главная > справочник > химическая энциклопедия:

Пластификаторы

Notice: Undefined variable: iko in /var/www/chemport.ru/data/www/chemport.ru/chemical_encyclopedia.php on line 95

Notice: Undefined variable: goo in /var/www/chemport.ru/data/www/chemport.ru/chemical_encyclopedia.php on line 109

Notice: Undefined variable: mn in /var/www/chemport.ru/data/www/chemport.ru/chemical_encyclopedia.php on line 109

Пластификаторы (от греч. plastos-пластичный и лат. facio-делаю). 1) Вещества, вводимые в полимерные материалы для придания (или повышения) эластичности и(или) пластичности при переработке и эксплуатации. Они облегчают диспергирование в полимерах сыпучих ингредиентов, снижают температуры текучести (переработки), хрупкости (морозостойкости) и стеклования полимерных материалов, обычно снижают теплостойкость; некоторые пластификаторы могут повышать огне-, свето- и термостойкость полимеров.

Введение пластификаторов в каучуки снижает опасность подвулканизации, понижает твердость. гистерезисные потери и теплообразование при многократных деформациях резин. Те пластификаторы, которые только облегчают переработку каучуков, снижая температуру текучести резиновых смесей, но не улучшают морозостойкость вулканизата, наз. мягчителями, это обычно парафино-нафтеновые и ароматические нефтяные масла. парафины, канифоль, продукты взаимодействия раститительных масел с серой (фактисы), нефтяные битумы (рубраксы), кумароно-инденовые смолы.

Общие требования к пластификаторы: термодинамическая совместимость с полимером; низкая летучесть; отсутствие запаха; хим. инертность; устойчивость к экстракции из полимера жидкими средами, например маслами, моющими средствами, растворителями.

Пластифицировать можно практически все полимеры, однако эффективность пластифицирующего действия, свойства пластифицирующих полимеров определяются в первую очередь химическим составом и молекулярной массой пластификатора. Содержание пластификатора в полимерной композиции может составлять от 1-2 до 100% и более от массы полимера, в резиновой смеси - до 100% от массы каучука.

Пластификаторы классифицируют обычно по химической природе и степени совместимости с полимером. Наиболее распространенные пластификаторы - сложные эфиры фталевой кислоты (фталаты составляют ~ 80% всего объема выпускаемых в промышленности пластификаторов), алифатических дикарбоновых кислот, фосфорной кислоты (фосфаты) и низкомолекулярные полиэфиры (см. табл.). Применяют также хлорированные парафины. кремнийорганические жидкости. эпоксидированное соевое масло. парафины. продукты лесохимического производства и др. В промышленности широко используют фталаты и среди них ди(2-этилгек-сил)фталат, который применяют для пластификации ПВХ и эфиров целлюлозы. По свойствам к нему близки фталаты синтетических высших жирных спиртов фракций C₆-C₁₀, C₇-C₉, C₈-C₁₀ нормального строения, а также изооктилового, изононилового и изодецилового спиртов; низкая летучесть последних трех пластификаторы позволяет использовать их для производства теплостойких композиций. Более высокая теплостойкость достигается при применении в качестве пластификаторы эфиров тримеллитовой и пиромеллитовой кислот.

Для получения морозостойких полимерных композиций используют эфиры алифатических дикарбоновых кислот, преимущественно адипиновой, себациновой и 1,10-декандикарбоновой.

Фосфатные пластификаторы сообщают полимерным композициям также огнестойкость (напр., галогенфосфорсодержащие пластификаторы и триарилфосфаты) или морозостойкость и огнестойкость (триалкил- и алкиларилфосфаты).

Сложноэфирные пластификаторы обладают всеми химическими свойствами эфиров сложных. Они медленно гидролизуются под действием влаги с образованием кислоты и спирта; реакция ускоряется основаниями и кислотами. В обычных условиях устойчивы к действию кислорода воздуха. однако при повышенных температурах в них протекают термоокислительные процессы, приводящие к деструкции. Радиационная стойкость сложноэфирных пластификаторы зависит от их химического состава. Так, стойкость к γ-излучению уменьшается в ряду: диметилфталат > диэтилфталат > дибутилфталат > диоктилфталат. К действию микроорганизмов устойчивы эфиры фталевой и фосфорной кислот, стойкость эфиров алифатических дикарбоновых кислот снижается с увеличением общего числа углеродных атомов в молекуле (в остатках как спирта, так и кислоты). Биологическая активность фталатов находится в прямой зависимости от их растворимости в воде и в обратной - от молярной массы. Смотри также:Дибутилсебацинат. Трифенилфосфат.

Полиэфирные пластификаторы (молекулярная масса 1000-6000) - продукты взаимодействия дикарбоновых кислот с гликолями, этерифицированные по концевым группам реакцией с монокарбоновой кислотой или спиртом (см. табл.). Эти пластификаторы не растворимы или ограниченно растворимы во многих органических средах, незначительно мигрируют из пластифицированных композиций при контакте в другие полимеры, содержат низкий процент летучих. Полиэфирные пластификаторы на основе 1,2-про-пиленгликоля относятся к малотоксичным пластификаторы

СВОЙСТВА НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫХ ПЛАСТИФИКАТОРОВ

* При 20 ⁰C. ** При 25 ^оС.

Основной потребитель пластификаторов - промышленность пластмасс (до 85% всех производимых пластификаторы используется в производстве ПВХ-одного из самых крупнотоннажных и дешевых полимеров). Пластификаторы применяют также в резиновой и лакокрасочной промышленности.

Впервые в качестве пластификаторы была использована камфора для первой пластмассы - целлулоида (Великобритания, 2-я пол. 19 в.).

Лит.: Тиниус К., Пластификаторы, пер. с нем., M., 1964; Барштейн P. С., Кирилович В. И., Носовский Ю. E., Пластификаторы для полимеров, M., 1982; Козлов П. В., Панков С. пластификаторы, Физико-химические основы пластификации полимеров, M., 1982. P. С. Барштейн.

2) ПАВ, вводимые в бетонные и сырьевые смеси, строительные растворы (в количестве 0,1-3,0% от массы цемента или сухой сырьевой смеси) для придания им пластичности, лучшей растекаемости или снижения водосодержания. В зависимости от влияния, оказываемого на бетонные смеси, их подразделяют на 4 группы: суперпластификаторы (высокоэффективные разжижители) - увеличивают осадку стандартного конуса от 2-4 см до не менее 20 см без снижения прочности, уменьшают водосодержание на 20% и более; сильнопластифицирующие добавки - увеличивают осадку от 2-4 см до 14-19 см, уменьшают водосодержание на 12-19%; среднепластифицирующие добавки-увеличивают осадку от 2-4 см до 9-13 см, уменьшают водосодержание на 6-11%; слабопластифицирующие добавки увеличивают осадку от 2-4 см до 8 см, уменьшают водосодержание не более чем на 5%. В зависимости от условий применения один и тот же пластификатор может принадлежать к той или другой группе.

В качестве пластификаторов наиболее широко используют лигносульфонаты; все шире стали применять суперпластификаторы - продукты сульфометилирования меламина, сульфирования нафталина и других ароматических углеводородов и последующей их конденсации с формальдегидом.

В основе механизма пластификации и уменьшения водосодержания при применении пластификаторы лежит адсорбция его молекул на поверхности высокодисперсных твердых частиц (например, зерен цемента). Это сопровождается изменением величины и знака поверхностного заряда последних (электрокинетического потенциала), их дезагрегацией и выделением воды, удерживаемой в агрегатах, состоящих из частиц твердой фазы. Могут иметь значение также снижение поверхностного натяжения воды, увеличение смачиваемости твердой фазы и возрастание воздухововлечения (т.е. повышается содержание пузырьков диспергированного воздуха. которые оказывают пластифицирующее влияние).

Лит.: Хигерович M. И., Байер В. E., Гидрофобно-пластифицирующие добавки для цементов, растворов и бетонов, M., 1979; Иванов Ф. M., Батраков В. Г., Лагойда А. В., "Бетон и железобетон", 1974, № 6, с. 2-5; Иванов Ф. M. [и др.], там же, 1981, № 4, с. 33.

В. М. Колбасов.