Plastifikaatorid: kuidas valida plastikule õiget sorti
Plastifikaatorid on plastitööstuses kõige sagedamini kasutatavad lisandid, mis on olulised polümeeripõhiste toodete paindlikkuse, töödeldavuse ja vastupidavuse parandamiseks. Tavaliselt on need mittelenduvad värvitud vedelikud, mis vähendavad polümeeri viskoossust, võimaldades sellel olla paindlikum, pikendatav ja hõlpsamini töödeldav. Kuna saadaval on nii palju erinevaid plastifikaatorivalikuid, võib õige valimine osutuda üle jõu käivaks. See artikkel juhendab teid peamiste plastifikaatoritüüpide, nende kasutusviiside ja plasttoodete jaoks sobivaima valimise kohta.
Mis on plastifikaatorid?
Plastifikaatorid on orgaanilised ained, tavaliselt vedelikud, mida lisatakse plastidele ja elastomeeridele nende omaduste parandamiseks. Plastifikaatorite peamised eelised on järgmised:
Paindlikkus: Muudab toote pehmemaks ja painduvamaks.
Laiendatavus: Suurendab vastupidavust rabedusele, eriti külmal temperatuuril.
Töödeldavus: muudab polümeeri hõlpsamini töödeldavaks, vähendades selle viskoossust.
Kõige tavalisemat plastifikaatorit kasutataksePolüvinüülkloriid (PVC), üks maailma enimkasutatavaid polümeere. PVC on kahel kujul: plastifitseerimata PVC (jäik PVC), mida kasutatakse torudes, aknaprofiilides ja vooderdis, ning plastifitseeritud PVC (painduv PVC), mida leidub sellistes toodetes nagu autode interjöörid, põrandad ja meditsiinilised torud.
Plastifikatsiooni meetodid
Plastifikatsioon viitab polümeerile plastifikaatorite lisamise protsessile, et parandada selle paindlikkust. Plastifikatsiooniks on kaks peamist meetodit:
1. Sisemine plastifikatsioon
Sisemine plastifitseerimine hõlmab polümeeri või monomeeri keemilist muutmist paindlikkuse suurendamiseks. See saavutatakse kõrge ja madala klaasistumistemperatuuriga (Tg) monomeeride kopolümeriseerimisega. Näiteks vinüülatsetaadi või vinülideenkloriidi kopolümeriseerimine soovitud polümeeriga võib lisada plastifikaatori polümeeri ahelasse. Kuigi see meetod parandab paindlikkust, on see piiratud konkreetsete rakendustega ja võib reaktsioonide keerukuse tõttu olla kulukas.
2. Väline plastifikatsioon
Väline plastifitseerimine on kõige levinum ja kulutõhusam meetod. See hõlmab plastifikaatori lisamist polümeerile töötlemise ajal. Väliste plastifikaatorite kaks peamist tüüpi on:
Peamised plastifikaatorid: Neid kasutatakse suures koguses, et tagada paindlikkus ja pehmus. Näiteks vinüülkindad koosnevad 50% plastifikaatoritest, muutes PVC pehmeks ja elastseks.
Sekundaarsed plastifikaatorid: neid kasutatakse väiksemates kogustes ja need ei saa toimida peamise plastifikaatorina. Neid lisatakse sageli spetsiifiliste omaduste jaoks, nagu kulude vähendamine, parem jõudlus madalal temperatuuril või suurenenud pinna määrimine.
Üks sekundaarsete plastifikaatorite alatüüp onpikendajad, mida kasutatakse kulude vähendamiseks sageli koos esmaste plastifikaatoritega. Need on tavaliselt odavad õlid, nagu nafteensed süsivesinikud või klooritud parafiinid, mis võivad samuti aidata parandada tulekindlust.
Kuidas plastifikaatoreid töödeldakse?
Plastifikaatoreid lisatakse sageli PVC (S-PVC) suspensiooniprotsessi käigus, kus PVC osakesed segatakse plastifikaatoriga ja seejärel töödeldakse ekstrusiooni, kalendri või survevalu abil. Plastifikaator tungib läbi PVC vaigu osakeste ja interakteerub polümeeri ahelaga, suurendades paindlikkust, säilitades samal ajal polümeeri keemilise terviklikkuse.
Plastifikaatorite kadu ja eksudatsioon
Üks plastifikaatorite kasutamise väljakutseid on nende kalduvus aja jooksul plastist välja rännata. See võib juhtuda mitme teguri tõttu, sealhulgas temperatuurikõikumised, niiskus, mehaaniline pinge ja kokkupuude ilmastikutingimustega. Plastifikaatorite kadu võib põhjustada lõpptoote painduvuse vähenemise, rabeduse ja pragunemise. Seetõttu on pikaajalise toimimise tagamiseks ülioluline valida õige plastifikaator.
Plastifikaatorite tüübid
Plastifikaatorid klassifitseeritakse nende keemilise koostise alusel. Peamised plastifikaatorite perekonnad on järgmised:
Ftalaadi estrid: Need on kõige laialdasemalt kasutatavad plastifikaatorid ja neid toodetakse ftaalanhüdriidi esterdamisel. Levinud ftalaadi plastifikaatorid hõlmavadDEHP, DINPjaDIDP. Need on tuntud oma vastupidavuse ja ekstraheerimiskindluse poolest, kuid mõned, nagu DEHP, on vaatluse all terviseprobleemide tõttu, nagu kantserogeensus ja arengutoksilisus.
Alifaatsed kahealuselised happe estrid: Nende hulka kuuluvad sellised kemikaalid naguadipaadid, sebataadidjaglutaraadid, mida kasutatakse rakendustes, mis nõuavad paremat jõudlust madalal temperatuuril.
Bensoaadi estrid: Neid bensoehappest ja alkoholidest esterdatud plastifikaatoreid kasutatakse rakendustes, mis nõuavad paremaid keskkonna- ja terviseprofiile.
Biopõhised plastifikaatorid: Taastuvatest allikatest, nagu sojaõlist, palmiõlist ja kastoorõlist, saadud need on muutumas üha populaarsemaks keskkonnasõbralike alternatiividena traditsioonilistele naftakeemiapõhistele plastifikaatoritele.
Tsitraadid ja trimellitaatestrid: Neid kasutatakse harvemini, kuid neid kasutatakse spetsiaalsetes koostistes, pakkudes paremat plastifitseerimise efektiivsust ja väiksemat lenduvust.
Õige plastifikaatori valimine
Õige plastifikaatori valimine sõltub lõpptoote spetsiifilistest nõuetest. Mõned tegurid, mida tuleks arvesse võtta, hõlmavad järgmist:
Ühilduvus polümeeriga: Plastifikaator peaks polümeeriga hästi suhtlema, põhjustamata migratsiooni või eksudatsiooni.
Keskkonna- ja terviseprobleemid: Paljud ftalaadipõhised plastifikaatorid asendatakse regulatiivsete probleemide tõttu. Toidupakendite, meditsiiniseadmete või mänguasjade puhul eelistatakse sageli biopõhiseid ja mittetoksilisi plastifikaatoreid.
Jõudlusnõuded: Ideaalne plastifikaator suurendab polümeeri paindlikkust, vastupidavust ja töötlemise lihtsust kavandatud rakenduse jaoks.
Maksumus: Kuigi keskkonnasõbralikumad plastifikaatorid võivad maksta rohkem, võivad need tänu oma suurepärasele jõudlusele ja väiksemale keskkonnamõjule pakkuda pikemas perspektiivis kulude kokkuhoidu.
Järeldus
Plastifikaatorid mängivad otsustavat rolli plastide omaduste parandamisel, muutes need paindlikumaks, vastupidavamaks ja hõlpsamini töödeldavaks. Kuna saadaval on mitmesuguseid plastifikaatoreid, võib õige valimine olla keeruline, kuid see on lõpptoote toimivuse ja ohutuse optimeerimiseks hädavajalik. Mõistes erinevaid plastifikaatorite tüüpe ning nende eeliseid ja piiranguid, saavad tootjad valida oma konkreetse rakenduse jaoks parima lahenduse, järgides samas keskkonna- ja regulatiivseid standardeid.