Что такое пластификатор в ПВХ?

Поливинилхлорид (ПВХ) является одним из наиболее широко произведенных и универсальных пластмасс в мире. Однако в чистом виде ПВХ является жестким и хрупким материалом. Раскрыть полный потенциал и расширить его приложения, пластификаторы включены. Пластификатор-это добавка, как правило, органический эфир с высокой точкой, который смешивается с полимером, чтобы повысить его гибкость, работоспособность и расширяемость. В контексте ПВХ пластификаторы принципиально преобразуют свои физические свойства, делая его мягким, гибким и гораздо более адаптируемым для обширного ассортимента продуктов.

Механизм пластизации

Ядро структуры ПВХ состоит из длинных полимерных цепей. В жестком ПВХ эти цепи плотно упакованы и скреплены сильными межмолекулярными силами, в первую очередь диполь-дипольные взаимодействия из-за полярных углеродных связей. Когда добавляется пластификатор, его молекулы впрыскивают себя между этими полимерными цепями из ПВХ. Эта вставка эффективно увеличивает свободный объем в полимерной матрице и ослабляет межмолекулярные силы, удерживающие цепи.

Этот «смазывающий» эффект позволяет цепи ПВХ проходить более свободно через друг друга при более низких температурах и с меньшей внешней силой. Следовательно, температура перехода стекла ( ${Т}_{глин}$ ) ПВХ понижен. А ${Т}_{глин}$ это температура, ниже которой полимер становится твердым и хрупким, а над которой он становится более резиновым и гибким. Понизив ${Т}_{глин}$ , Пластилизаторы позволяют ПВХ оставаться гибкими и работоспособными при комнатной температуре и даже при температурах по поверхности, в зависимости от типа и концентрации пластификатора.

Ключевые функции и преимущества пластификаторов в ПВХ

Добавление пластификаторов к ПВХ дает несколько важных преимуществ:

• Повышенная гибкость и мягкость: Это наиболее заметная функция, позволяющая использовать ПВХ в приложениях, требующих сгибаемости, таких как кабели, шланги и пленки.

• Улучшенная обработка: Пластилизаторы уменьшают вязкость ПВХ, облегчая обработку во время экструзии, календера, литья инъекции и других методов производства. Это приводит к более низкой температуре обработки и потреблением энергии.

• Повышенная расширенность и эластичность: Пластифицированный ПВХ может быть растянут и деформирован без разрыва, что важно для таких применений, как синтетическая кожа, ткани с покрытием и медицинские трубки.

• Снижение хрупкости: Они предотвращают растрескивание или разбивание материала при ударе или при низких температурах.

• Долговечность и долговечность: Придавая гибкость, пластификаторы могут способствовать общей долговечности и продолжительности жизни продуктов из ПВХ в различных средах.

• Улучшенная ясность и отделка поверхности: В некоторых случаях пластификаторы могут повысить прозрачность и эстетику поверхности продуктов из ПВХ.

Типы пластификаторов, используемых в ПВХ

Исторически, наиболее распространенными пластификаторами для ПВХ были фталаты , в частности, Di- (2-этилгексил) фталат (DEHP или DOP) и дисоненил-фталат (DINP). Тем не менее, растущие проблемы с окружающей средой и здоровьем привели к диверсификации типов пластификатора.

Общие категории пластификаторов включают:

• Фталаты: В то время как некоторые высокомолекулярные фталаты (например, DINP, DIDP, DPHP) все еще широко используются, их использование в определенных чувствительных приложениях (например, игрушки, медицинские приборы) ограничено или вытекает из-за потенциальных последствий для здоровья.

• Терефталаты: Такие, как диоктил терефталат (DOTP или DEHT), часто используемый в качестве альтернативы фталатам, предлагая аналогичные характеристики с более благоприятным токсикологическим профилем.

• Адипаты: Такие как диоктил адипат (DOA), известный своей гибкостью с низкой температурой.

• Тримелитаты: Это пластификаторы с более высокой молекулярной массой, которые обеспечивают превосходную постоянство и низкую волатильность, что делает их подходящими для высокотемпературных применений, таких как проволочная и кабельная изоляция.

• Цитраты: Часто используется в чувствительных приложениях, таких как упаковка продуктов питания и медицинские устройства из -за их низкой токсичности. Примеры включают триэтилцитрат (TEC) и трибуловый цитрат (TBC).

• Эпоксидированное соевое масло (эсбо): Биологический пластификатор, который также действует как вторичный тепловой стабилизатор в ПВХ.

• Полимерные пластификаторы: Эфирные эфиры с высокой молекулярной массой, которые обеспечивают превосходную постоянство и сопротивление извлечения, что делает их пригодными для товаров длительного пользования и требовательной среды. Тем не менее, они менее эффективны в пластификации, чем мономерные пластификаторы.

• Биологические и устойчивые пластификаторы: Новая категория, посвященная возобновляемым ресурсам, обусловленная экологическим сознанием и регулирующим давлением.

Выбор конкретного пластификатора или смесь пластификаторов зависит от желаемых свойств окончательного продукта из ПВХ, условий обработки, затрат, нормативных требований и экологических соображений.

Соображения по выбору и использованию пластификатора

Выбор правильного пластификатора для применения ПВХ включает в себя сложное взаимодействие факторов:

• Эффективность: Сколько требуется пластификатор для достижения желаемого уровня гибкости?

• Постоянство: Насколько хорошо пластификатор остается в матрице ПВХ с течением времени, сопротивляясь миграции, улетучиванию или экстракции? Это важно для долгосрочной производительности.

• Совместимость: Пластизатор должен быть совместим с ПВХ, что означает, что он должен хорошо смешивать, а не «цветут» или выделять с поверхности.

• Низкотемпературная гибкость: Для наружных применений или в холодном климате способность пластификатора поддерживать гибкость при низких температурах имеет решающее значение.

• Улетучение: Тенденция пластификатора испаряется из ПВХ, что может привести к упрочнению с течением времени.

• Сопротивление миграции: Способность пластификатора оставаться в ПВХ и не мигрировать в соседние материалы, которые могут вызвать липкость, окрашивание или охлаждение ПВХ.

• Химическая устойчивость: Сопротивление маслам, смазкам и другим химикатам.

• Воспламеняемость: Некоторые пластификаторы могут повлиять на характеристики воспламеняемости ПВХ.

• Токсичность и соблюдение нормативных действий: Приверженность правилам охраны здоровья и безопасности, особенно для применений, связанных с контактом с людьми, продуктами питания или водой.

• Расходы: Экономическая жизнеспособность всегда является важным фактором в промышленном применении.

В заключение, пластификаторы являются незаменимыми компонентами в подавляющем большинстве составов ПВХ, превращая изначально жесткий полимер в высоко универсальный и адаптируемый материал. Их тщательный отбор и точное включение имеют первостепенное значение для достижения желаемых характеристик производительности и обеспечения долговечности и безопасности бесчисленных продуктов из ПВХ, которые являются неотъемлемой частью современной жизни.