабилизаторами
Эпоксидирован ные соединения ценны благодаря их термо — и светостойкости морозостойкости, низкой летучести В ряде случаев они оказываются незаменимыми при производстве изделии для пище-
Вой и медицинской промышленности. В качестве пластификаторов, облегчающих переработку полимеров, повышающих морозостойкость и ударопрочность изделий, успешно используют эластомеры, например бутилкаучук.
Дадим оцен ку эффективности влияния 11ластификаторов на технологически е свойства полимерных композиций, т. е. на повышение способности материалов к переработке в изделия. В этом случае важными критериями служат зависимости степени понижения температуры плавления кристаллических областей [для кристаллизующихся полимеров) и температуры текучести (для аморфш. ix полимеров) от концентрации пластификатора. Важна также вязкость системы в текучем состоянии. При использовании пластификатора для повышения морозостойкости необходима оценка его влияния на температуру стеклования пли на температуры вторичных релаксационных переходов (для термопластов, эксплуатирующихся при малых обрат имьгх деформациях). Чем меньше концентрация пластификатора, необходимая для достижения заданного показателя, тем, следо- вательног выше эффективность пластификатора.
Производство тары из полимерных пленок и листов29 ноября, 2012