Пластификаторы что это такое: виды, составы, область применения (11 фото, 10 видео, 2 таблицы) — mkada.ru

Содержание

Что такое и зачем нужен пластификатор для бетона, его заменители — как добавлять пластификатор.

Современные требования к качеству и рентабельности строительства делают необходимым использование новых материалов и технологий, внедрение улучшений в, казалось бы, незыблемые процессы. Один из таких примеров – приготовление бетона и различных цементных растворов, где применение пластификаторов позволило улучшить свойства материала, значительно уменьшить влияние человеческого фактора на конечный результат.

Что такое пластификатор и что он даёт?

Итак, что такое пластификатор для бетона?! Это специальная добавка в различные марки бетона и цементные растворы, увеличивающая текучесть и пластичность смеси при снижении соотношения воды и цемента в растворе. Благодаря этому увеличивается конечная прочность и плотность бетона или раствора.

Пластификаторы поставляются в виде жидкостей или порошков. Независимо от формы, в их состав входят:

Поверхностно-активные вещества, непосредственно влияющие на текучесть бетона и позволяющие уменьшить потребный объём воды.
Минеральные и полимерные добавки для повышения пластичности и адгезии бетона, его прочности после застывания.

Ответ на вопрос — зачем пластификатор необходим, следует начать с процесса приготовления смеси, а именно водоцементного соотношения. Фактически, для получения качественного материала достаточно добавления 25 литров воды на 100 кг цемента, но для транспортировки и заливки в опалубку необходимо увеличить его текучие свойства. Для этого добавляется примерно в два раза больше воды, чем требуется для гидратации цемента, что негативно влияет на прочность и способствует образованию трещин и пр. дефектов.

Главная задача пластификатора – сделать раствор более пластичным при уменьшении содержании воды. Благодаря этому:

Увеличивается прочность бетона и др. цементных растворов.
Уменьшается расход воды и цемента.
Повышаются морозостойкость бетона, его влагонепроницаемость, стойкость к образованию трещин.
Уменьшается усадка бетона при застывании.
Увеличивается сопротивление бетона к коррозии, повышается адгезия с арматурой.
Снижаются затраты на вибрационные работы. В отдельных случаях их можно полностью исключить.

Возможность бетонирования сложных конструкций, с плотным содержанием армирующих материалов, узких опалубок и т. д.

Как использовать и разводить пластификатор

Не существует и не может существовать универсального ответа — как добавлять пластификатор. Каждый производитель самостоятельно определяет содержание добавок в собственном продукте что, соответственно, изменяет и расход на объём смеси. Поэтому очень важно изучить рекомендации производителя и строго их придерживаться при производстве раствора.

Универсальным можно считать требование разбавлять пластификатор водой перед добавлением в раствор. В зависимости от требуемых свойств раствора можно определить и расход пластификатора на основании содержания в нем поверхностно-активных веществ – от десятых долей до 2-3% от общего объёма.

Расход пластификаторов зависит и от места производства смеси. При необходимости транспортировки расход пластификаторов необходимо увеличить, при приготовлении непосредственно перед заливкой – уменьшить до значения необходимого для поддержания водоцементного соотношения.

Заменители пластификаторов

Справедливости ради остановимся и на заменителях пластификаторов. Наиболее распространенными кустарными методами является добавление моющих средств или стиральных порошков – бытовой химии содержащей поверхностно активные вещества.

Следует предостеречь, заменить пластификатор можно лишь в том случае, если знаете точное содержание веществ и все побочные эффекты. Заменители, как правило, добавляются на глаз ложками или спичечными коробками, а побочным эффектом бытовой химии является образование пены, что ведёт к образованию пор и уменьшению прочности конструкции. Есть и фосфатные добавки ведущие к появлению высолов. Специализированные смеси не содержат вредных веществ, а их применение регламентировано инструкцией производителя, что позволяет достичь максимального эффекта.

Что такое пластификаторы для бетона и чем их можно заменить

1 0 10 Октября 2016

Множество современных сооружений построено из бетона. Однако классический вариант приготовления бетонной смеси не всегда удовлетворяет строителей, поскольку им приходится работать в разных условиях: при плохой погоде, при заморозках, при жаре. Иногда приходится заливать бетонную массу в узкие опалубки и труднодоступные места, чтобы получить монолитную конструкцию. Обычный бетон, изготовленный по всем правилам, может не выполнять поставленные задачи, осложняя работу строителей и замедляя весь процесс строительства. Поэтому современные производители строительных смесей применяют так называемые добавки для бетона, призванные улучшить качество состава, улучшить его характеристики и расширить области применения.

Что такое пластификаторы для бетона

Пластификаторы для бетона представляют собой особые добавки, которые позволяют придавать бетонной смеси больше пластичности, текучести, подвижности. Постепенно пластификаторы вытесняются суперпластификаторами, более современными добавками, однако принцип их действия одинаков.

Жидкий бетон может потребоваться не только для заливки узких опалубок, но и при использовании бетононасоса, который просто не сможет работать со слишком плотным бетоном. Обычно, чтобы добиться большей пластичности бетона, к смеси добавляют большее количество воды. Нарушение водного баланса приводит к тому, что полученная конструкция теряет в качестве и прочности, а значит, существенно страдает долговечность изделия. При испарении лишней воды в конструкции останется много ничем не заполненных пустот, и уменьшится прочность бетона на сжатие.

Чтобы железобетонные конструкции оставались прочными и надежными, необходимо использовать минимальное количество воды, необходимое лишь для правильной гидратации цемента и для замешивания бетона.

Дополнительной текучести можно добиться путем добавления пластификаторов, которые замечательно справляются с поставленной задачей.

Пластификаторы считаются самым востребованным типом добавок для бетонных конструкций, так как они выполняют важные функции:

повышают пластичность бетонной смеси;
позволяют экономить цемент, используемый в растворе. Специалисты утверждают, что при добавлении пластификаторов потребность в цементе снижается на пятнадцать процентов, что немаловажно с точки зрения строительства в крупных масштабах;

повышают морозостойкость бетона до уровня F 350;
понижают вероятность образования трещин в монолитных конструкциях;
снижают усадку бетонной массы в процессе твердения;
улучшают показатели прочности на сжатие и прочности всей конструкции в целом;
улучшают показатели водонепроницаемости, за счет увеличения плотности состава;
улучшают показатели сцепляемости смеси и арматуры, которая входит в состав конструкции;
возможность экономии не только на цементе, но и на электричестве, которое необходимо для пропаривания и поддержания особой температуры в камерах. Благодаря применению пластификаторов время пропаривания сокращается, а температура в камерах снижается.

Минусом применения пластификаторов является увеличение сроков твердения бетона, поэтому сроки строительства могут увеличиться. Это стоит учитывать при добавлении пластификаторов к бетону. Однако эту проблему можно легко решить путем добавления к массе ускорителей твердения бетонной смеси, которые компенсируют недостатки добавки. Но даже этот недостаток может стать одновременно и преимуществом, так как замедление схватывания будет полезно в том случае, если готовый бетон придется транспортировать на далекие расстояния.

На заметку: Для правильного приготовления бетона пластифицирующие добавки следует добавлять не к готовой смеси, а к воде, которая будет использоваться для замешивания строительного состава. В противном случае, пластификатор может распределиться по бетонной массе неравномерно.

Чем заменить пластификатор для бетона

Для домашнего строительства можно использовать самодельные «пластификаторы», которые, по отзывам специалистов, также справляются с поставленной задачей: увеличить пластичность, не ухудшая качество готового изделия. В табличке мы представим возможные варианты для замены пластификаторов, которые вы можете использовать при замешивании бетонной массы.

Добавка, заменяющая пластификатор

Расход материалов

Клей ПВА

На ведро готового раствора вам понадобится около 200 мл клея ПВА. Данная добавка улучшит пластичность смеси, сделает ее более прочной и влагостойкой.

Стиральный порошок

Порошок для стирки, который имеется в каждом доме, может также стать так называемым «пластификатором». 150 г порошка, растворяются в теплой воде, а затем вводятся в цементную смесь. При этом количество цемента составляет 50 кг.

Шампунь или жидкое мыло

На мешок цемента при замешивании бетона вам понадобится 200 мл шампуня или жидкого мыла.

Гашеная известь

Гашеная известь добавляется к бетонной смеси в количестве 20 процентов от общей массы раствора. Она добавляет бетонной массе подвижность и антибактериальные свойства. Такому бетону не будет страшен грибок.

Преимущества использования наших материалов

Одним из самых известных производителей пластификаторов для бетона является российская компания Полипласт. На четырех заводах, оснащенных по последнему слову техники, производят высококачественные химические добавки для бетонов, цементов, строительных растворов, керамики и т.д. Заводы компании Полипласт имеют сертификаты качества, которые соответствуют международным стандартам, и которые были выданы немецким сертификационным центром.

В строительном интернет-магазине Триколор вы можете купить пластификаторы для бетона Полипласт, а также ускорители и замедлители твердения бетона, противоморозные добавки, и не сомневаться в качестве купленных товаров.

Пластификатор — для чего он нужен? |

09.09.2015 profipol_dp 4 956 просмотра

Содержание статьи:

Что такое пластификатор?

Пластификатор — это добавка в бетоны и цементные растворы, позволяющая увеличить текучесть и пластичность смеси при уменьшении водоцементного соотношения (В/Ц). Это увеличивает конечную прочность и плотность затвердевшего раствора/бетона.

Пластификатор продается в двух видах — жидкость и порошок. И тот и другой для удобства использования нужно разбавлять в воде.

Водо-цементное соотношение (В/Ц). Сколько воды нужно для приготовления бетона/раствора?

Водоцементное соотношение напрямую влияет на конечное качество и прочность растворов и бетонов.

Для того, чтобы цементный камень начал твердеть должен начаться процесс гидратации цемента, а для этого, на самом деле, нужно не так много воды — около 25л на 100кг цемента. Т.е. оптимальное ВЦ для чистого цемента = 0,25.

Все зависит от количества и качества заполнителей

Оптимальным соотношением вода/цемент в бетоне (цемент, песок, щебень) является соотношение 4-4,5/10 (ВЦ = 0,4-0,45), т.е. 40-45л воды на 100кг цемента.

Точно такое же оптимальное ВЦ (0,4-0,45) мы вывели опытным путем для полусухой стяжки при замешивании цемента с песком в пропорции 1 к 4.

На практике при приготовлении раствора для стяжки (бетона) большинство строителей добавляют в него столько воды, сколько необходимо для того, чтобы он стал подвижным, жидким, удобным в работе.

Для твердения цемента (реакции гидратации) необходимо воды почти в два раза меньше. Вся лишняя вода не участвует в реакции, а лишь увеличивает подвижность.

Чем больше воды в растворе/бетоне, тем хуже будет его качество и меньше плотность.

Для чего нужен пластификатор?

Пластификатор нужен для того, чтобы увеличить текучесть и пластичность раствора при оптимальном водоцементном соотношении (т. е. не добавляя лишнюю воду в раствор).

За счет большей текучести раствор для стяжки становится более плотным и прочным, а эти качества просто необходимы для стяжки выполненной по теплому полу, т.к. при большей плотности увеличивается теплопроводность стяжки.

Как влияет наличие пластификатора на конечную прочность бетона (стяжки)

Сколько пластификатора нужно добавлять в раствор для стяжки?

Дозировка пластификатора у каждого производителя разная, зависит она от концентрированности каждого отдельно взятого продукта.

Высчитывается и измеряется количество пластификатора в соотношении его массы к массе цемента. Обычно это 0,5-1%, т.е. 0,5-1кг на 100кг цемента.

Разбавляется пластификатор в воде и заливается в бетономешалку в процессе замешивания раствора.

Например, при дозировке равной 0,5% от массы цемента (0,5кг на 100кг) нужно будет наливать 100гр пластификатора в каждые 10л воды (при В/Ц равном 0,5).

Нужно ли использовать пластификатор при устройстве стяжки или бетонировании?

Это не обязательно, но желательно.

Как было сказано выше, пластификатор уменьшает водоцементное соотношение раствора для стяжки (бетона), поэтому с ним можно добиться оптимальной текучести и удобоукладываемости раствора не используя лишнюю воду.

Стяжка будет более прочной, плотной и меньше будет подвержена растрескиванию.

Пластификатор и стяжка по теплому полу

При устройстве стяжки по теплому полу очень желательно использование пластификатора.

Пластификатор сделает раствор более плотным и прочным, а от этого напрямую зависит теплопроводность стяжки.

Внимание!

Пластификатор (не путать с эластификатором!) изменяет свойства раствора в момент укладки, но не изменяет конечных свойств стяжки после отвердения, т.е. эластичной стяжка не станет.

Эластификатор — это вещество изменяющее конкретное физическое свойство — эластичность раствора после отвердения, это свойство остаётся на весь период эксплуатации. К этим веществам относятся, например латексные добавки или разного рода эмульсии.

Но весь вопрос в том, нужна ли стяжке по теплому полу эластичность?

Учитывая коэффициент температурного (линейного) расширения цементных растворов равного 0,00001 м/1° этим свойством можно пренебречь.

Чем можно заменить пластификатор?

Самый распространенный метод замены пластификатора — это добавление в раствор стирального порошка или моющего средства для посуды.

При этом никто не может назвать точную дозировку этих средств. Чаще всего «опытные строители» советских времен называют пропорцию порошка или жидкого мыла такими терминами как «по чуть-чуть» или «1-2 ложечки».

Но моющие средства имеют один не очень хороший побочный эффект — пенообразование.

С такими заменителями пластификатора легче изготовить ячеистый бетон, но не тяжелый. Поры уменьшают плотность раствора и снижают его прочность (марочность). Для улицы это просто губительно.

К тому же, фосфатные добавки, входящие в состав моющих средств, при попадании в цементную смесь приводят к сильному высолообразованию. Обратите внимание на белые разводы на кирпичных домах.

В специализированных же смесях содержатся нужные вещества в нужной концентрации.

Но решать и выбирать, как всегда, только вам.

Если у вас остались вопросы, то напишите об этом в комментариях или в рубрику Вопрос-Ответ.

Это тоже интересно:

материалы,

Как сделать пластификатор для бетона своими руками?

Строительство дома, гаража или сооружение ограждения предполагает использование большого количества бетонной смеси. Наряду с качеством материала большую роль играет и его стоимость. Поэтому многие строители задаются вопросом изготовления бетонной смеси, в том числе, и как сделать пластификатор для пигменты (красители) бетона своими руками.

Пластификаторы – это добавляемые в раствор бетона специальные составы, цель которых придать смеси улучшенные характеристики. В частности, эти добавки повышают эластичность и пластичность раствора, что благоприятно сказывается на всем процессе строительства.

Действие этих добавок заключается в снижении содержания жидкости в растворе. Эти факторы позволяют облегчить процесс укладки бетонной конструкции и улучшить ее качество. Пластификаторы обладают следующими свойствами:

увеличение подвижности;
снижение расхода воды;
предотвращение разделения раствора на слои с отделением воды;
ускоряют процесс сцепления раствора с арматурой и делают сцепление прочнее в целом;
обеспечивают устойчивость к температурным изменениям;
обеспечивают устойчивость к образованию трещин;
исключают проникание влаги;
увеличивают срок годности и хранения готового раствора;
облегчают процесс укладки состава в формы.

Видео — влияние пластификатора на суспензию

Использование пластификаторов при самостоятельном строительстве позволяет избежать проблем с укладкой бетона и повышает эластичность и качество бетонного состава. Добавление пластификаторов должно производиться с соблюдением пропорций, подходящих для основного материала.

При изготовлении пластификатора следует придерживаться определенных правил, соблюдение которых приведет к качественному результату. Добавка должна иметь следующие характеристики:

не быть токсичной;
не иметь «летучую» консистенцию;
быть химически устойчивой;
иметь температуру разложения ниже, чем температура переработки.

Из чего сделать пластификатор для цементного раствора своими руками

Изготовление раствора и пластификатора к нему позволяет существенно сэкономить. Важно учитывать, что от качества выполненной работы зависит устойчивость и долговечность сооружаемой конструкции. Если есть уверенность в своих силах и способностях, то можно приступать к изготовлению материала.

Материалы, из которых можно сделать пластификатор:

жидкое мыло;
шампунь;
разбавленный стиральный порошок.

В прежние времена, для улучшения качества бетонной смеси применяли белок куриных яиц, который позволял сооружать конструкции «на века». Умелые мастера хранили рецепт приготовления раствора в секрете и передавали их из уст в уста. Теперь уже никто не делает из этого секрета, тем более, что все можно узнать посредством сети интернет.

Приготовление раствора

Пропорции добавления пластификатора в раствор индивидуальны.

К примеру, на мешок цемента, который предполагается смешивать с керамзитом, можно добавить 200 мл жидкого мыла. Такая добавка позволит увеличить время застывания раствора до трех часов, а это существенный плюс при работе с данным материалом.
Добавлять мыло следует в самом начале изготовления смеси, иначе керамзит или камни будут обволакиваться мылом, а сама смесь не получит тех свойств, ради которых добавляется пластификатор.

Еже одним средством, из которого можно сделать пластификатор, является гашеная известь. Этот материал способен придать бетону клейкость и эластичность необходимого уровня для обработки сложных участков и конструкций. Кирпичная кладка, сделанная на растворе с такой добавкой, получится гладкая и равномерная.

Недостатком использования мыльных составов может быть пена, образовываемая в процессе смешивания раствора в бетономешалке. В этом случае следует или применять менее пенообразующие вещества, либо дождаться, пока пена осядет работать с раствором.

Другие типы добавок в бетонный раствор

Применение пластификатора, особенно приготовленного самостоятельно, существенно сокращает расходы и увеличивает качество получаемого раствора бетона. Однако, во время строительства, могут возникнуть обстоятельства, предусматривающие применение дополнительных добавок в раствор, изготовление которых в домашних условиях не возможно. Ознакомившись со свойствами каждой их них, можно понять, пригодятся ли они в процессе конкретного сооружения.

ускорители затвердения. Применение элементов предусматривает иногда введение в состав бетонной смеси дополнительных веществ для быстрого затвердения бетона.

Они применяются в тех случаях, где от скорости застывания зависит качество выполняемой работы. К примеру, при формировании монолитной чаши бассейна, где используется объединенная опалубка.

Для того чтобы залить стены, необходимо дождаться полного затвердения дна бассейна, а с применением ускорителя этот процесс произойдет быстрей. Также эта добавка незаменима при работе в холодное время года. Низкие температуры замедляют процессы застывания и набора прочности, что можно компенсировать ускорителем;

замедлители затвердения бетона. Такие добавки применяются в случаях, когда простого пластификатора не достаточно. Это может быть и транспортировка раствора на некоторое расстояние, и невозможность продолжения работы по каким-либо причинам.

Время застывания раствора откладывается на несколько часов, что позволит решить возникшие проблемы и вернуться к выполнению работы. К веществам, имеющим такое же свойство, можно отнести водопонизители. Они тоже способствуют замедлению реакций в растворе.

Добавки, обогащающие раствор воздухом. Такие вещества способны при смешивании раствора в бетономешалке создать в нем пузырьки с воздухом. Такой эффект позволяет готовой конструкции быть более морозостойкой.

Вода, пропитавшая сооружение во время мороза, имеет возможность расширяться до уровня воздушных пор. Это один из самых дешевых вариантов достижения устойчивости бетонной конструкции к морозам.
Однако минусы у этого средства все же есть. Высокопрочный бетон с такими «пузырьками» изготовить не получится. В случае необходимости достижения высокой прочности бетона можно снизить количество воды, добавляемое в раствор, или добавить в раствор золу уноса. Такая мера сделает бетонную конструкцию абсолютно непроницаемой для воды.

Добавки против воздействия мороза. Задача таких добавок дать возможность осуществлять работы с бетоном в условиях минусовых температур без дополнительного обогрева конструкции.

Такие добавки выдерживают мороз до -25 градусов. Принцип работы подобных добавок заключается в том, чтобы понизить температуру затвердения воды, находящейся в составе цемента. Благодаря этому и сам раствор будет затвердевать быстрее.

Рассмотрев основные варианты изготовления и особенности, вы сможете вполне самостоятельно заниматься подобными работами.

Добавки в бетон / ПЛАСТИФИКАТОРЫ — БЕТОНоДОБАВКИ64 — ✆ 580-680 — г.Саратов

Сравнительная таблица пластификаторов

Ассортимент пластифицирующих добавок:

Что такое пластификатор и для чего он нужен?

Пластификатор — это добавка в бетоны и цементные растворы, позволяющая увеличить текучесть и пластичность смеси при оптимальном водоцементного соотношения (т.е. не добавляя лишнюю воду в раствор)

За счет большей текучести раствор становится более плотным и прочным, а эти качества просто необходимы:

для изготовления изделий из бетона (например, тротуарной плитки), т. к. увеличивается удобоукладываемость раствора, что гарантирует качественное распределение бетона по форме, заполняя все уголки и фактуру формы
для всех видов стяжек — стяжка будет более прочной, плотной и меньше будет подвержена растрескиванию
для стяжки, выполненной по теплому полу, т.к. при большей плотности увеличивается теплопроводность стяжки

Пластификаторы бывают:

с ускорением твердения или без ускорения
с замедлением набора прочности
комплексные — с эффектами водонепроницаемости, морозостойкости
противоморозные

Часто встречающийся вопрос: «Чем то можно заменить пластификатор?»

Самый распространенный миф — что заменить пластификатор можно добавлением в раствор стирального порошка или моющего средства для посуды, например, фейри.

Однако, моющие средства имеют очень сильный побочный эффект — пенообразование.

С такими «заменителями» пластификатора может быть и получится изготовить ячеистый (легкий) бетон, но не тяжелый! Пена способствует образованию пустот и пор, а они в сою очередь уменьшают плотность раствора и снижают его прочность (марочность). Для уличных условий это просто губительно. Спустя некоторое время (часто уже после 1-ой зимы), стяжки и изделия, выполненные с применением таких подручных заменителей, начнут просто напросто разрушаться (рассыпаться).

Наглядные примеры:

К тому же, фосфатные добавки, входящие в состав моющих средств, при попадании в цементную смесь приводят к сильному высолообразованию — это белые разводы.

В специализированных же смесях (пластификаторах) содержатся нужные вещества в нужной концентрации.

Какой расход пластификатора?

Средний расход практически любого пластификатора в виде порошка — 250 грамм на 1 мешок цемента весом 50 кг. Если перерасчитать в денежном эквиваленте это 8-15 руб на каждые 50 кг цемента (разрыв связан с ценовой катеригорией разных видов пластификаторов).

Согласитесь, что это совсем не высокие расходы и при этом вы добьетесь таких показателей, как

КАЧЕСТВО

ПРОЧНОСТЬ

УДОБОУКЛАДЫВАЕМОСТЬ

ВОДОНЕПРОНИЦАЕМОСТЬ

МОРОЗОСТОЙКОСТЬ

ДОЛГОВЕЧНОСТЬ

С-3 УП-2 УП-2М Реламикс УП-2ПБ УП-3 УП-4 УСКОРИН МИДЛ ХИТ ФРОСТ

Диспергатор НФ ПластИЛ-У УТБС СП-1 СП-3 Феррокрит Ультра СТАНДАРТ ФЭСТ

Пластификаторы в Саратове. 

#пластификатордлябетона #суперпластификатор #гиперпластификатор #ускорителитвердениябетона #ускоритель #добавкивбетон #добавкивраствор

Пластификаторы для бетона — виды и принцип действия

Главная
Статьи

Трудно переоценивать важность цементного раствора для строительства. Без его использования невозможно построить действительно прочные и долговечные сооружения. Сфера применения такого материала достаточно обширна, и он производится с разными характеристиками. Но случается так, что его показателей недостаточно для создания определенной части конструкции, а использовать более высокую марку нерационально с материальной точки зрения. В таких ситуациях применяют пластификатор для бетона. Что это такое, для чего нужен такой компонент цементной смеси и какие бывают его виды пойдет речь дальше.

Рекомендуем читать:
Фрезеровальные машины по бетону

Определение и задачи пластификаторов

Марка пескобетона или других стройматериалов не всегда может соответствовать требованиям. В таких случаях в состав добавляют дополнительные компоненты.

Таким терминов обозначают специальные компоненты, которые способны увеличивать определенные показатели готовых железобетонных изделий или цементного раствора.

Его используют в следующих целях:

Повысить прочность и износоустойчивость. К примеру, это особенно актуально, когда производится архитектурный бетон.
Снизить использование цемента. Это позволяет уменьшить применение такого компонента на 25% без потерь характеристик изделий.
Упростить заливку в опалубку или пластиковые формы для бетона.
Исключить необходимость дополнительной обработки железобетонных изделий (высушивание и др.).
Получить смесь с оптимальными для конкретных условий использования показателями водонепроницаемости, устойчивости воздействию коррозии, морозостойкости и др.

В большинстве случаев главная причина, по которой добавляют пластификатор в цементный раствор – цена.

Виды и характеристики

В зависимости от необходимости повлиять на определенные свойства смеси, используют пластификатор для бетона.

Противоморозные

Созданы для обеспечения нужных показателей цементного раствора при длительных транспортировках, а также при необходимости выполнять изготовление железобетонных конструкций в холодные времена года. Специальные составы позволяют улучшать его затвердевание без необходимости использования специально нагревательного оборудования. Они в процессе застывания бетонной массы испаряются, поэтому совершенно не влияют на итоговые показатели готовых изделий.

Возможно применение различных добавок и в случаях, когда производится бетон с керамзитом. Они способны увеличить сопротивляемость последнего воздействию влаги.

Воздухоотвлекающие

При добавлении создают в смеси множество небольших пустых резервуаров, которые при морозах заполняются расширившейся водой – это продлевает срок службы изделий.

Замедлители

Растворы с маркировкой М400 и выше имеют короткое время затвердевания. Поэтому такие добавки необходимы для транспортировки бетона высоких марок.

Ускорители

С их помощью ускоряют затвердевания растворов при необходимости проводить строительные работы в максимально коротки сроки, а также для выполнения работ при минусовых температурах.

Суперпластификаторы

Аналогично предыдущим составам они способны улучшать конкретные показатели, только их эффективность намного выше.

К примеру, суперпластификатор С-3 разрешает выполнять изготовление изделий со сложными конфигурациями. Смесь стает настолько пластичной, что равномерно распределяется даже внутри самой замысловатой формы.

Можно сделать вывод, что пластификаторы для бетона являются довольно важным и полезным изобретением. Только нужно их использовать от ответственных производителей.

Пластификаторы для бетона виды и принцип действия

Производство бетона и его развитие не стоит на месте. В древние времена для прочности цементного состава в него добавляли гашенную известь и даже яичный белок. Эти компоненты являлись ничем иным, как натуральными пластификаторами.

Со временем органические компоненты заменили различными добавками, изобретенными в ходе проведения многочисленных исследований. Теперь мы имеем возможность приобрести готовый пластификатор, который в разы улучшает качество бетонных смесей.

Зачем нужен пластификатор?

Пластификатор – специальное средство, используется в виде добавки, которое разработано для того, чтобы улучшить характеристики и свойства бетонной смеси. Изготовляет его обычно бетонный завод. При помощи пластификатора можно сделать бетон более прочным, увеличить его влагонепроницаемость, повысить показатели морозоустойчивости, превратить смесь в более пластичный материал и др. Функция пластификатора напрямую зависит от его вида.

Преимущества пластификаторов

Итак, пользуются этой добавкой достаточно часто, поскольку она:

Помогает экономить, снижает расход цемента в среднем на 20%. При этом сама конструкция становится даже немного легче, чем если бы пластификатор не использовали.
Увеличивает прочность бетона за счет образования в смеси высокой плотности.
Делает бетон влагостойким. При повышенной концентрации влаги бетон не позволяет ей проникать внутрь, отталкивает ее и защищает конструкцию.
Исключает необходимость применять утрамбовку, поскольку имеет оптимальную вязкость и плотность без пустот.
Позволяет вести качественные строительные работы как летом, так и зимой, даже при минусовых температурах.
Повышает текучесть смеси. Раньше для этого нужно было добавлять много воды, однако именно из-за нее снижается качество смеси. С пластификатором пластичный бетон очень просто заливать, при этом эластичная смесь сама распределяется, заполняя труднодоступные места.

Как удалось убедиться выше, плюсов у пластификаторов существует большое количество, однако у них есть также и недостаток. Для кого-то это незначительный минус, а для кого-то причина отказаться от его использования. Важно знать, что пластификаторы несколько замедляют процесс схватывания и затвердевания смеси. Однако и эту проблему можно решить. Иногда чтобы устранить этот недостаток, в бетонную смесь вливают специальную добавку, которая восстанавливает свойство быстрого схватывания.

Какие виды пластификаторов существуют?

В продаже можно встретить следующие варианты пластификаторов:

Суперпластификаторы. Такой тип добавок позволяет во много раз увеличить текучесть бетонной смеси, а также ее вязкость. Он также делает бетон прочным и стойким к влаге. Его применяют в жаркое время года или в случае, когда необходима длительная транспортировка бетона, и нужно, чтобы он оставался в жидком состоянии более 3 часов.

Ускорители прочности. Состав разработан специально, чтобы ускорить процесс застывания бетона, при этом без потери прочностных характеристик.
Модификаторы – добавки, которые позволяют увеличить марочность (качество) смеси. Модификаторы повышают прочность бетона, придают ему стойкость к температурным перепадам, возникновению коррозии, попаданию влаги. В этом типе пластификатора полностью сохраняется такое качество бетона, как подвижность.
Составы с морозостойким эффектом. Их основная функция — в самом названии. Такую добавку применяют тогда, когда приходится работать в условиях низких температур.
Самоуплотняющиеся составы. Используются для того, чтобы равномерно, просто и быстро заполнить труднодоступные места, например, расщелины или ниши. Такой вариант эффективен при заливке бетонной смесью густоармированных конструкций небольшой толщины.

Смеси для добавки воздуха. При застывании бетона с этой добавкой в структуре появляются мелкие пузырьки воздуха. Они образовывают внутри бетона структуру, напоминающую пористый шоколад. Эта особенность делает бетон очень морозостойким. Так, при замерзании вода расширяется, а за счет микропористой структуры, ей как раз и будет куда деваться.

При выборе подходящего варианта стоит отталкиваться от типа бетонной конструкции, сезона и срока ее возведения, целей и желаемых функций. Лучше дополнительно проконсультироваться со специалистом.

Типы, использование, классификация, выбор и регулирование

TAGS : ПВХ, пластификаторы и экологичность

Пластификаторы — это относительно нелетучие органические вещества (в основном жидкости). При добавлении в пластик или эластомер они помогают улучшить полимер:

Гибкость
Расширяемость и,
Технологичность

Пластификаторы увеличивают текучесть и термопластичность полимера за счет уменьшения вязкости полимерного расплава, температуры стеклования (Tg), температуры плавления (Tm) и модуля упругости готового продукта без изменения основных химических свойств пластифицированного материала.

Использование пластификаторов

Пластификаторы — одни из наиболее широко используемых добавок в пластмассовой промышленности. Они также обычно дешевле, чем другие добавки, используемые при переработке полимеров.

Пластификаторы чаще всего используются в ПВХ, третьем по объему полимере после ПП и ПЭ. В свою очередь, ПВХ используется в широком ассортименте продукции. Примеры включают:

Непластифицированный ПВХ (или жесткий ПВХ) используется в таких приложениях, как трубы, сайдинг и оконные профили.
Пластифицированный ПВХ (или гибкий ПВХ) находит применение в автомобильной внутренней отделке, кабелях, пленках ПВХ, полах, кровлях и покрытиях стен и т. Д.

»Посетите раздел выбора полимерных добавок для всех марок пластификаторов!

Однако значительное количество пластификаторов также используется в полимерах, таких как акрил, ПЭТ, полиолефины, полиуретаны и т. Д. Пластификаторы также иногда используются в каучуках, но в этих случаях они используются как наполнители.

Продолжайте читать или щелкните конкретную тему, чтобы узнать больше о:

Методы пластификации

Существует два основных метода пластификации:

Внутренняя пластификация
Полимер может быть пластифицирован изнутри путем химической модификации полимера или мономера, что увеличивает гибкость.Он включает сополимеризацию мономеров желаемого полимера (имеющего высокую Tg) и пластификатора (имеющего низкую Tg), так что пластификатор является неотъемлемой частью полимерной цепи. Наиболее широко применяемыми мономерами-пластификаторами для внутренних целей являются:
- Винилацетат
- Винилиденхлорид
Но этот метод ограничен: каждый сополимер подходит только для определенных требований гибкости

Кроме того, сложность реакции может привести к увеличению времени реакции и увеличению затрат.Внутренне пластифицированные материалы демонстрируют температурную зависимость и нестабильность размеров при высоких температурах.

Внешняя пластификация
Это наиболее часто используемый метод пластификации, потому что недорогие жидкие пластификаторы дают разработчикам рецептур свободу действий при разработке рецептур для ряда продуктов (от полужестких до очень гибких в зависимости от количества). Наиболее широко используемые внешние пластификаторы включают сложные эфиры, образующиеся в результате реакции кислот или ангидридов кислот со спиртами.Существует две основные группы внешних пластификаторов:
- Первичный пластификатор усиливает удлинение, мягкость и гибкость полимера. Они хорошо совместимы с полимерами и могут добавляться в больших количествах. Например: до 50% виниловых перчаток состоит из пластификаторов, которые делают ПВХ гибким и достаточно мягким для ношения.
- Вторичный пластификатор — это тот, который обычно не может использоваться в качестве единственного пластификатора в пластифицированном полимере.Вторичные пластификаторы могут иметь ограниченную совместимость с полимером и / или высокую летучесть. Они могут содержать или не содержать функциональные группы, которые позволяют им сольватировать полимер при температурах обработки. Вторичные пластификаторы используются по-разному:
  - Снижение затрат
  - Снижение вязкости
  - Повышение платежеспособности
  - Увеличение смазывающей способности поверхности и
  - Улучшение свойств при низких температурах
- Наполнители — это подмножество вторичных пластификаторов.Они обычно используются с первичными пластификаторами для снижения затрат на гибкий ПВХ общего назначения. В основном это недорогие масла, имеющие ограниченную совместимость с ПВХ. Их добавляют для снижения стоимости и в некоторых случаях для повышения огнестойкости. Примеры наполнителей включают нафтеновые углеводороды, алифатические углеводороды, хлорированных парафинов, (огнестойкость) и другие.

Прочтите и узнайте больше о :

Обработка пластификаторами

Суспензионный ПВХ (S-PVC).

Обычный метод производства ПВХ:

ПВХ, полученный в виде частиц размером 50-200 микрон
Более низкая стоимость гибкой формулы ПВХ
Полученные частицы ПВХ смешиваются с пластификаторами и могут быть экструдированы в гранулы, которые в дальнейшем используются для обработки посредством экструзии, каландрирования, литья под давлением…
Технологическое оборудование обычно очень дорогое

Добавление внешнего пластификатора в ПВХ-полимер увеличивает его гибкость.Добавление пластификатора в основном включает пять отдельных этапов:

Пластификатор, смешанный со смолой
Пластификатор проникает в частицы смолы и набухает
Полярные группы в смоле ПВХ освобождены друг от друга
Полярные группы пластификатора взаимодействуют с полярными группами в цепи ПВХ
Структура ПВХ восстанавливается После охлаждения с полным удержанием пластификатора

Потеря пластификатора \ Экссудация пластификатора

Несовместимость полимера и пластификатора может вызвать экссудацию.

Существует несколько факторов, которые могут привести к миграции пластификатора с поверхности пластика (или внутрь или на подложку, к которой он плотно прилегает). контакт), например, изменение температуры, влажности, механическое напряжение, атмосферные воздействия и т. д.

Потеря пластификатора может привести к снижению гибкости, охрупчиванию и растрескиванию.

Классификация пластификаторов

Пластификаторы обычно классифицируют по химическому составу. Можно понять влияние элементов конструкции (напр.грамм. различных спиртов в гомологическом ряду фталатов, адипатов и т. д.) на свойства пластификаторов и их влияние на базовые полимеры.

Различные пластификаторы влияют на разные физические и химические свойства материалов. Следовательно, вам нужен конкретный пластификатор, чтобы изменять свойства в определенном направлении в соответствии с требованиями.

Существует несколько общих химических семейств пластификаторов, которые используются для модификации полимеров.

Среди них наиболее часто используются:

Сложные эфиры фталевой кислоты — Их получают путем этерификации фталевого ангидрида или фталевой кислоты, получаемых окислением ортоксилола или нафталина.Наиболее часто используемые фталатные пластификаторы включают:
1. DEHP: Ортофталат с низким молекулярным весом. По-прежнему самый широко используемый пластификатор для ПВХ в мире
2. DINP, DIDP: Ортофталаты с высоким молекулярным весом
Сложные эфиры алифатической двухосновной кислоты — К ним относятся такие химические вещества, как глутараты, адипаты, азелаты и себекаты. Они сделаны из алифатических двухосновных кислот, таких как адипиновая кислота и спирты.

Бензоатные эфиры — представляют собой продукты этерификации бензойной кислоты и отдельных спиртов или диолов.

Тримеллитатные эфиры — Их получают путем этерификации тримеллитового ангидрида (ТМА) и, как правило, спиртов C8 — C10

Полиэфиры — Они образуются в результате реакции многих комбинаций дикарбоновых кислот и дифункциональных спиртов.

Цитраты — Это тетраэфиры, образующиеся в результате реакции одного моля лимонной кислоты с тремя молями спирта. Отдельная гидроксильная группа лимонной кислоты ацетилирована.

Пластификаторы на биологической основе — Они на основе эпоксидированного соевого масла (ESBO), эпоксидированного льняного масла (ELO), касторового масла, пальмового масла, других растительных масел, крахмалов, сахаров и т. Д.

Прочие — Включает фосфаты, хлорированные парафины, сложные эфиры алкилсульфоновой кислоты и др.

При добавлении в полимер \ смолу эти пластификаторы обеспечивают следующие преимущества:

Они делают продукт более мягким, улучшают гибкость
Обработка становится возможной или проще
Пластифицированные изделия плохо ломаются при низких температурах

Применение пластификаторов

Более 90% пластификаторов, используемых в термопластичных полимерах, используются в ПВХ.

Рынок пластифицированного полимера и рынок пластифицированного ПВХ в значительной степени совпадают, хотя некоторые пластификаторы также используются в акриловых полимерах, полиуретанах, полистироле и даже полиолефинах.

Основное конечное использование:

	Пленка и пленка Продукция из гибкой ПВХ пленки и листа включает кровельные мембраны, геомембраны, обивку, багаж, рекламные вывески, подкладки для бассейнов и прочее.
	Полы Гибкие полы из ПВХ включают эластичные листовые полы, композиционную виниловую плитку, роскошную виниловую плитку, ковровую плитку с виниловой основой.
	Провода и кабель Гибкий ПВХ — хороший электрический изолятор с хорошей технологичностью и полезным диапазоном рабочих температур, следовательно, это идеальный материал для электрических применений, таких как изоляция и оболочка для электрических проводов, изоляция для волоконно-оптических кабелей.
	Ткани с покрытием Ткани с синтетическим покрытием из ПВХ обладают устойчивостью к атмосферным воздействиям, отличной прочностью и долговечностью.Используется в отраслях, которые поддерживают архитектуру, образ жизни, спорт, рекламу, оборону, горнодобывающую промышленность, пищевую промышленность и сельское хозяйство, автомобили и транспорт. Ассортимент продукции включает брезент, палатки, уличную мебель и др.

Другие области применения гибкого ПВХ:

Товары народного потребления — Одежда, обувь, упаковка
Медицинские — Пакеты для крови, трубки для внутривенных вливаний, конструкции для сдерживания биологической опасности, другие медицинские устройства
Non-PVC — Небольшие количества пластификаторов типа PVC используются в других полимерах, включая акрил, полиуретаны, полистирол

Большинство изделий из пластифицированного ПВХ — это товары длительного пользования, изделия с длительным сроком службы.

Фталаты из-за их низкой летучести, низкой растворимости в воде, хорошей устойчивости к солнечному свету и экстремальным температурам, хорошей совместимости с полимером ПВХ и в целом хорошей устойчивости к биоразложению хорошо подходят для использования в таких продуктах. Примеры включают:

Гибкие кровельные мембраны из ПВХ
Геомембраны
Изоляция проводов и кабелей

Фталатные пластификаторы очень трудно заменить в этих конечных областях применения. Аналогичным образом, из-за их относительно высокой сольватирующей способности для полимера ПВХ и относительно низкой вязкости было обнаружено, что пластификаторы фталата легче перерабатываются в гибкие составы ПВХ по сравнению, по меньшей мере, с некоторыми заменителями фталата.

Обратите внимание, однако, что почти половина из 7 миллионов тонн пластификатора, используемого ежегодно, составляет DEHP, и DEHP, пластификатор общего назначения, можно заменить во многих продуктах.

Фталатные пластификаторы и действующие правила

Фталаты обычно получают этерификацией фталевого ангидрида, полученного окислением ортоксилола.

Фталаты кажутся практически бесцветными со слабым запахом. Они имеют ограниченную растворимость в воде, но смешиваются со многими органическими растворителями (минеральное масло и т. Д.).)

Преимущества и ограничения фталатных пластификаторов

Льготы

Ограничения

Это традиционный выбор, поскольку они устойчивы к экстракции, испарению и миграции
Фталаты обладают прочностью, гибкостью, атмосферостойкостью и способны выдерживать высокие температуры.
Фталаты экономичны по сравнению с другими пластификаторами

В полимерах, таких как ПВХ, фталаты не связываются химически и не выщелачиваются из пластмасс, что приводит к их попаданию в окружающую среду
Некоторые фталатные пластификаторы могут представлять серьезную опасность для здоровья, поскольку являются канцерогенами и / или токсинами, вызывающими развитие.
Некоторые фталаты могут накапливаться в организме человека в незначительных количествах

Применение фталатных пластификаторов

Стоимость: Фталаты, которые использовались в качестве пластификаторов ПВХ с первых дней производства гибкого ПВХ, являются недорогими и эффективными.Обвал цен на нефть, начавшийся в 2015 году, еще больше снизил цены на нефтепродукты, в том числе фталатные эфиры. На некоторые заменители фталата, особенно на продукты на основе биологических продуктов, за этот период времени выросли цены на сырье, что привело к увеличению уже существующей разницы в стоимости.

Производительность: Некоторые из (в настоящее время) наиболее широко используемых продуктов для замены фталата имеют ограничения технологичности и долговечности.

Поставка: Мировой рынок пластификаторов достаточно велик , более 7 миллионов тонн в год. Производственных мощностей для производства таких объемов заменителей фталата пока недостаточно.
1. В электротехнике и электронике ПВХ, пластифицированный фталатом, используется для изоляции проводов и кабелей.
2. Фталатные пластификаторы широко используются в строительных материалах на основе винила, таких как полы и настенные покрытия, чтобы придать им гибкость и долговечность.

Положения о фталатных пластификаторах

2001-2006 — DINP и DIDP безопасны для использования в текущих приложениях — Отчет ECPI

Результаты оценки риска для DINP и DIDP, опубликованные в апреле 2006 года, показывают, что эти вещества представляют собой нет риск для здоровья человека или окружающей среды в любом из их текущих приложений.

2012 — Оценка рисков в Австралии подтверждает безопасность DIDP и DINP для игрушек — Отчет NICNAS

В 2012 году Департамент здравоохранения и старения Австралии обнаружил, что текущее воздействие DINP не указывает на угрозу для здоровья детей, даже рассмотрены самые высокие уровни воздействия.

В частности, в отчете делается вывод: «Текущие оценки риска не указывают на угрозу для здоровья в результате воздействия на детей DINP в игрушках и предметах ухода за детьми даже при самом высоком (разумно наихудшем) рассмотренном сценарии воздействия.”

В настоящее время в Австралии нет ограничений на использование DINP в игрушках и предметах ухода за детьми.

2013 — EC подтверждает безопасное использование DINP и DIDP во всех текущих потребительских приложениях. — EC Report

. Европейская комиссия (EC) пересмотрела ограничения на пластификаторы DINP (диизононилфталат) и DIDP (диизодецилфталат). Комиссия пришла к выводу, что «не было выявлено неприемлемого риска для использования DINP и DIDP в изделиях, кроме игрушек и предметов ухода за детьми, которые можно класть в рот» .

Таким образом, Комиссия пришла к выводу, что существующие ограничения DINP и DIDP в отношении игрушек и предметов ухода за детьми, которые можно класть в рот, должны быть сохранены. Комиссия также пришла к выводу, что «в свете отсутствия каких-либо дополнительных рисков от использования DINP и DIDP, оценка потенциальных заменителей была менее уместной».

2014 — US CHAP снял запрет на DIDP, DNOP и запреты> 0,1% уровня DINP в товарах по уходу за детьми — Отчет CPSC

U.S. Комиссия по безопасности потребительских товаров (CPSC) учредила Консультативную группу по хроническим опасностям (CHAP) для изучения и анализа потенциальных побочных эффектов фталатов, используемых в детских игрушках и товарах по уходу за детьми, на здоровье детей в соответствии с разделом 108 Закона о повышении безопасности потребительских товаров. 2008:

Три типа фталатов (DEHP, DBP, BBP) навсегда запрещены в любых количествах, превышающих 0,1%, в детских игрушках и некоторых предметах ухода за детьми.
Три дополнительных типа фталатов (DINP, DIDP, DNOP) были временно запрещены в любом количестве, превышающем 0.1%.

CHAP представил свой отчет и рекомендовал следующие действия:

Постоянный запрет на DBP, BBP и DEHP остается без изменений; Кроме того, DIBP, DPENP, DHEXP и DCHP на уровнях более 0,1% должны быть добавлены к существующему постоянно запрещенному списку
Временный запрет на ДИНФ на уровне более 0,1% в отношении детских игрушек и предметов ухода за детьми должен стать постоянным
Действующие запреты на ДНОП и ДИДП отменены
Использование DIOP на временной основе до тех пор, пока не будет доступно достаточно данных, чтобы определить, необходимо ли постоянное ограничение
В настоящее время никаких действий в отношении DMP, DEP и DPHP не предпринимается, но он побудил соответствующие агентства собрать «необходимые данные о воздействии и опасностях для оценки общего воздействия альтернатив фталату и оценки потенциальных рисков для здоровья». ”

В начале администрации Обамы также были предприняты усилия по дальнейшему регулированию фталатов в соответствии с принятым в 1976 году Законом о контроле над токсичными веществами (см. TSCA sec 5b). Однако этого так и не было сделано.

2017 — Предложение Датского EPA по DINP

После четвертой повторной подачи за два года досье Датского EPA, предлагающее классификацию DINP в качестве репродуктивного агента, было принято ECHA, и общественные консультации были начаты в апреле 2017 года.Несмотря на обширное предварительное тестирование, нормативные оценки и опубликованные научные обзоры, научные данные не подтверждают это предложение по классификации.

2018 — ECHA RAC пришел к выводу, что DINP не требует классификации — ECHA News

Комитет по оценке рисков (RAC) ECHA пришел к выводу, что диизононилфталат (DINP) не требует классификации по репротоксическим эффектам в соответствии с Классификацией ЕС, маркировка и регулирование упаковки (CLP).

Компания RAC провела строгую оценку опасности в соответствии с правилами регламента CLP и пришла к выводу, что, учитывая отсутствие доказательств побочных эффектов, классификация не требуется. Среди предыдущих нормативных оценок оценка новых научных данных ECHA, одобренная Европейской комиссией в 2014 году, пришла к выводу, что DINP можно безопасно использовать во всех текущих приложениях . Все соответствующие данные включены в регистрационные досье DINP REACH, которые были обновлены в 2015 и 2016 годах.

Узнайте больше о фталатных пластификаторах в деталях:

DEHP — Диэтилгексилфталат

Ди-2-этилгексилфталат (ДЭГФ, формула: C ₆ H ₄ (C ₈ H ₁₇ COO) ₂) представляет собой орто-фталат с низким молекулярным весом, полученный этерификацией фталевого ангидрида с 2-этил-гексанол. Это нелетучая вязкая жидкость без цвета и запаха, растворимая в масле, но не в воде. Из-за низкой стоимости и в целом хороших характеристик DEHP широко используется в качестве пластификатора при производстве изделий из ПВХ.

Структура DEHP

Преимущества DEHP

Он обеспечивает хорошее гелеобразование, удовлетворительные электрические свойства и помогает производить высокоэластичные соединения с приемлемой хладостойкостью.
Он показывает довольно хорошую гибкость при низких температурах и некоторую устойчивость к высоким температурам.

Ограничения DEHP

DEHP внесен в список МАИР как канцероген для человека
ДЭГФ использовался как имитатор гормонов и токсин, вызываемый развитием, в некоторых исследованиях
В ЕС DEHP считается SVHC (вещество, вызывающее очень большую озабоченность) в соответствии с законодательством REACH и не может использоваться в большинстве продуктов.
Легко экстрагируется в неполярные растворители (масла и жиры в пищевых продуктах, упакованных в ПВХ).Поэтому Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) разрешает использование упаковки, содержащей ДЭГФ, только для пищевых продуктов, которые преимущественно состоят из воды.

Приложения DEHP

Промышленные изделия из ПВХ, сополимеров винилхлорида и винилацетата
Медицинские устройства, такие как катетеры, трубки и т. Д.
При разработке различных рецептур от стекловидных композиций до мягких и очень гибких материалов
Использование сокращается из-за опасений по поводу его воздействия на здоровье человека, но ДЭГФ по-прежнему является наиболее широко используемым пластификатором в мире.

Температура плавления	−50 ° С
Точка кипения	250 — 257 ° C при 0.5 кПа

DEHP Замена

Сложные эфиры терефталата, особенно ди-2-этилгексилтерефталат, являются наиболее популярными заменителями ДЭГФ. Они менее совместимы с ПВХ, но их низкая стоимость и долгая история использования коммерческих пластификаторов являются их наиболее привлекательными особенностями.

Диалкилтерефталаты с боковыми цепями, содержащими более 8 атомов углерода, имеют ограниченную совместимость с ПВХ. Диалкилтерефталаты, в которых боковые цепи содержат менее 8 атомов углерода, имеют проблемы с летучестью.Узнайте о некоторых преимуществах и ограничениях эфира терефталата в таблице ниже.

Стоимость	Низкий
Совместимость с полимером ПВХ	Ярмарка
Атмосферостойкость вне помещений	Ярмарка
Гибкость при низких температурах	Хорошо
Растворимость пластификатора	От удовлетворительного к хорошему
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	Ярмарка
Низкая вязкость пластизоля	Хорошо
Устойчивость к экстракции растворителем	Плохо
Устойчивость к гидролизу	Ярмарка

Выбор

DEHP постепенно отменяется по техническим причинам, таким как потеря производительности со временем, регулирование и т. Д.Его постепенно заменяют DINP (и DIDP). Пластификаторы HMW особенно полезны для применений, требующих длительного срока службы или долговечности. Технологичность, производительность, доступность и экономичность сделали DINP фталатом «общего назначения», таким как DEHP или DIDP. Таким образом, DINP представляется альтернативой большинству применений DEHP.

DINP- диизононилфталат

Диизононилфталат (DINP, формула: C ₂₆ H ₄₂ O ₄) представляет собой орто-фталат с высоким молекулярным весом, получаемый этерификацией фталевого ангидрида изонониловым спиртом в замкнутой системе.Это почти бесцветная маслянистая жидкость без запаха. Он очень слабо растворим в воде, но растворим в спиртах, гексане и т. Д., При этом он смешивается и совместим со всеми мономерными пластификаторами, используемыми в составах ПВХ.

Структура DINP

Преимущества DINP

Обеспечивает гибкость и долговечность виниловых изделий
Хорошая производительность при низких и высоких температурах
Менее летучий, чем DEHP
Хорошая платежеспособность обеспечивает хорошие характеристики переработки гибкого ПВХ

Приложения DINP

Широко применяется как внутри, так и снаружи помещений. Поскольку он менее летуч, он эффективен в приложениях, где продукты подвергаются относительно высоким температурам и нуждаются в большей устойчивости к разрушению.
DINP помогает изделиям из винила противостоять многим погодным условиям, делает их водонепроницаемыми и обеспечивает высокую теплоизоляцию и долговечность.
DINP комбинируется с порошком ПВХ производителями напольных покрытий для производства мягких и гибких готовых изделий.

Температура плавления	-43 ° С (-45 ° F, 230 К)
Точка кипения	244-252 ° С при 0.7 кПа
Температура вспышки	221 ° C (к.к.)

DIDP — диизодецилфталат

Диизодецилфталат (DIDP, формула: C ₂₈ H ₄₆ O ₄) представляет собой ортофталат с высоким молекулярным весом.

Это смесь соединений, полученных в результате этерификации фталевой кислоты и изомерных дециловых спиртов. Это прозрачная жидкость без цвета и запаха. Он растворим в большинстве органических растворителей, но не растворим в воде.

Структура ДИДП

Льготы DIDP

Повышает гибкость пластикового / пластикового покрытия
Более долговечный (менее летучий, менее экстрагируемый водой), чем DINP
Его хорошая термостойкость и электрическая изоляция делают его предпочтительным выбором для термостойких электрических шнуров, салонов автомобилей и полов из ПВХ.

Ограничения DIDP

Разветвленная структура алкильной цепи DIDP делает его восприимчивым к окислению при более высоких температурах, что может привести к разложению ПВХ
Он имеет более низкую пластифицирующую способность, чем ДОФ, и его необходимо использовать в более высоких концентрациях для достижения идеального пластифицирующего эффекта.

Температура плавления	−50 ° С
Точка кипения	250–257 ° C при 0.5 кПа

Приложения DIDP

DIDP широко используется в составах проводов и кабелей, а также для производства внутренней отделки автомобилей.
Покрытия для мебели, кухонной посуды, фармацевтических таблеток, пищевых оберток и многих других предметов состоят из пластификаторов DIDP.

DBP — Дибутилфталат

Дибутилфталат (DBP, формула: C ₁₆ H ₂₂ O ₄) получают из н-бутанола и изобутанола, соответственно, которые являются побочными продуктами при производстве 2-этилгексанола.На вид он от бесцветного до бледно-желтого.

Структура ДАД

Основные ограничения ДАД

Низкая молекулярная масса делает их слишком летучими для большинства применений
Было обнаружено, что герметики для окон из ПВХ, используемые в качестве сельскохозяйственных пленок, выделяют пары ДБФ, которые вредны для некоторых видов тепличных культур.

Температура плавления	−35 ° С (−31 ° F, 238 К)
Точка кипения	340 ° С (644 ° F, 613 К)
Температура вспышки	157 ° C (закрытая чашка)

Приложения DBP

ДАД обычно используется в смесях с другими пластификаторами в качестве усилителя растворимости в гибких ПВХ-компаундах, которые имеют низкую требования к температуре обработки.

Пластификаторы терефталатные

Сложные эфиры терефталата, особенно ди-2-этилгексилтерефталат , являются наиболее популярными заменителями для DEHP . Их низкая стоимость и долгая история в качестве коммерческих пластификаторов — их самые привлекательные особенности.

В таблице ниже упомянуты некоторые преимущества пластификаторов терефталата.

Стоимость	Низкий
Совместимость с полимером ПВХ	Ярмарка
Атмосферостойкость вне помещений	Ярмарка
Гибкость при низких температурах	Хорошо
Растворимость пластификатора	От удовлетворительного к хорошему
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	Ярмарка
Низкая вязкость пластизоля	Хорошо
Устойчивость к экстракции растворителем	Плохо
Устойчивость к гидролизу	Ярмарка

Диалкилтерефталаты с боковыми цепями, содержащими более 8 атомов углерода , имеют ограниченную совместимость с ПВХ .

Диалкилтерефталаты, в которых боковые цепи содержат на менее 8 атомов углерода , имеют проблем с летучестью .

Другие фталатные пластификаторы

Обратите внимание, что изоалкилфталаты (например, DIOP, DIUP, DTDP) не имеют метильного ответвления на предпоследнем атоме углерода алкильной цепи. Для алкильных групп, содержащих 6 или более атомов углерода, префикс «изо» по соглашению просто означает «разветвленный».

См. Структуры в следующей таблице.

Пластификатор	Структура	Дополнительная информация
Бутилбензилфталат Температура плавления: −35 ° C (−31 ° F, 238 K) BP: 370 ° C (698 ° F, 643 K)	C ₁₉ H ₂₀ O ₄	Это сложный эфир фталевой кислоты, бензилового спирта и н-бутанола.Этот фталат часто используется в качестве пластификатора для пенопласта, которые часто используются в качестве виниловых напольных покрытий / плитки и в автомобильной промышленности.
Диизогептилфталат (DIHP)	С ₂₂ В ₃₄ О ₄	Диизогептилфталат состоит из химических соединений, содержащих различные изогептиловые эфиры фталевой кислоты.
Дигексилфталат (DHP) Температура плавления: от -28 до -27 ° C BP: 350 ° C	C ₆ H ₄ (COOC ₆ H ₁₃) ₂	Алкильные боковые цепи могут содержать некоторые разветвления
Диизооктилфталат (ДИОП) Точка плавления: от -28 до -27 ° C BP: 350 ° C	C ₂₄ H ₃₈ O ₄	Это прозрачная маслянистая жидкость со слабым запахом, более плотная и частично растворимая в воде.Его получают реакцией фталевого ангидрида с изооктанолом в присутствии кислотного катализатора.
Диизо-ундецилфталат (DIUP) Температура плавления: от -28 до -27 ° C BP: 350 ° C		DIUP представляет собой фталат с высоким молекулярным весом. Поскольку он энергонезависим, он широко используется для высокотемпературных применений, например, для изоляции термостойких кабелей. DIUP менее подвержен запотеванию, чем DEHP.
Диметилфталат (DMP) Температура плавления: 2 ° C (36 ° F, 275 K) BP: 283–284 ° C	С ₁₀ В ₁₀ О ₄	DMP представляет собой диметиловый эфир 1,2-бензолдикарбоновой кислоты.Это бесцветная жидкость с легким ароматным запахом.
Диизотридецилфталат (DTDP) Температура плавления: от -28 до -27 ° C BP: 350 ° C	C ₃₄ H ₅₈ O ₄	DTDP — диалкилфталат наивысшего веса, используемый в качестве пластификатора. Он широко использовался в качестве высокотемпературного пластификатора для ПВХ, пока не появились тримеллитаты. Для компаундирования с ПВХ требуются высокие температуры обработки.

Альтернативные пластификаторы

Выбор заменителя фталата (если таковой имеется) обычно основывается на нескольких критериях. К ним относятся:

Стоимость
Ожидаемые условия выдержки готового продукта в течение срока его службы. К ним относятся совместимость, устойчивость к атмосферным воздействиям на открытом воздухе, гибкость при низких температурах и т. Д.
Ограничения условий обработки, такие как низкие температуры обработки или высокие скорости обработки

Типы пластификаторов, которые можно использовать для решения этой проблемы:

Стоимость — Насыщенные кольцами фталаты, DOTP, некоторые производные растительного масла (например,грамм. ESBO)

Совместимость — Бензоаты / дибензоаты, сложные эфиры алкилсульфоновой кислоты, тримеллитаты

Устойчивость к атмосферным воздействиям на открытом воздухе — Тримеллитаты, сложные эфиры алкилсульфоновой кислоты (в зависимости от ожидаемого срока службы)

Гибкость при низких температурах — Сложные эфиры алифатических двухосновных кислот, некоторые производные растительных масел (например, сложные эфиры ацетилированных моноглицеридов, сложные моноэфиры жирных кислот)

Растворимость пластификатора — Бензоаты / дибензоаты, некоторые производные растительных масел (например,грамм. сложные эфиры ацетилированных моноглицеридов, моноэфиры жирных кислот), TXIB

Огнестойкость — Эфиры фосфорной кислоты (только)

Работа при высоких температурах — Тримеллитаты, некоторые производные растительного масла (например, см. Продукты Dow Ecolibrium)

Низкая вязкость пластизола — Эфиры бензоата (не дибензоаты), TXIB, сложные эфиры двухосновных алифатических кислот

Устойчивость к экстракции растворителем — Полиэфиры

Устойчивость к гидролизу — Сложные эфиры алкилсульфоновой кислоты

Подробнее об альтернативных пластификаторах:

Пластификаторы адипата

В применениях ПВХ адипаты обладают улучшенными низкотемпературными свойствами по сравнению с фталатами аналогичных длина алкильной цепи.

Полимерные пластификаторы (обычно изготавливаемые из двухосновных алифатических кислот, таких как адипиновая кислота и диолы) ценятся прежде всего за их постоянство. Эти пластификаторы обычно классифицируются как полиэфиры, а не адипаты. Многие из них обладают низкой растворимостью в отношении ПВХ и высокой вязкостью, что может затруднить переработку соединений ф-ПВХ. Многие из них обладают плохими низкотемпературными свойствами и могут быть чувствительны к влаге.

»Посмотреть все коммерчески доступные адипаты здесь

Преимущества адипатов

В таблице ниже описаны преимущества полимерных пластификаторов.

Стоимость	Умеренно высокий
Совместимость с полимером ПВХ	От удовлетворительного к хорошему
Атмосферостойкость вне помещений	От умеренного к бедному
Гибкость при низких температурах	Хорошо
Растворимость пластификатора	Ярмарка
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	От умеренного к бедному
Низкая вязкость пластизоля	Хорошо
Устойчивость к экстракции растворителем	От удовлетворительного к хорошему
Устойчивость к гидролизу	Ярмарка

Ограничения по использованию пластификаторов адипата

Пластификаторы адипата более летучие, хуже плавятся и совместимы с ПВХ.
Дороже по сравнению с некоторыми другими альтернативными пластификаторами.
Обычно используется в смесях с высоким содержанием фталатов для обеспечения оптимальных пластифицирующих свойств.
Обладают более высокой скоростью миграции.

Бензоатные пластификаторы

Бензоатные и дибензоатные эфиры являются пластификаторами с высокой сольватирующей способностью для ПВХ. Из-за их высокой летучести монобензоаты обычно используются только в качестве добавок, повышающих растворимость или снижающих вязкость, в гибком ПВХ.Дибензоатные пластификаторы ценятся прежде всего за их высокую растворимость, но они защищают фталатный пластификатор низкотемпературными свойствами и характеристиками вязкости пластизоля. Бензоатные и дибензоатные пластификаторы часто используются в смесях с другими пластификаторами.

Некоторые общие преимущества и ограничения эфиров бензоата / дибензоата можно найти в таблице ниже.

Стоимость	Умеренная
Совместимость с полимером ПВХ	Хорошо
Атмосферостойкость вне помещений	От плохого к хорошему
Гибкость при низких температурах	От плохого к хорошему
Растворимость пластификатора	Отлично
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Плохо
Низкая вязкость пластизоля	От плохого к хорошему
Устойчивость к экстракции растворителем	От плохого к удовлетворительному
Устойчивость к гидролизу	Ярмарка

Бензоатные пластификаторы Характеристики

Бензоаты также действуют как технологические добавки
Дисплей отличная устойчивость к пятнам
Хорошая стойкость к извлечению масла
Высокая сольватирующая способность и низкий молекулярный вес дают этим пластификаторам преимущества при переработке за счет снижения рабочих температур
Некоторые обладают хорошей устойчивостью к УФ-излучению

Ограничения по использованию бензоатных пластификаторов

Бензоаты по своей природе очень летучие
Множество уникальных химикатов с разными характеристиками
Дибензоаты обладают пониженной низкотемпературной гибкостью
Дибензоаты могут иметь плохую текучесть пластизоля

Применение пластификаторов бензоата

Бензоаты обладают оптимальными характеристиками в ПВХ и других термопластичных полимерах
Во многих областях применения бензоаты используются в составе смеси пластификаторов, чтобы уменьшить проблемы, возникающие при переработке.
Бензоаты (особенно дибензоаты) используются в некоторых гибких полах из ПВХ (упругие полы).

Пластификаторы тримеллитатные

Тримеллитовый ангидрид (ТМА) представляет собой трикарбоновую кислоту, аналогичную структуре фталевого ангидрида или кислоты.

Сложные эфиры тримеллитата используются в первую очередь из-за их низкой летучести и высокой стойкости. Коммерческий тримеллитный ангидрид (исходный материал для производства тримеллитата) обычно содержит очень небольшое количество фталевого ангидрида, поэтому, строго говоря, пластификаторы тримеллитата часто не являются «альтернативой фталату».

В таблице ниже указаны некоторые преимущества этих пластификаторов.

Стоимость	Умеренно высокий
Совместимость с полимером ПВХ	Хорошо
Атмосферостойкость вне помещений	От удовлетворительного к хорошему
Гибкость при низких температурах	От удовлетворительного к хорошему
Растворимость пластификатора	Ярмарка
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	Отлично
Низкая вязкость пластизоля	Плохо
Устойчивость к экстракции растворителем	Ярмарка
Устойчивость к гидролизу	Ярмарка

Преимущества и ограничения тримеллитатных пластификаторов

Пластификаторы тримеллитат имеют более низкую летучесть, лучшую устойчивость к извлечению и хорошую технологичность по сравнению с фталатами.

Тримеллитаты нельзя отнести к пластификаторам, не содержащим фталатов, поскольку в них были обнаружены следы фталатов.

Применение тримеллитатов

Тримеллитаты используются в составах ПВХ , таких как изоляция проводов, выдерживающая высокие температуры, прокладки и некоторые детали для салонов автомобилей.

Цитратные пластификаторы

Цитратные эфиры используются во многих игрушках из ф-ПВХ. Их ценят, потому что они являются «натуральными» продуктами, которые могут иметь высокое содержание биологических веществ (в зависимости от того, как они сделаны) и обладают низкой токсичностью.Некоторые типичные свойства цитратов указаны в таблице ниже.

Стоимость	Высокая
Совместимость с полимером ПВХ	Ярмарка
Атмосферостойкость вне помещений	От умеренного к бедному
Гибкость при низких температурах	От удовлетворительного к хорошему
Растворимость пластификатора	Ярмарка
Биологическое содержание	от нуля до высокого
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	От плохого к удовлетворительному
Низкая вязкость пластизоля	От плохого к удовлетворительному
Устойчивость к экстракции растворителем	Ярмарка
Устойчивость к гидролизу	От плохого к удовлетворительному

Цитратные пластификаторы Преимущества

Сложные эфиры / цитраты лимонной кислоты имеют некоторые прямые зазоры с пищевыми добавками, а также косвенные зазоры в ПВХ Они обеспечивают хорошую производительность и отличную гибкость при низких температурах.
Обеспечивает хорошую тепло- и светостойкость
Они могут быть частично на биологической основе
Эфиры лимонной кислоты нетоксичны и одобрены FDA для использования в устройствах, контактирующих с пищевыми продуктами

Основные ограничения

Цитратные пластификаторы очень летучие и значительная их часть теряется из-за этого свойства
Цитраты не обладают стойкостью и поэтому не используются в упругих устройствах, таких как кабели, полы или кровля
Увеличивает запотевание при нанесении пленки

Применение цитратных пластификаторов

Цитраты / сложные эфиры лимонной кислоты используются для пластификации виниловых смол в игрушках, медицинских устройствах и пустышках для младенцев
Будучи одобренным FDA, цитраты находят применение в пленках для упаковки пищевых продуктов
Они также используются в фармацевтических препаратах
Цитраты совместимы с такими полимерами, как ПВХ, ПВС, ПВБ, полипропилен
Сложные эфиры лимонной кислоты также используются в качестве ингибиторов пенообразования

Пластификаторы прочие

Фосфаты

Пластификаторы на основе эфиров фосфорной кислоты используются в основном для придания огнестойкости ф-ПВХ.

Некоторые фосфатные пластификаторы также используются для улучшения устойчивости ПВХ-компаундов к УФ-излучению (атмосферостойкость вне помещений). Обычно они не используются в качестве первичных пластификаторов для ПВХ.

Стоимость	Высокая
Совместимость с полимером ПВХ	Хорошо
Атмосферостойкость вне помещений	От удовлетворительного к хорошему
Гибкость при низких температурах	От плохого к удовлетворительному
Растворимость пластификатора	Хорошо
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Хорошо
Высокотемпературный режим	Ярмарка
Низкая вязкость пластизоля	Хорошо
Устойчивость к экстракции растворителем	Плохо
Устойчивость к гидролизу	Ярмарка

Триарил и алкилдиарилфосфаты являются наиболее важной категорией огнестойких фосфатных пластификаторов, используемых с ПВХ, в частности, для обеспечения огнестойкости и / или низкого образования дыма. Фосфаты являются первичными пластификаторами для ПВХ и могут использоваться в качестве единственных пластификаторов или в составе оптимизированной по стоимости смеси.

Триарилфосфаты обладают отличной огнестойкостью и низкой летучестью; однако они обладают меньшей гибкостью при низких температурах. Сложные эфиры алкилдиарилфосфата обладают хорошей низкотемпературной гибкостью, но более летучие и обладают более низкой огнестойкостью, чем триариловые эфиры. Обычно ограничиваются применениями, требующими улучшенных характеристик пламени и дыма, некоторые фосфаты были одобрены в правилах для пищевых продуктов и медицинских устройств.

Парафины хлорированные

Хлорированные парафины получаются хлорированием углеводородов и состоят из 30-70% хлора. Они обладают низкой летучестью и действуют как антипирены из-за присутствия хлора.

Хлорированные парафины обладают высокой химической стабильностью и влагостойкостью, но термически нестабильны, что ограничивает их применение при температурах обработки в пределах 175 ° C. Следовательно, для более высоких температур обработки требуется добавление других стабилизаторов.Известно, что чем выше содержание хлора, тем слабее пластифицирующий эффект хлорированных парафинов для ПВХ.

Варианты насыщенных колец сложных эфиров фталата (например, DINCH)

Пластификаторы, такие как DINCH (диизонониловый эфир циклогексан-1,2-диокислоты), ценятся как фталатные аналоги без (доказанных) вредных воздействий на здоровье человека. Они имеют относительно низкую сольватирующую способность для ПВХ, а совместимость с ПВХ является защитной по сравнению с их фталатными аналогами. Диалкилфталаты с более высокой молекулярной массой становятся все более несовместимыми с ПВХ.

Стоимость	Умеренная
Совместимость с полимером ПВХ	Ярмарка
Атмосферостойкость вне помещений	Ярмарка
Гибкость при низких температурах	Хорошо
Растворимость пластификатора	Ярмарка
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	Плохо
Низкая вязкость пластизоля	Хорошо
Устойчивость к экстракции растворителем	Плохо
Устойчивость к гидролизу	Ярмарка

Сложные эфиры алкилсульфоновой кислоты

Сложные эфиры алкилсульфоновой кислоты ценятся за их химическую стойкость, особенно стойкость к гидролизу.

Они продвигаются как пластификаторы общего назначения. Производителей этой продукции сравнительно немного.

Стоимость	Умеренная
Совместимость с полимером ПВХ	Хорошо
Атмосферостойкость вне помещений	Хорошо
Гибкость при низких температурах	Ярмарка
Растворимость пластификатора	Хорошо
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	Ярмарка (как DEHP)
Низкая вязкость пластизоля	Хорошо
Устойчивость к экстракции растворителем	Плохо
Устойчивость к гидролизу	Хорошо

Сложные эфиры алифатической двухосновной кислоты

Сложные эфиры алифатической двухосновной кислоты используются в первую очередь из-за хороших низкотемпературных свойств, которые они придают гибким ПВХ-соединениям.

Они являются очень эффективными пластификаторами, а многие из них — эффективными депрессантами вязкости пластизоля. Некоторые могут содержать биологические материалы. Недостатками являются их относительно плохая совместимость с ПВХ и относительно низкая сольватирующая способность.

Стоимость	Умеренная
Совместимость с полимером ПВХ	Ярмарка
Атмосферостойкость вне помещений	От плохого к удовлетворительному
Гибкость при низких температурах	Отлично
Растворимость пластификатора	Ярмарка
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	Плохо
Низкая вязкость пластизоля	Отлично
Устойчивость к экстракции растворителем	Плохо
Устойчивость к гидролизу	Ярмарка

Эфиры полиолкарбоновой кислоты

Стоимость	Умеренно высокий
Совместимость с полимером ПВХ	Хорошо
Гибкость при низких температурах	Хорошо
Растворимость пластификатора	Хорошо
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	От удовлетворительного к хорошему
Низкая вязкость пластизоля	От среднего к плохому
Устойчивость к экстракции растворителем	Плохо

Полимерные пластификаторы

Полимерные пластификаторы (обычно изготовленные из алифатических двухосновных кислот, таких как адипиновая кислота и диолы) ценятся прежде всего за их постоянство.

Многие из них обладают низкой растворимостью в отношении ПВХ и высокой вязкостью, что может затруднить переработку соединений ф-ПВХ. Многие из них обладают плохими низкотемпературными свойствами и могут быть чувствительны к влаге.

Стоимость	Высокая
Совместимость с полимером ПВХ	Хорошо
Атмосферостойкость вне помещений	От среднего к плохому
Гибкость при низких температурах	От среднего к плохому
Растворимость пластификатора	Ярмарка
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	От удовлетворительного к хорошему
Низкая вязкость пластизоля	Плохо
Устойчивость к экстракции растворителем	От удовлетворительного к хорошему
Устойчивость к гидролизу	От удовлетворительного к хорошему

Эпоксидные смолы

С химической точки зрения эпоксидные пластификаторы представляют собой сложные эфиры, которые содержат одну или несколько эпоксидированных двойных связей.

Примеры включают эпоксидированное соевое масло (ESBO) и эпоксидированное льняное масло (ELO) . Окисление олефиновой двойной связи до оксирановой структуры приводит к образованию эпоксидных групп. Наличие эпоксидной группы помогает этим пластификаторам улучшать термостойкость изготавливаемых изделий из ПВХ. При более высоких концентрациях эпоксидные пластификаторы иногда несовместимы с ПВХ.

Прочие алифатические эфиры двухосновных кислот

В этой категории наиболее часто применяемыми пластификаторами являются ди-2-этилгексилсебацинат (DOS), ди-2-этилгексилазелат (DOZ) и диизодецилсебацинат (DIDS).По сравнению с адипатами эти пластификаторы обладают превосходными низкотемпературными характеристиками, и их использование ограничено применениями, требующими чрезвычайно низкой температурной гибкости. Как и адипаты, они имеют ограниченную совместимость с ПВХ.

Пластификаторы на биологической основе

В рамках перехода на экологически чистые ингредиенты, пластификаторы на биологической основе продолжают приобретать все большее значение.

Будучи биоосновными, они предлагают двойное преимущество, будучи альтернативой фталату, а также снижают нашу зависимость от сырья на основе ископаемого топлива.Обычное сырье для этого класса пластификаторов упоминается ниже.
Как следует из названия, пластификаторы на биологической основе в основном основаны на:

Эпоксидированное соевое масло (ESBO)
Масло льняное эпоксидированное (ELO)
Касторовое масло
Пальмовое масло
Масла растительные прочие
Крахмалы
Сахара (включая сложные эфиры изосорбидов)
другие

Есть еще несколько пластификаторов на основе изосорбидов и алкановых кислот из возобновляемых источников. Изосорбидные диэфиры являются нетоксичной альтернативой фталатам и обладают многообещающими свойствами для ПВХ.

Пластификаторы на биологической основе, полученные из природных / возобновляемых источников, иногда легко допускаются для использования в контакте с пищевыми продуктами и в медицине. Пластификаторы этой категории могут быть легко включены в игрушки и продукты для ухода за зубами для младенцев. Некоторые из них также нашли применение в изоляции и оболочке проводов, в бытовых и потребительских товарах, в напольных покрытиях, подложках для ковровых покрытий и в других конечных применениях в строительстве.

Ниже приведены преимущества производных растительного масла — эпоксидов.

Стоимость	От умеренного до очень высокого
Совместимость с полимером ПВХ	От удовлетворительного к хорошему
Атмосферостойкость вне помещений	Ярмарка
Гибкость при низких температурах	От плохого (сложные эфиры триглицеридов жирных кислот) до хорошего
Растворимость пластификатора	От плохого (сложные эфиры триглицеридов жирных кислот) до хорошего
Биологическое содержание	Обычно высокая
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	Хорошо (триглицериды)
Низкая вязкость пластизоля	От низкого (сложные эфиры тригликлидов) до хорошего
Устойчивость к экстракции растворителем	Плохо
Устойчивость к гидролизу	Ярмарка

Производные растительного масла являются наиболее широко используемыми пластификаторами природного типа. Продукты, состоящие из эфиров триглицеридов и ненасыщенных жирных кислот (например, соевого масла, льняного масла), в которых двойные связи в остатках жирных кислот обычно эпоксидированы, в течение десятилетий были коммерческими продуктами.

К недостаткам относятся:

Низкая сольватирующая способность
высокой вязкости и
Плохие низкотемпературные свойства

Другие производные растительного масла (например, сложные моноэфиры, полученные из жирных кислот, полученных из растительного масла, или ацетилированные моноглицериды, полученные из растительных масел), могут иметь лучшую растворимость, совместимость и низкотемпературные свойства, но могут иметь высокую летучесть.Обратите внимание, что существует много видов производных растительных масел, которые используются в качестве пластификаторов.

Выбор пластификаторов и нормативные обновления

При выборе пластификатора общего назначения для ПВХ необходимо проверить следующие основные атрибуты:

Нормативный допуск — безопасен для использования и безопасен в использовании
Хорошая совместимость
Рентабельность
Устойчив к ультрафиолетовому излучению
Длительный срок службы и благоприятная для окружающей среды LCA
Термостойкость с высокой продолжительностью

Регулирование является важным фактором принятия решений при выборе пластификаторов

В последние годы было много дискуссий о фталатных пластификаторах. Но на самом деле не все фталаты запрещены.

Например, ни в США (федеральное законодательство и законодательство штатов), ни в ЕС использование всех фталатных пластификаторов специально не запрещено в любом продукте из пластифицированного ПВХ.

Мы уже обсуждали недавний нормативный статус в отношении фталатных пластификаторов в изделиях для ухода за детьми … читать здесь

Существуют также федеральные правила (не законы) для пластификаторов, используемых в устройствах, контактирующих с пищевыми продуктами, и в медицинских устройствах:

Только определенные пластификаторы предварительно одобрены Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов для использования в гибких изделиях из ПВХ, используемых в различных областях, связанных с пищевыми продуктами (см. Свод федеральных правил USFDA, раздел 21, часть 177, Непрямые пищевые добавки — полимеры)
Аналогичным образом, гибкие медицинские изделия из ПВХ могут (и часто содержат) содержать фталатные пластификаторы (гибкий ПВХ I. V. трубки, пакеты для крови и смотровые перчатки чаще всего содержат DEHP), если готовый продукт соответствует требованиям сертификации

Заявка 65 Калифорнии внесена в список

На уровне штата некоторые фталатные пластификаторы перечислены в Положении 65 Калифорнии. Этот список означает, что химическое вещество «в штате Калифорния известно как вызывающее рак, врожденные дефекты или нарушение репродуктивной функции». Он не запрещает использование перечисленных химических веществ или предметов, содержащих это химическое вещество, в штате Калифорния и не обязательно устанавливает требования к маркировке предметов, содержащих химические вещества, перечисленные в Предложении 65.

Если можно продемонстрировать, что гибкий ПВХ-продукт, содержащий (перечислено в Предложении 65) пластификатор ДЭГФ, например, не может подвергать потребителя воздействию ДЭГФ, превышающего максимально допустимый суточный предел (установленный штатом Калифорния), маркировка не требуется. В Калифорнии.

Пластификаторы в Европе

В ЕС существует более систематический подход к химическому регулированию. Согласно протоколу REACH для оценки химических веществ, используемых в торговле, некоторые фталаты (включая ДЭГФ, наиболее широко используемый пластификатор в мире) были фактически запрещены к производству, импорту и использованию в ЕС.Некоторые другие фталаты с большим объемом, включая DINP и DIDP, были полностью одобрены для использования во всех их текущих применениях.

Регуляторный статус пластификаторов
Источник: ExxonMobil
(Нажмите на изображение, чтобы увеличить)

Типы, использование, классификация, выбор и регулирование

TAGS : ПВХ, пластификаторы и экологичность

Гибкость
Расширяемость и,
Технологичность

Использование пластификаторов

Непластифицированный ПВХ (или жесткий ПВХ) используется в таких приложениях, как трубы, сайдинг и оконные профили.
Пластифицированный ПВХ (или гибкий ПВХ) находит применение в автомобильной внутренней отделке, кабелях, пленках ПВХ, полах, кровлях и покрытиях стен и т. Д.

»Посетите раздел выбора полимерных добавок для всех марок пластификаторов!

Продолжайте читать или щелкните конкретную тему, чтобы узнать больше о:

Методы пластификации

Существует два основных метода пластификации:

Внутренняя пластификация
Полимер может быть пластифицирован изнутри путем химической модификации полимера или мономера, что увеличивает гибкость.Он включает сополимеризацию мономеров желаемого полимера (имеющего высокую Tg) и пластификатора (имеющего низкую Tg), так что пластификатор является неотъемлемой частью полимерной цепи. Наиболее широко применяемыми мономерами-пластификаторами для внутренних целей являются:
- Винилацетат
- Винилиденхлорид
Но этот метод ограничен: каждый сополимер подходит только для определенных требований гибкости

Кроме того, сложность реакции может привести к увеличению времени реакции и увеличению затрат.Внутренне пластифицированные материалы демонстрируют температурную зависимость и нестабильность размеров при высоких температурах.

Внешняя пластификация
Это наиболее часто используемый метод пластификации, потому что недорогие жидкие пластификаторы дают разработчикам рецептур свободу действий при разработке рецептур для ряда продуктов (от полужестких до очень гибких в зависимости от количества). Наиболее широко используемые внешние пластификаторы включают сложные эфиры, образующиеся в результате реакции кислот или ангидридов кислот со спиртами.Существует две основные группы внешних пластификаторов:
- Первичный пластификатор усиливает удлинение, мягкость и гибкость полимера. Они хорошо совместимы с полимерами и могут добавляться в больших количествах. Например: до 50% виниловых перчаток состоит из пластификаторов, которые делают ПВХ гибким и достаточно мягким для ношения.
- Вторичный пластификатор — это тот, который обычно не может использоваться в качестве единственного пластификатора в пластифицированном полимере.Вторичные пластификаторы могут иметь ограниченную совместимость с полимером и / или высокую летучесть. Они могут содержать или не содержать функциональные группы, которые позволяют им сольватировать полимер при температурах обработки. Вторичные пластификаторы используются по-разному:
  - Снижение затрат
  - Снижение вязкости
  - Повышение платежеспособности
  - Увеличение смазывающей способности поверхности и
  - Улучшение свойств при низких температурах
- Наполнители — это подмножество вторичных пластификаторов.Они обычно используются с первичными пластификаторами для снижения затрат на гибкий ПВХ общего назначения. В основном это недорогие масла, имеющие ограниченную совместимость с ПВХ. Их добавляют для снижения стоимости и в некоторых случаях для повышения огнестойкости. Примеры наполнителей включают нафтеновые углеводороды, алифатические углеводороды, хлорированных парафинов, (огнестойкость) и другие.

Прочтите и узнайте больше о :

Обработка пластификаторами

Суспензионный ПВХ (S-PVC).

Обычный метод производства ПВХ:

ПВХ, полученный в виде частиц размером 50-200 микрон
Более низкая стоимость гибкой формулы ПВХ
Полученные частицы ПВХ смешиваются с пластификаторами и могут быть экструдированы в гранулы, которые в дальнейшем используются для обработки посредством экструзии, каландрирования, литья под давлением…
Технологическое оборудование обычно очень дорогое

Пластификатор, смешанный со смолой
Пластификатор проникает в частицы смолы и набухает
Полярные группы в смоле ПВХ освобождены друг от друга
Полярные группы пластификатора взаимодействуют с полярными группами в цепи ПВХ
Структура ПВХ восстанавливается После охлаждения с полным удержанием пластификатора

Потеря пластификатора \ Экссудация пластификатора

Несовместимость полимера и пластификатора может вызвать экссудацию.

Потеря пластификатора может привести к снижению гибкости, охрупчиванию и растрескиванию.

Классификация пластификаторов

Среди них наиболее часто используются:

Сложные эфиры фталевой кислоты — Их получают путем этерификации фталевого ангидрида или фталевой кислоты, получаемых окислением ортоксилола или нафталина.Наиболее часто используемые фталатные пластификаторы включают:
1. DEHP: Ортофталат с низким молекулярным весом. По-прежнему самый широко используемый пластификатор для ПВХ в мире
2. DINP, DIDP: Ортофталаты с высоким молекулярным весом
Сложные эфиры алифатической двухосновной кислоты — К ним относятся такие химические вещества, как глутараты, адипаты, азелаты и себекаты. Они сделаны из алифатических двухосновных кислот, таких как адипиновая кислота и спирты.

Бензоатные эфиры — представляют собой продукты этерификации бензойной кислоты и отдельных спиртов или диолов.

Тримеллитатные эфиры — Их получают путем этерификации тримеллитового ангидрида (ТМА) и, как правило, спиртов C8 — C10

Полиэфиры — Они образуются в результате реакции многих комбинаций дикарбоновых кислот и дифункциональных спиртов.

Цитраты — Это тетраэфиры, образующиеся в результате реакции одного моля лимонной кислоты с тремя молями спирта. Отдельная гидроксильная группа лимонной кислоты ацетилирована.

Пластификаторы на биологической основе — Они на основе эпоксидированного соевого масла (ESBO), эпоксидированного льняного масла (ELO), касторового масла, пальмового масла, других растительных масел, крахмалов, сахаров и т. Д.

Прочие — Включает фосфаты, хлорированные парафины, сложные эфиры алкилсульфоновой кислоты и др.

При добавлении в полимер \ смолу эти пластификаторы обеспечивают следующие преимущества:

Они делают продукт более мягким, улучшают гибкость
Обработка становится возможной или проще
Пластифицированные изделия плохо ломаются при низких температурах

Применение пластификаторов

Более 90% пластификаторов, используемых в термопластичных полимерах, используются в ПВХ.

Основное конечное использование:

	Пленка и пленка Продукция из гибкой ПВХ пленки и листа включает кровельные мембраны, геомембраны, обивку, багаж, рекламные вывески, подкладки для бассейнов и прочее.
	Полы Гибкие полы из ПВХ включают эластичные листовые полы, композиционную виниловую плитку, роскошную виниловую плитку, ковровую плитку с виниловой основой.
	Провода и кабель Гибкий ПВХ — хороший электрический изолятор с хорошей технологичностью и полезным диапазоном рабочих температур, следовательно, это идеальный материал для электрических применений, таких как изоляция и оболочка для электрических проводов, изоляция для волоконно-оптических кабелей.
	Ткани с покрытием Ткани с синтетическим покрытием из ПВХ обладают устойчивостью к атмосферным воздействиям, отличной прочностью и долговечностью.Используется в отраслях, которые поддерживают архитектуру, образ жизни, спорт, рекламу, оборону, горнодобывающую промышленность, пищевую промышленность и сельское хозяйство, автомобили и транспорт. Ассортимент продукции включает брезент, палатки, уличную мебель и др.

Другие области применения гибкого ПВХ:

Товары народного потребления — Одежда, обувь, упаковка
Медицинские — Пакеты для крови, трубки для внутривенных вливаний, конструкции для сдерживания биологической опасности, другие медицинские устройства
Non-PVC — Небольшие количества пластификаторов типа PVC используются в других полимерах, включая акрил, полиуретаны, полистирол

Гибкие кровельные мембраны из ПВХ
Геомембраны
Изоляция проводов и кабелей

Фталатные пластификаторы и действующие правила

Фталаты обычно получают этерификацией фталевого ангидрида, полученного окислением ортоксилола.

Преимущества и ограничения фталатных пластификаторов

Льготы

Ограничения

Это традиционный выбор, поскольку они устойчивы к экстракции, испарению и миграции
Фталаты обладают прочностью, гибкостью, атмосферостойкостью и способны выдерживать высокие температуры.
Фталаты экономичны по сравнению с другими пластификаторами

В полимерах, таких как ПВХ, фталаты не связываются химически и не выщелачиваются из пластмасс, что приводит к их попаданию в окружающую среду
Некоторые фталатные пластификаторы могут представлять серьезную опасность для здоровья, поскольку являются канцерогенами и / или токсинами, вызывающими развитие.
Некоторые фталаты могут накапливаться в организме человека в незначительных количествах

Применение фталатных пластификаторов

Стоимость: Фталаты, которые использовались в качестве пластификаторов ПВХ с первых дней производства гибкого ПВХ, являются недорогими и эффективными.Обвал цен на нефть, начавшийся в 2015 году, еще больше снизил цены на нефтепродукты, в том числе фталатные эфиры. На некоторые заменители фталата, особенно на продукты на основе биологических продуктов, за этот период времени выросли цены на сырье, что привело к увеличению уже существующей разницы в стоимости.

Производительность: Некоторые из (в настоящее время) наиболее широко используемых продуктов для замены фталата имеют ограничения технологичности и долговечности.

Поставка: Мировой рынок пластификаторов достаточно велик , более 7 миллионов тонн в год. Производственных мощностей для производства таких объемов заменителей фталата пока недостаточно.
1. В электротехнике и электронике ПВХ, пластифицированный фталатом, используется для изоляции проводов и кабелей.
2. Фталатные пластификаторы широко используются в строительных материалах на основе винила, таких как полы и настенные покрытия, чтобы придать им гибкость и долговечность.

Положения о фталатных пластификаторах

2001-2006 — DINP и DIDP безопасны для использования в текущих приложениях — Отчет ECPI

2012 — Оценка рисков в Австралии подтверждает безопасность DIDP и DINP для игрушек — Отчет NICNAS

В настоящее время в Австралии нет ограничений на использование DINP в игрушках и предметах ухода за детьми.

2013 — EC подтверждает безопасное использование DINP и DIDP во всех текущих потребительских приложениях. — EC Report

2014 — US CHAP снял запрет на DIDP, DNOP и запреты> 0,1% уровня DINP в товарах по уходу за детьми — Отчет CPSC

Три типа фталатов (DEHP, DBP, BBP) навсегда запрещены в любых количествах, превышающих 0,1%, в детских игрушках и некоторых предметах ухода за детьми.
Три дополнительных типа фталатов (DINP, DIDP, DNOP) были временно запрещены в любом количестве, превышающем 0.1%.

CHAP представил свой отчет и рекомендовал следующие действия:

Постоянный запрет на DBP, BBP и DEHP остается без изменений; Кроме того, DIBP, DPENP, DHEXP и DCHP на уровнях более 0,1% должны быть добавлены к существующему постоянно запрещенному списку
Временный запрет на ДИНФ на уровне более 0,1% в отношении детских игрушек и предметов ухода за детьми должен стать постоянным
Действующие запреты на ДНОП и ДИДП отменены
Использование DIOP на временной основе до тех пор, пока не будет доступно достаточно данных, чтобы определить, необходимо ли постоянное ограничение
В настоящее время никаких действий в отношении DMP, DEP и DPHP не предпринимается, но он побудил соответствующие агентства собрать «необходимые данные о воздействии и опасностях для оценки общего воздействия альтернатив фталату и оценки потенциальных рисков для здоровья». ”

2017 — Предложение Датского EPA по DINP

2018 — ECHA RAC пришел к выводу, что DINP не требует классификации — ECHA News

Узнайте больше о фталатных пластификаторах в деталях:

DEHP — Диэтилгексилфталат

Структура DEHP

Преимущества DEHP

Он обеспечивает хорошее гелеобразование, удовлетворительные электрические свойства и помогает производить высокоэластичные соединения с приемлемой хладостойкостью.
Он показывает довольно хорошую гибкость при низких температурах и некоторую устойчивость к высоким температурам.

Ограничения DEHP

DEHP внесен в список МАИР как канцероген для человека
ДЭГФ использовался как имитатор гормонов и токсин, вызываемый развитием, в некоторых исследованиях
В ЕС DEHP считается SVHC (вещество, вызывающее очень большую озабоченность) в соответствии с законодательством REACH и не может использоваться в большинстве продуктов.
Легко экстрагируется в неполярные растворители (масла и жиры в пищевых продуктах, упакованных в ПВХ).Поэтому Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) разрешает использование упаковки, содержащей ДЭГФ, только для пищевых продуктов, которые преимущественно состоят из воды.

Приложения DEHP

Промышленные изделия из ПВХ, сополимеров винилхлорида и винилацетата
Медицинские устройства, такие как катетеры, трубки и т. Д.
При разработке различных рецептур от стекловидных композиций до мягких и очень гибких материалов
Использование сокращается из-за опасений по поводу его воздействия на здоровье человека, но ДЭГФ по-прежнему является наиболее широко используемым пластификатором в мире.

Температура плавления	−50 ° С
Точка кипения	250 — 257 ° C при 0.5 кПа

DEHP Замена

Стоимость	Низкий
Совместимость с полимером ПВХ	Ярмарка
Атмосферостойкость вне помещений	Ярмарка
Гибкость при низких температурах	Хорошо
Растворимость пластификатора	От удовлетворительного к хорошему
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	Ярмарка
Низкая вязкость пластизоля	Хорошо
Устойчивость к экстракции растворителем	Плохо
Устойчивость к гидролизу	Ярмарка

Выбор

DINP- диизононилфталат

Структура DINP

Преимущества DINP

Обеспечивает гибкость и долговечность виниловых изделий
Хорошая производительность при низких и высоких температурах
Менее летучий, чем DEHP
Хорошая платежеспособность обеспечивает хорошие характеристики переработки гибкого ПВХ

Приложения DINP

Широко применяется как внутри, так и снаружи помещений.Поскольку он менее летуч, он эффективен в приложениях, где продукты подвергаются относительно высоким температурам и нуждаются в большей устойчивости к разрушению.
DINP помогает изделиям из винила противостоять многим погодным условиям, делает их водонепроницаемыми и обеспечивает высокую теплоизоляцию и долговечность.
DINP комбинируется с порошком ПВХ производителями напольных покрытий для производства мягких и гибких готовых изделий.

Температура плавления	-43 ° С (-45 ° F, 230 К)
Точка кипения	244-252 ° С при 0.7 кПа
Температура вспышки	221 ° C (к.к.)

DIDP — диизодецилфталат

Диизодецилфталат (DIDP, формула: C ₂₈ H ₄₆ O ₄) представляет собой ортофталат с высоким молекулярным весом. Это смесь соединений, полученных в результате этерификации фталевой кислоты и изомерных дециловых спиртов. Это прозрачная жидкость без цвета и запаха. Он растворим в большинстве органических растворителей, но не растворим в воде.

Структура ДИДП

Льготы DIDP

Повышает гибкость пластикового / пластикового покрытия
Более долговечный (менее летучий, менее экстрагируемый водой), чем DINP
Его хорошая термостойкость и электрическая изоляция делают его предпочтительным выбором для термостойких электрических шнуров, салонов автомобилей и полов из ПВХ.

Ограничения DIDP

Разветвленная структура алкильной цепи DIDP делает его восприимчивым к окислению при более высоких температурах, что может привести к разложению ПВХ
Он имеет более низкую пластифицирующую способность, чем ДОФ, и его необходимо использовать в более высоких концентрациях для достижения идеального пластифицирующего эффекта.

Температура плавления	−50 ° С
Точка кипения	250–257 ° C при 0.5 кПа

Приложения DIDP

DIDP широко используется в составах проводов и кабелей, а также для производства внутренней отделки автомобилей.
Покрытия для мебели, кухонной посуды, фармацевтических таблеток, пищевых оберток и многих других предметов состоят из пластификаторов DIDP.

DBP — Дибутилфталат

Структура ДАД

Основные ограничения ДАД

Низкая молекулярная масса делает их слишком летучими для большинства применений
Было обнаружено, что герметики для окон из ПВХ, используемые в качестве сельскохозяйственных пленок, выделяют пары ДБФ, которые вредны для некоторых видов тепличных культур.

Температура плавления	−35 ° С (−31 ° F, 238 К)
Точка кипения	340 ° С (644 ° F, 613 К)
Температура вспышки	157 ° C (закрытая чашка)

Приложения DBP

Пластификаторы терефталатные

В таблице ниже упомянуты некоторые преимущества пластификаторов терефталата.

Стоимость	Низкий
Совместимость с полимером ПВХ	Ярмарка
Атмосферостойкость вне помещений	Ярмарка
Гибкость при низких температурах	Хорошо
Растворимость пластификатора	От удовлетворительного к хорошему
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	Ярмарка
Низкая вязкость пластизоля	Хорошо
Устойчивость к экстракции растворителем	Плохо
Устойчивость к гидролизу	Ярмарка

Другие фталатные пластификаторы

См. Структуры в следующей таблице.

Пластификатор	Структура	Дополнительная информация
Бутилбензилфталат Температура плавления: −35 ° C (−31 ° F, 238 K) BP: 370 ° C (698 ° F, 643 K)	C ₁₉ H ₂₀ O ₄	Это сложный эфир фталевой кислоты, бензилового спирта и н-бутанола.Этот фталат часто используется в качестве пластификатора для пенопласта, которые часто используются в качестве виниловых напольных покрытий / плитки и в автомобильной промышленности.
Диизогептилфталат (DIHP)	С ₂₂ В ₃₄ О ₄	Диизогептилфталат состоит из химических соединений, содержащих различные изогептиловые эфиры фталевой кислоты.
Дигексилфталат (DHP) Температура плавления: от -28 до -27 ° C BP: 350 ° C	C ₆ H ₄ (COOC ₆ H ₁₃) ₂	Алкильные боковые цепи могут содержать некоторые разветвления
Диизооктилфталат (ДИОП) Точка плавления: от -28 до -27 ° C BP: 350 ° C	C ₂₄ H ₃₈ O ₄	Это прозрачная маслянистая жидкость со слабым запахом, более плотная и частично растворимая в воде.Его получают реакцией фталевого ангидрида с изооктанолом в присутствии кислотного катализатора.
Диизо-ундецилфталат (DIUP) Температура плавления: от -28 до -27 ° C BP: 350 ° C		DIUP представляет собой фталат с высоким молекулярным весом. Поскольку он энергонезависим, он широко используется для высокотемпературных применений, например, для изоляции термостойких кабелей. DIUP менее подвержен запотеванию, чем DEHP.
Диметилфталат (DMP) Температура плавления: 2 ° C (36 ° F, 275 K) BP: 283–284 ° C	С ₁₀ В ₁₀ О ₄	DMP представляет собой диметиловый эфир 1,2-бензолдикарбоновой кислоты.Это бесцветная жидкость с легким ароматным запахом.
Диизотридецилфталат (DTDP) Температура плавления: от -28 до -27 ° C BP: 350 ° C	C ₃₄ H ₅₈ O ₄	DTDP — диалкилфталат наивысшего веса, используемый в качестве пластификатора. Он широко использовался в качестве высокотемпературного пластификатора для ПВХ, пока не появились тримеллитаты. Для компаундирования с ПВХ требуются высокие температуры обработки.

Альтернативные пластификаторы

Стоимость
Ожидаемые условия выдержки готового продукта в течение срока его службы. К ним относятся совместимость, устойчивость к атмосферным воздействиям на открытом воздухе, гибкость при низких температурах и т. Д.
Ограничения условий обработки, такие как низкие температуры обработки или высокие скорости обработки

Типы пластификаторов, которые можно использовать для решения этой проблемы:

Стоимость — Насыщенные кольцами фталаты, DOTP, некоторые производные растительного масла (например,грамм. ESBO)

Совместимость — Бензоаты / дибензоаты, сложные эфиры алкилсульфоновой кислоты, тримеллитаты

Устойчивость к атмосферным воздействиям на открытом воздухе — Тримеллитаты, сложные эфиры алкилсульфоновой кислоты (в зависимости от ожидаемого срока службы)

Гибкость при низких температурах — Сложные эфиры алифатических двухосновных кислот, некоторые производные растительных масел (например, сложные эфиры ацетилированных моноглицеридов, сложные моноэфиры жирных кислот)

Растворимость пластификатора — Бензоаты / дибензоаты, некоторые производные растительных масел (например,грамм. сложные эфиры ацетилированных моноглицеридов, моноэфиры жирных кислот), TXIB

Огнестойкость — Эфиры фосфорной кислоты (только)

Работа при высоких температурах — Тримеллитаты, некоторые производные растительного масла (например, см. Продукты Dow Ecolibrium)

Низкая вязкость пластизола — Эфиры бензоата (не дибензоаты), TXIB, сложные эфиры двухосновных алифатических кислот

Устойчивость к экстракции растворителем — Полиэфиры

Устойчивость к гидролизу — Сложные эфиры алкилсульфоновой кислоты

Подробнее об альтернативных пластификаторах:

Пластификаторы адипата

»Посмотреть все коммерчески доступные адипаты здесь

Преимущества адипатов

В таблице ниже описаны преимущества полимерных пластификаторов.

Стоимость	Умеренно высокий
Совместимость с полимером ПВХ	От удовлетворительного к хорошему
Атмосферостойкость вне помещений	От умеренного к бедному
Гибкость при низких температурах	Хорошо
Растворимость пластификатора	Ярмарка
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	От умеренного к бедному
Низкая вязкость пластизоля	Хорошо
Устойчивость к экстракции растворителем	От удовлетворительного к хорошему
Устойчивость к гидролизу	Ярмарка

Ограничения по использованию пластификаторов адипата

Пластификаторы адипата более летучие, хуже плавятся и совместимы с ПВХ.
Дороже по сравнению с некоторыми другими альтернативными пластификаторами.
Обычно используется в смесях с высоким содержанием фталатов для обеспечения оптимальных пластифицирующих свойств.
Обладают более высокой скоростью миграции.

Бензоатные пластификаторы

Некоторые общие преимущества и ограничения эфиров бензоата / дибензоата можно найти в таблице ниже.

Стоимость	Умеренная
Совместимость с полимером ПВХ	Хорошо
Атмосферостойкость вне помещений	От плохого к хорошему
Гибкость при низких температурах	От плохого к хорошему
Растворимость пластификатора	Отлично
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Плохо
Низкая вязкость пластизоля	От плохого к хорошему
Устойчивость к экстракции растворителем	От плохого к удовлетворительному
Устойчивость к гидролизу	Ярмарка

Бензоатные пластификаторы Характеристики

Бензоаты также действуют как технологические добавки
Дисплей отличная устойчивость к пятнам
Хорошая стойкость к извлечению масла
Высокая сольватирующая способность и низкий молекулярный вес дают этим пластификаторам преимущества при переработке за счет снижения рабочих температур
Некоторые обладают хорошей устойчивостью к УФ-излучению

Ограничения по использованию бензоатных пластификаторов

Бензоаты по своей природе очень летучие
Множество уникальных химикатов с разными характеристиками
Дибензоаты обладают пониженной низкотемпературной гибкостью
Дибензоаты могут иметь плохую текучесть пластизоля

Применение пластификаторов бензоата

Бензоаты обладают оптимальными характеристиками в ПВХ и других термопластичных полимерах
Во многих областях применения бензоаты используются в составе смеси пластификаторов, чтобы уменьшить проблемы, возникающие при переработке.
Бензоаты (особенно дибензоаты) используются в некоторых гибких полах из ПВХ (упругие полы).

Пластификаторы тримеллитатные

В таблице ниже указаны некоторые преимущества этих пластификаторов.

Стоимость	Умеренно высокий
Совместимость с полимером ПВХ	Хорошо
Атмосферостойкость вне помещений	От удовлетворительного к хорошему
Гибкость при низких температурах	От удовлетворительного к хорошему
Растворимость пластификатора	Ярмарка
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	Отлично
Низкая вязкость пластизоля	Плохо
Устойчивость к экстракции растворителем	Ярмарка
Устойчивость к гидролизу	Ярмарка

Преимущества и ограничения тримеллитатных пластификаторов

Применение тримеллитатов

Цитратные пластификаторы

Стоимость	Высокая
Совместимость с полимером ПВХ	Ярмарка
Атмосферостойкость вне помещений	От умеренного к бедному
Гибкость при низких температурах	От удовлетворительного к хорошему
Растворимость пластификатора	Ярмарка
Биологическое содержание	от нуля до высокого
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	От плохого к удовлетворительному
Низкая вязкость пластизоля	От плохого к удовлетворительному
Устойчивость к экстракции растворителем	Ярмарка
Устойчивость к гидролизу	От плохого к удовлетворительному

Цитратные пластификаторы Преимущества

Сложные эфиры / цитраты лимонной кислоты имеют некоторые прямые зазоры с пищевыми добавками, а также косвенные зазоры в ПВХ Они обеспечивают хорошую производительность и отличную гибкость при низких температурах.
Обеспечивает хорошую тепло- и светостойкость
Они могут быть частично на биологической основе
Эфиры лимонной кислоты нетоксичны и одобрены FDA для использования в устройствах, контактирующих с пищевыми продуктами

Основные ограничения

Цитратные пластификаторы очень летучие и значительная их часть теряется из-за этого свойства
Цитраты не обладают стойкостью и поэтому не используются в упругих устройствах, таких как кабели, полы или кровля
Увеличивает запотевание при нанесении пленки

Применение цитратных пластификаторов

Цитраты / сложные эфиры лимонной кислоты используются для пластификации виниловых смол в игрушках, медицинских устройствах и пустышках для младенцев
Будучи одобренным FDA, цитраты находят применение в пленках для упаковки пищевых продуктов
Они также используются в фармацевтических препаратах
Цитраты совместимы с такими полимерами, как ПВХ, ПВС, ПВБ, полипропилен
Сложные эфиры лимонной кислоты также используются в качестве ингибиторов пенообразования

Пластификаторы прочие

Фосфаты

Пластификаторы на основе эфиров фосфорной кислоты используются в основном для придания огнестойкости ф-ПВХ.Некоторые фосфатные пластификаторы также используются для улучшения устойчивости ПВХ-компаундов к УФ-излучению (атмосферостойкость вне помещений). Обычно они не используются в качестве первичных пластификаторов для ПВХ.

Стоимость	Высокая
Совместимость с полимером ПВХ	Хорошо
Атмосферостойкость вне помещений	От удовлетворительного к хорошему
Гибкость при низких температурах	От плохого к удовлетворительному
Растворимость пластификатора	Хорошо
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Хорошо
Высокотемпературный режим	Ярмарка
Низкая вязкость пластизоля	Хорошо
Устойчивость к экстракции растворителем	Плохо
Устойчивость к гидролизу	Ярмарка

Триарил и алкилдиарилфосфаты являются наиболее важной категорией огнестойких фосфатных пластификаторов, используемых с ПВХ, в частности, для обеспечения огнестойкости и / или низкого образования дыма.Фосфаты являются первичными пластификаторами для ПВХ и могут использоваться в качестве единственных пластификаторов или в составе оптимизированной по стоимости смеси.

Парафины хлорированные

Варианты насыщенных колец сложных эфиров фталата (например, DINCH)

Стоимость	Умеренная
Совместимость с полимером ПВХ	Ярмарка
Атмосферостойкость вне помещений	Ярмарка
Гибкость при низких температурах	Хорошо
Растворимость пластификатора	Ярмарка
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	Плохо
Низкая вязкость пластизоля	Хорошо
Устойчивость к экстракции растворителем	Плохо
Устойчивость к гидролизу	Ярмарка

Сложные эфиры алкилсульфоновой кислоты

Сложные эфиры алкилсульфоновой кислоты ценятся за их химическую стойкость, особенно стойкость к гидролизу.Они продвигаются как пластификаторы общего назначения. Производителей этой продукции сравнительно немного.

Стоимость	Умеренная
Совместимость с полимером ПВХ	Хорошо
Атмосферостойкость вне помещений	Хорошо
Гибкость при низких температурах	Ярмарка
Растворимость пластификатора	Хорошо
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	Ярмарка (как DEHP)
Низкая вязкость пластизоля	Хорошо
Устойчивость к экстракции растворителем	Плохо
Устойчивость к гидролизу	Хорошо

Сложные эфиры алифатической двухосновной кислоты

Сложные эфиры алифатической двухосновной кислоты используются в первую очередь из-за хороших низкотемпературных свойств, которые они придают гибким ПВХ-соединениям.Они являются очень эффективными пластификаторами, а многие из них — эффективными депрессантами вязкости пластизоля. Некоторые могут содержать биологические материалы. Недостатками являются их относительно плохая совместимость с ПВХ и относительно низкая сольватирующая способность.

Стоимость	Умеренная
Совместимость с полимером ПВХ	Ярмарка
Атмосферостойкость вне помещений	От плохого к удовлетворительному
Гибкость при низких температурах	Отлично
Растворимость пластификатора	Ярмарка
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	Плохо
Низкая вязкость пластизоля	Отлично
Устойчивость к экстракции растворителем	Плохо
Устойчивость к гидролизу	Ярмарка

Эфиры полиолкарбоновой кислоты

Стоимость	Умеренно высокий
Совместимость с полимером ПВХ	Хорошо
Гибкость при низких температурах	Хорошо
Растворимость пластификатора	Хорошо
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	От удовлетворительного к хорошему
Низкая вязкость пластизоля	От среднего к плохому
Устойчивость к экстракции растворителем	Плохо

Полимерные пластификаторы

Полимерные пластификаторы (обычно изготовленные из алифатических двухосновных кислот, таких как адипиновая кислота и диолы) ценятся прежде всего за их постоянство.Многие из них обладают низкой растворимостью в отношении ПВХ и высокой вязкостью, что может затруднить переработку соединений ф-ПВХ. Многие из них обладают плохими низкотемпературными свойствами и могут быть чувствительны к влаге.

Стоимость	Высокая
Совместимость с полимером ПВХ	Хорошо
Атмосферостойкость вне помещений	От среднего к плохому
Гибкость при низких температурах	От среднего к плохому
Растворимость пластификатора	Ярмарка
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	От удовлетворительного к хорошему
Низкая вязкость пластизоля	Плохо
Устойчивость к экстракции растворителем	От удовлетворительного к хорошему
Устойчивость к гидролизу	От удовлетворительного к хорошему

Эпоксидные смолы

С химической точки зрения эпоксидные пластификаторы представляют собой сложные эфиры, которые содержат одну или несколько эпоксидированных двойных связей.Примеры включают эпоксидированное соевое масло (ESBO) и эпоксидированное льняное масло (ELO) . Окисление олефиновой двойной связи до оксирановой структуры приводит к образованию эпоксидных групп. Наличие эпоксидной группы помогает этим пластификаторам улучшать термостойкость изготавливаемых изделий из ПВХ. При более высоких концентрациях эпоксидные пластификаторы иногда несовместимы с ПВХ.

Прочие алифатические эфиры двухосновных кислот

Пластификаторы на биологической основе

В рамках перехода на экологически чистые ингредиенты, пластификаторы на биологической основе продолжают приобретать все большее значение. Будучи биоосновными, они предлагают двойное преимущество, будучи альтернативой фталату, а также снижают нашу зависимость от сырья на основе ископаемого топлива.Обычное сырье для этого класса пластификаторов упоминается ниже.
Как следует из названия, пластификаторы на биологической основе в основном основаны на:

Эпоксидированное соевое масло (ESBO)
Масло льняное эпоксидированное (ELO)
Касторовое масло
Пальмовое масло
Масла растительные прочие
Крахмалы
Сахара (включая сложные эфиры изосорбидов)
другие

Ниже приведены преимущества производных растительного масла — эпоксидов.

Стоимость	От умеренного до очень высокого
Совместимость с полимером ПВХ	От удовлетворительного к хорошему
Атмосферостойкость вне помещений	Ярмарка
Гибкость при низких температурах	От плохого (сложные эфиры триглицеридов жирных кислот) до хорошего
Растворимость пластификатора	От плохого (сложные эфиры триглицеридов жирных кислот) до хорошего
Биологическое содержание	Обычно высокая
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	Хорошо (триглицериды)
Низкая вязкость пластизоля	От низкого (сложные эфиры тригликлидов) до хорошего
Устойчивость к экстракции растворителем	Плохо
Устойчивость к гидролизу	Ярмарка

Производные растительного масла являются наиболее широко используемыми пластификаторами природного типа.Продукты, состоящие из эфиров триглицеридов и ненасыщенных жирных кислот (например, соевого масла, льняного масла), в которых двойные связи в остатках жирных кислот обычно эпоксидированы, в течение десятилетий были коммерческими продуктами.

К недостаткам относятся:

Низкая сольватирующая способность
высокой вязкости и
Плохие низкотемпературные свойства

Выбор пластификаторов и нормативные обновления

При выборе пластификатора общего назначения для ПВХ необходимо проверить следующие основные атрибуты:

Нормативный допуск — безопасен для использования и безопасен в использовании
Хорошая совместимость
Рентабельность
Устойчив к ультрафиолетовому излучению
Длительный срок службы и благоприятная для окружающей среды LCA
Термостойкость с высокой продолжительностью

Регулирование является важным фактором принятия решений при выборе пластификаторов

В последние годы было много дискуссий о фталатных пластификаторах.Но на самом деле не все фталаты запрещены.

Только определенные пластификаторы предварительно одобрены Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов для использования в гибких изделиях из ПВХ, используемых в различных областях, связанных с пищевыми продуктами (см. Свод федеральных правил USFDA, раздел 21, часть 177, Непрямые пищевые добавки — полимеры)
Аналогичным образом, гибкие медицинские изделия из ПВХ могут (и часто содержат) содержать фталатные пластификаторы (гибкий ПВХ I.V. трубки, пакеты для крови и смотровые перчатки чаще всего содержат DEHP), если готовый продукт соответствует требованиям сертификации

Заявка 65 Калифорнии внесена в список

Пластификаторы в Европе

Регуляторный статус пластификаторов
Источник: ExxonMobil
(Нажмите на изображение, чтобы увеличить)

Типы, использование, классификация, выбор и регулирование

TAGS : ПВХ, пластификаторы и экологичность

Гибкость
Расширяемость и,
Технологичность

Использование пластификаторов

Непластифицированный ПВХ (или жесткий ПВХ) используется в таких приложениях, как трубы, сайдинг и оконные профили.
Пластифицированный ПВХ (или гибкий ПВХ) находит применение в автомобильной внутренней отделке, кабелях, пленках ПВХ, полах, кровлях и покрытиях стен и т. Д.

»Посетите раздел выбора полимерных добавок для всех марок пластификаторов!

Продолжайте читать или щелкните конкретную тему, чтобы узнать больше о:

Методы пластификации

Существует два основных метода пластификации:

Внутренняя пластификация
Полимер может быть пластифицирован изнутри путем химической модификации полимера или мономера, что увеличивает гибкость.Он включает сополимеризацию мономеров желаемого полимера (имеющего высокую Tg) и пластификатора (имеющего низкую Tg), так что пластификатор является неотъемлемой частью полимерной цепи. Наиболее широко применяемыми мономерами-пластификаторами для внутренних целей являются:
- Винилацетат
- Винилиденхлорид
Но этот метод ограничен: каждый сополимер подходит только для определенных требований гибкости

Кроме того, сложность реакции может привести к увеличению времени реакции и увеличению затрат.Внутренне пластифицированные материалы демонстрируют температурную зависимость и нестабильность размеров при высоких температурах.

Внешняя пластификация
Это наиболее часто используемый метод пластификации, потому что недорогие жидкие пластификаторы дают разработчикам рецептур свободу действий при разработке рецептур для ряда продуктов (от полужестких до очень гибких в зависимости от количества). Наиболее широко используемые внешние пластификаторы включают сложные эфиры, образующиеся в результате реакции кислот или ангидридов кислот со спиртами.Существует две основные группы внешних пластификаторов:
- Первичный пластификатор усиливает удлинение, мягкость и гибкость полимера. Они хорошо совместимы с полимерами и могут добавляться в больших количествах. Например: до 50% виниловых перчаток состоит из пластификаторов, которые делают ПВХ гибким и достаточно мягким для ношения.
- Вторичный пластификатор — это тот, который обычно не может использоваться в качестве единственного пластификатора в пластифицированном полимере.Вторичные пластификаторы могут иметь ограниченную совместимость с полимером и / или высокую летучесть. Они могут содержать или не содержать функциональные группы, которые позволяют им сольватировать полимер при температурах обработки. Вторичные пластификаторы используются по-разному:
  - Снижение затрат
  - Снижение вязкости
  - Повышение платежеспособности
  - Увеличение смазывающей способности поверхности и
  - Улучшение свойств при низких температурах
- Наполнители — это подмножество вторичных пластификаторов.Они обычно используются с первичными пластификаторами для снижения затрат на гибкий ПВХ общего назначения. В основном это недорогие масла, имеющие ограниченную совместимость с ПВХ. Их добавляют для снижения стоимости и в некоторых случаях для повышения огнестойкости. Примеры наполнителей включают нафтеновые углеводороды, алифатические углеводороды, хлорированных парафинов, (огнестойкость) и другие.

Прочтите и узнайте больше о :

Обработка пластификаторами

Суспензионный ПВХ (S-PVC). Обычный метод производства ПВХ:

ПВХ, полученный в виде частиц размером 50-200 микрон
Более низкая стоимость гибкой формулы ПВХ
Полученные частицы ПВХ смешиваются с пластификаторами и могут быть экструдированы в гранулы, которые в дальнейшем используются для обработки посредством экструзии, каландрирования, литья под давлением…
Технологическое оборудование обычно очень дорогое

Пластификатор, смешанный со смолой
Пластификатор проникает в частицы смолы и набухает
Полярные группы в смоле ПВХ освобождены друг от друга
Полярные группы пластификатора взаимодействуют с полярными группами в цепи ПВХ
Структура ПВХ восстанавливается После охлаждения с полным удержанием пластификатора

Потеря пластификатора \ Экссудация пластификатора

Несовместимость полимера и пластификатора может вызвать экссудацию.Существует несколько факторов, которые могут привести к миграции пластификатора с поверхности пластика (или внутрь или на подложку, к которой он плотно прилегает). контакт), например, изменение температуры, влажности, механическое напряжение, атмосферные воздействия и т. д.

Потеря пластификатора может привести к снижению гибкости, охрупчиванию и растрескиванию.

Классификация пластификаторов

Существует несколько общих химических семейств пластификаторов, которые используются для модификации полимеров. Среди них наиболее часто используются:

Сложные эфиры фталевой кислоты — Их получают путем этерификации фталевого ангидрида или фталевой кислоты, получаемых окислением ортоксилола или нафталина.Наиболее часто используемые фталатные пластификаторы включают:
1. DEHP: Ортофталат с низким молекулярным весом. По-прежнему самый широко используемый пластификатор для ПВХ в мире
2. DINP, DIDP: Ортофталаты с высоким молекулярным весом
Сложные эфиры алифатической двухосновной кислоты — К ним относятся такие химические вещества, как глутараты, адипаты, азелаты и себекаты. Они сделаны из алифатических двухосновных кислот, таких как адипиновая кислота и спирты.

Бензоатные эфиры — представляют собой продукты этерификации бензойной кислоты и отдельных спиртов или диолов.

Тримеллитатные эфиры — Их получают путем этерификации тримеллитового ангидрида (ТМА) и, как правило, спиртов C8 — C10

Полиэфиры — Они образуются в результате реакции многих комбинаций дикарбоновых кислот и дифункциональных спиртов.

Цитраты — Это тетраэфиры, образующиеся в результате реакции одного моля лимонной кислоты с тремя молями спирта. Отдельная гидроксильная группа лимонной кислоты ацетилирована.

Пластификаторы на биологической основе — Они на основе эпоксидированного соевого масла (ESBO), эпоксидированного льняного масла (ELO), касторового масла, пальмового масла, других растительных масел, крахмалов, сахаров и т. Д.

Прочие — Включает фосфаты, хлорированные парафины, сложные эфиры алкилсульфоновой кислоты и др.

При добавлении в полимер \ смолу эти пластификаторы обеспечивают следующие преимущества:

Они делают продукт более мягким, улучшают гибкость
Обработка становится возможной или проще
Пластифицированные изделия плохо ломаются при низких температурах

Применение пластификаторов

Более 90% пластификаторов, используемых в термопластичных полимерах, используются в ПВХ.Рынок пластифицированного полимера и рынок пластифицированного ПВХ в значительной степени совпадают, хотя некоторые пластификаторы также используются в акриловых полимерах, полиуретанах, полистироле и даже полиолефинах.

Основное конечное использование:

	Пленка и пленка Продукция из гибкой ПВХ пленки и листа включает кровельные мембраны, геомембраны, обивку, багаж, рекламные вывески, подкладки для бассейнов и прочее.
	Полы Гибкие полы из ПВХ включают эластичные листовые полы, композиционную виниловую плитку, роскошную виниловую плитку, ковровую плитку с виниловой основой.
	Провода и кабель Гибкий ПВХ — хороший электрический изолятор с хорошей технологичностью и полезным диапазоном рабочих температур, следовательно, это идеальный материал для электрических применений, таких как изоляция и оболочка для электрических проводов, изоляция для волоконно-оптических кабелей.
	Ткани с покрытием Ткани с синтетическим покрытием из ПВХ обладают устойчивостью к атмосферным воздействиям, отличной прочностью и долговечностью.Используется в отраслях, которые поддерживают архитектуру, образ жизни, спорт, рекламу, оборону, горнодобывающую промышленность, пищевую промышленность и сельское хозяйство, автомобили и транспорт. Ассортимент продукции включает брезент, палатки, уличную мебель и др.

Другие области применения гибкого ПВХ:

Товары народного потребления — Одежда, обувь, упаковка
Медицинские — Пакеты для крови, трубки для внутривенных вливаний, конструкции для сдерживания биологической опасности, другие медицинские устройства
Non-PVC — Небольшие количества пластификаторов типа PVC используются в других полимерах, включая акрил, полиуретаны, полистирол

Большинство изделий из пластифицированного ПВХ — это товары длительного пользования, изделия с длительным сроком службы.Фталаты из-за их низкой летучести, низкой растворимости в воде, хорошей устойчивости к солнечному свету и экстремальным температурам, хорошей совместимости с полимером ПВХ и в целом хорошей устойчивости к биоразложению хорошо подходят для использования в таких продуктах. Примеры включают:

Гибкие кровельные мембраны из ПВХ
Геомембраны
Изоляция проводов и кабелей

Фталатные пластификаторы и действующие правила

Фталаты обычно получают этерификацией фталевого ангидрида, полученного окислением ортоксилола.
Фталаты кажутся практически бесцветными со слабым запахом. Они имеют ограниченную растворимость в воде, но смешиваются со многими органическими растворителями (минеральное масло и т. Д.).)

Преимущества и ограничения фталатных пластификаторов

Льготы

Ограничения

Это традиционный выбор, поскольку они устойчивы к экстракции, испарению и миграции
Фталаты обладают прочностью, гибкостью, атмосферостойкостью и способны выдерживать высокие температуры.
Фталаты экономичны по сравнению с другими пластификаторами

В полимерах, таких как ПВХ, фталаты не связываются химически и не выщелачиваются из пластмасс, что приводит к их попаданию в окружающую среду
Некоторые фталатные пластификаторы могут представлять серьезную опасность для здоровья, поскольку являются канцерогенами и / или токсинами, вызывающими развитие.
Некоторые фталаты могут накапливаться в организме человека в незначительных количествах

Применение фталатных пластификаторов

Стоимость: Фталаты, которые использовались в качестве пластификаторов ПВХ с первых дней производства гибкого ПВХ, являются недорогими и эффективными.Обвал цен на нефть, начавшийся в 2015 году, еще больше снизил цены на нефтепродукты, в том числе фталатные эфиры. На некоторые заменители фталата, особенно на продукты на основе биологических продуктов, за этот период времени выросли цены на сырье, что привело к увеличению уже существующей разницы в стоимости.

Производительность: Некоторые из (в настоящее время) наиболее широко используемых продуктов для замены фталата имеют ограничения технологичности и долговечности.

Поставка: Мировой рынок пластификаторов достаточно велик , более 7 миллионов тонн в год.Производственных мощностей для производства таких объемов заменителей фталата пока недостаточно.
1. В электротехнике и электронике ПВХ, пластифицированный фталатом, используется для изоляции проводов и кабелей.
2. Фталатные пластификаторы широко используются в строительных материалах на основе винила, таких как полы и настенные покрытия, чтобы придать им гибкость и долговечность.

Положения о фталатных пластификаторах

2001-2006 — DINP и DIDP безопасны для использования в текущих приложениях — Отчет ECPI

2012 — Оценка рисков в Австралии подтверждает безопасность DIDP и DINP для игрушек — Отчет NICNAS

В настоящее время в Австралии нет ограничений на использование DINP в игрушках и предметах ухода за детьми.

2013 — EC подтверждает безопасное использование DINP и DIDP во всех текущих потребительских приложениях. — EC Report

2014 — US CHAP снял запрет на DIDP, DNOP и запреты> 0,1% уровня DINP в товарах по уходу за детьми — Отчет CPSC

Три типа фталатов (DEHP, DBP, BBP) навсегда запрещены в любых количествах, превышающих 0,1%, в детских игрушках и некоторых предметах ухода за детьми.
Три дополнительных типа фталатов (DINP, DIDP, DNOP) были временно запрещены в любом количестве, превышающем 0.1%.

CHAP представил свой отчет и рекомендовал следующие действия:

Постоянный запрет на DBP, BBP и DEHP остается без изменений; Кроме того, DIBP, DPENP, DHEXP и DCHP на уровнях более 0,1% должны быть добавлены к существующему постоянно запрещенному списку
Временный запрет на ДИНФ на уровне более 0,1% в отношении детских игрушек и предметов ухода за детьми должен стать постоянным
Действующие запреты на ДНОП и ДИДП отменены
Использование DIOP на временной основе до тех пор, пока не будет доступно достаточно данных, чтобы определить, необходимо ли постоянное ограничение
В настоящее время никаких действий в отношении DMP, DEP и DPHP не предпринимается, но он побудил соответствующие агентства собрать «необходимые данные о воздействии и опасностях для оценки общего воздействия альтернатив фталату и оценки потенциальных рисков для здоровья».”

2017 — Предложение Датского EPA по DINP

2018 — ECHA RAC пришел к выводу, что DINP не требует классификации — ECHA News

Узнайте больше о фталатных пластификаторах в деталях:

DEHP — Диэтилгексилфталат

Структура DEHP

Преимущества DEHP

Он обеспечивает хорошее гелеобразование, удовлетворительные электрические свойства и помогает производить высокоэластичные соединения с приемлемой хладостойкостью.
Он показывает довольно хорошую гибкость при низких температурах и некоторую устойчивость к высоким температурам.

Ограничения DEHP

DEHP внесен в список МАИР как канцероген для человека
ДЭГФ использовался как имитатор гормонов и токсин, вызываемый развитием, в некоторых исследованиях
В ЕС DEHP считается SVHC (вещество, вызывающее очень большую озабоченность) в соответствии с законодательством REACH и не может использоваться в большинстве продуктов.
Легко экстрагируется в неполярные растворители (масла и жиры в пищевых продуктах, упакованных в ПВХ).Поэтому Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) разрешает использование упаковки, содержащей ДЭГФ, только для пищевых продуктов, которые преимущественно состоят из воды.

Приложения DEHP

Промышленные изделия из ПВХ, сополимеров винилхлорида и винилацетата
Медицинские устройства, такие как катетеры, трубки и т. Д.
При разработке различных рецептур от стекловидных композиций до мягких и очень гибких материалов
Использование сокращается из-за опасений по поводу его воздействия на здоровье человека, но ДЭГФ по-прежнему является наиболее широко используемым пластификатором в мире.

Температура плавления	−50 ° С
Точка кипения	250 — 257 ° C при 0.5 кПа

DEHP Замена

Стоимость	Низкий
Совместимость с полимером ПВХ	Ярмарка
Атмосферостойкость вне помещений	Ярмарка
Гибкость при низких температурах	Хорошо
Растворимость пластификатора	От удовлетворительного к хорошему
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	Ярмарка
Низкая вязкость пластизоля	Хорошо
Устойчивость к экстракции растворителем	Плохо
Устойчивость к гидролизу	Ярмарка

Выбор

DINP- диизононилфталат

Структура DINP

Преимущества DINP

Обеспечивает гибкость и долговечность виниловых изделий
Хорошая производительность при низких и высоких температурах
Менее летучий, чем DEHP
Хорошая платежеспособность обеспечивает хорошие характеристики переработки гибкого ПВХ

Приложения DINP

Широко применяется как внутри, так и снаружи помещений.Поскольку он менее летуч, он эффективен в приложениях, где продукты подвергаются относительно высоким температурам и нуждаются в большей устойчивости к разрушению.
DINP помогает изделиям из винила противостоять многим погодным условиям, делает их водонепроницаемыми и обеспечивает высокую теплоизоляцию и долговечность.
DINP комбинируется с порошком ПВХ производителями напольных покрытий для производства мягких и гибких готовых изделий.

Температура плавления	-43 ° С (-45 ° F, 230 К)
Точка кипения	244-252 ° С при 0.7 кПа
Температура вспышки	221 ° C (к.к.)

DIDP — диизодецилфталат

Структура ДИДП

Льготы DIDP

Повышает гибкость пластикового / пластикового покрытия
Более долговечный (менее летучий, менее экстрагируемый водой), чем DINP
Его хорошая термостойкость и электрическая изоляция делают его предпочтительным выбором для термостойких электрических шнуров, салонов автомобилей и полов из ПВХ.

Ограничения DIDP

Разветвленная структура алкильной цепи DIDP делает его восприимчивым к окислению при более высоких температурах, что может привести к разложению ПВХ
Он имеет более низкую пластифицирующую способность, чем ДОФ, и его необходимо использовать в более высоких концентрациях для достижения идеального пластифицирующего эффекта.

Температура плавления	−50 ° С
Точка кипения	250–257 ° C при 0.5 кПа

Приложения DIDP

DIDP широко используется в составах проводов и кабелей, а также для производства внутренней отделки автомобилей.
Покрытия для мебели, кухонной посуды, фармацевтических таблеток, пищевых оберток и многих других предметов состоят из пластификаторов DIDP.

DBP — Дибутилфталат

Структура ДАД

Основные ограничения ДАД

Низкая молекулярная масса делает их слишком летучими для большинства применений
Было обнаружено, что герметики для окон из ПВХ, используемые в качестве сельскохозяйственных пленок, выделяют пары ДБФ, которые вредны для некоторых видов тепличных культур.

Температура плавления	−35 ° С (−31 ° F, 238 К)
Точка кипения	340 ° С (644 ° F, 613 К)
Температура вспышки	157 ° C (закрытая чашка)

Приложения DBP

Пластификаторы терефталатные

В таблице ниже упомянуты некоторые преимущества пластификаторов терефталата.

Стоимость	Низкий
Совместимость с полимером ПВХ	Ярмарка
Атмосферостойкость вне помещений	Ярмарка
Гибкость при низких температурах	Хорошо
Растворимость пластификатора	От удовлетворительного к хорошему
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	Ярмарка
Низкая вязкость пластизоля	Хорошо
Устойчивость к экстракции растворителем	Плохо
Устойчивость к гидролизу	Ярмарка

Другие фталатные пластификаторы

См. Структуры в следующей таблице.

Пластификатор	Структура	Дополнительная информация
Бутилбензилфталат Температура плавления: −35 ° C (−31 ° F, 238 K) BP: 370 ° C (698 ° F, 643 K)	C ₁₉ H ₂₀ O ₄	Это сложный эфир фталевой кислоты, бензилового спирта и н-бутанола.Этот фталат часто используется в качестве пластификатора для пенопласта, которые часто используются в качестве виниловых напольных покрытий / плитки и в автомобильной промышленности.
Диизогептилфталат (DIHP)	С ₂₂ В ₃₄ О ₄	Диизогептилфталат состоит из химических соединений, содержащих различные изогептиловые эфиры фталевой кислоты.
Дигексилфталат (DHP) Температура плавления: от -28 до -27 ° C BP: 350 ° C	C ₆ H ₄ (COOC ₆ H ₁₃) ₂	Алкильные боковые цепи могут содержать некоторые разветвления
Диизооктилфталат (ДИОП) Точка плавления: от -28 до -27 ° C BP: 350 ° C	C ₂₄ H ₃₈ O ₄	Это прозрачная маслянистая жидкость со слабым запахом, более плотная и частично растворимая в воде.Его получают реакцией фталевого ангидрида с изооктанолом в присутствии кислотного катализатора.
Диизо-ундецилфталат (DIUP) Температура плавления: от -28 до -27 ° C BP: 350 ° C		DIUP представляет собой фталат с высоким молекулярным весом. Поскольку он энергонезависим, он широко используется для высокотемпературных применений, например, для изоляции термостойких кабелей. DIUP менее подвержен запотеванию, чем DEHP.
Диметилфталат (DMP) Температура плавления: 2 ° C (36 ° F, 275 K) BP: 283–284 ° C	С ₁₀ В ₁₀ О ₄	DMP представляет собой диметиловый эфир 1,2-бензолдикарбоновой кислоты.Это бесцветная жидкость с легким ароматным запахом.
Диизотридецилфталат (DTDP) Температура плавления: от -28 до -27 ° C BP: 350 ° C	C ₃₄ H ₅₈ O ₄	DTDP — диалкилфталат наивысшего веса, используемый в качестве пластификатора. Он широко использовался в качестве высокотемпературного пластификатора для ПВХ, пока не появились тримеллитаты. Для компаундирования с ПВХ требуются высокие температуры обработки.

Альтернативные пластификаторы

Стоимость
Ожидаемые условия выдержки готового продукта в течение срока его службы. К ним относятся совместимость, устойчивость к атмосферным воздействиям на открытом воздухе, гибкость при низких температурах и т. Д.
Ограничения условий обработки, такие как низкие температуры обработки или высокие скорости обработки

Типы пластификаторов, которые можно использовать для решения этой проблемы:

Стоимость — Насыщенные кольцами фталаты, DOTP, некоторые производные растительного масла (например,грамм. ESBO)

Совместимость — Бензоаты / дибензоаты, сложные эфиры алкилсульфоновой кислоты, тримеллитаты

Устойчивость к атмосферным воздействиям на открытом воздухе — Тримеллитаты, сложные эфиры алкилсульфоновой кислоты (в зависимости от ожидаемого срока службы)

Гибкость при низких температурах — Сложные эфиры алифатических двухосновных кислот, некоторые производные растительных масел (например, сложные эфиры ацетилированных моноглицеридов, сложные моноэфиры жирных кислот)

Растворимость пластификатора — Бензоаты / дибензоаты, некоторые производные растительных масел (например,грамм. сложные эфиры ацетилированных моноглицеридов, моноэфиры жирных кислот), TXIB

Огнестойкость — Эфиры фосфорной кислоты (только)

Работа при высоких температурах — Тримеллитаты, некоторые производные растительного масла (например, см. Продукты Dow Ecolibrium)

Низкая вязкость пластизола — Эфиры бензоата (не дибензоаты), TXIB, сложные эфиры двухосновных алифатических кислот

Устойчивость к экстракции растворителем — Полиэфиры

Устойчивость к гидролизу — Сложные эфиры алкилсульфоновой кислоты

Подробнее об альтернативных пластификаторах:

Пластификаторы адипата

»Посмотреть все коммерчески доступные адипаты здесь

Преимущества адипатов

В таблице ниже описаны преимущества полимерных пластификаторов.

Стоимость	Умеренно высокий
Совместимость с полимером ПВХ	От удовлетворительного к хорошему
Атмосферостойкость вне помещений	От умеренного к бедному
Гибкость при низких температурах	Хорошо
Растворимость пластификатора	Ярмарка
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	От умеренного к бедному
Низкая вязкость пластизоля	Хорошо
Устойчивость к экстракции растворителем	От удовлетворительного к хорошему
Устойчивость к гидролизу	Ярмарка

Ограничения по использованию пластификаторов адипата

Пластификаторы адипата более летучие, хуже плавятся и совместимы с ПВХ.
Дороже по сравнению с некоторыми другими альтернативными пластификаторами.
Обычно используется в смесях с высоким содержанием фталатов для обеспечения оптимальных пластифицирующих свойств.
Обладают более высокой скоростью миграции.

Бензоатные пластификаторы

Некоторые общие преимущества и ограничения эфиров бензоата / дибензоата можно найти в таблице ниже.

Стоимость	Умеренная
Совместимость с полимером ПВХ	Хорошо
Атмосферостойкость вне помещений	От плохого к хорошему
Гибкость при низких температурах	От плохого к хорошему
Растворимость пластификатора	Отлично
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Плохо
Низкая вязкость пластизоля	От плохого к хорошему
Устойчивость к экстракции растворителем	От плохого к удовлетворительному
Устойчивость к гидролизу	Ярмарка

Бензоатные пластификаторы Характеристики

Бензоаты также действуют как технологические добавки
Дисплей отличная устойчивость к пятнам
Хорошая стойкость к извлечению масла
Высокая сольватирующая способность и низкий молекулярный вес дают этим пластификаторам преимущества при переработке за счет снижения рабочих температур
Некоторые обладают хорошей устойчивостью к УФ-излучению

Ограничения по использованию бензоатных пластификаторов

Бензоаты по своей природе очень летучие
Множество уникальных химикатов с разными характеристиками
Дибензоаты обладают пониженной низкотемпературной гибкостью
Дибензоаты могут иметь плохую текучесть пластизоля

Применение пластификаторов бензоата

Бензоаты обладают оптимальными характеристиками в ПВХ и других термопластичных полимерах
Во многих областях применения бензоаты используются в составе смеси пластификаторов, чтобы уменьшить проблемы, возникающие при переработке.
Бензоаты (особенно дибензоаты) используются в некоторых гибких полах из ПВХ (упругие полы).

Пластификаторы тримеллитатные

В таблице ниже указаны некоторые преимущества этих пластификаторов.

Стоимость	Умеренно высокий
Совместимость с полимером ПВХ	Хорошо
Атмосферостойкость вне помещений	От удовлетворительного к хорошему
Гибкость при низких температурах	От удовлетворительного к хорошему
Растворимость пластификатора	Ярмарка
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	Отлично
Низкая вязкость пластизоля	Плохо
Устойчивость к экстракции растворителем	Ярмарка
Устойчивость к гидролизу	Ярмарка

Преимущества и ограничения тримеллитатных пластификаторов

Применение тримеллитатов

Цитратные пластификаторы

Стоимость	Высокая
Совместимость с полимером ПВХ	Ярмарка
Атмосферостойкость вне помещений	От умеренного к бедному
Гибкость при низких температурах	От удовлетворительного к хорошему
Растворимость пластификатора	Ярмарка
Биологическое содержание	от нуля до высокого
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	От плохого к удовлетворительному
Низкая вязкость пластизоля	От плохого к удовлетворительному
Устойчивость к экстракции растворителем	Ярмарка
Устойчивость к гидролизу	От плохого к удовлетворительному

Цитратные пластификаторы Преимущества

Сложные эфиры / цитраты лимонной кислоты имеют некоторые прямые зазоры с пищевыми добавками, а также косвенные зазоры в ПВХ Они обеспечивают хорошую производительность и отличную гибкость при низких температурах.
Обеспечивает хорошую тепло- и светостойкость
Они могут быть частично на биологической основе
Эфиры лимонной кислоты нетоксичны и одобрены FDA для использования в устройствах, контактирующих с пищевыми продуктами

Основные ограничения

Цитратные пластификаторы очень летучие и значительная их часть теряется из-за этого свойства
Цитраты не обладают стойкостью и поэтому не используются в упругих устройствах, таких как кабели, полы или кровля
Увеличивает запотевание при нанесении пленки

Применение цитратных пластификаторов

Цитраты / сложные эфиры лимонной кислоты используются для пластификации виниловых смол в игрушках, медицинских устройствах и пустышках для младенцев
Будучи одобренным FDA, цитраты находят применение в пленках для упаковки пищевых продуктов
Они также используются в фармацевтических препаратах
Цитраты совместимы с такими полимерами, как ПВХ, ПВС, ПВБ, полипропилен
Сложные эфиры лимонной кислоты также используются в качестве ингибиторов пенообразования

Пластификаторы прочие

Фосфаты

Стоимость	Высокая
Совместимость с полимером ПВХ	Хорошо
Атмосферостойкость вне помещений	От удовлетворительного к хорошему
Гибкость при низких температурах	От плохого к удовлетворительному
Растворимость пластификатора	Хорошо
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Хорошо
Высокотемпературный режим	Ярмарка
Низкая вязкость пластизоля	Хорошо
Устойчивость к экстракции растворителем	Плохо
Устойчивость к гидролизу	Ярмарка

Триарил и алкилдиарилфосфаты являются наиболее важной категорией огнестойких фосфатных пластификаторов, используемых с ПВХ, в частности, для обеспечения огнестойкости и / или низкого образования дыма.Фосфаты являются первичными пластификаторами для ПВХ и могут использоваться в качестве единственных пластификаторов или в составе оптимизированной по стоимости смеси.

Парафины хлорированные

Варианты насыщенных колец сложных эфиров фталата (например, DINCH)

Стоимость	Умеренная
Совместимость с полимером ПВХ	Ярмарка
Атмосферостойкость вне помещений	Ярмарка
Гибкость при низких температурах	Хорошо
Растворимость пластификатора	Ярмарка
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	Плохо
Низкая вязкость пластизоля	Хорошо
Устойчивость к экстракции растворителем	Плохо
Устойчивость к гидролизу	Ярмарка

Сложные эфиры алкилсульфоновой кислоты

Стоимость	Умеренная
Совместимость с полимером ПВХ	Хорошо
Атмосферостойкость вне помещений	Хорошо
Гибкость при низких температурах	Ярмарка
Растворимость пластификатора	Хорошо
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	Ярмарка (как DEHP)
Низкая вязкость пластизоля	Хорошо
Устойчивость к экстракции растворителем	Плохо
Устойчивость к гидролизу	Хорошо

Сложные эфиры алифатической двухосновной кислоты

Стоимость	Умеренная
Совместимость с полимером ПВХ	Ярмарка
Атмосферостойкость вне помещений	От плохого к удовлетворительному
Гибкость при низких температурах	Отлично
Растворимость пластификатора	Ярмарка
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	Плохо
Низкая вязкость пластизоля	Отлично
Устойчивость к экстракции растворителем	Плохо
Устойчивость к гидролизу	Ярмарка

Эфиры полиолкарбоновой кислоты

Стоимость	Умеренно высокий
Совместимость с полимером ПВХ	Хорошо
Гибкость при низких температурах	Хорошо
Растворимость пластификатора	Хорошо
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	От удовлетворительного к хорошему
Низкая вязкость пластизоля	От среднего к плохому
Устойчивость к экстракции растворителем	Плохо

Полимерные пластификаторы

Стоимость	Высокая
Совместимость с полимером ПВХ	Хорошо
Атмосферостойкость вне помещений	От среднего к плохому
Гибкость при низких температурах	От среднего к плохому
Растворимость пластификатора	Ярмарка
Биологическое содержание	Обычно нет
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	От удовлетворительного к хорошему
Низкая вязкость пластизоля	Плохо
Устойчивость к экстракции растворителем	От удовлетворительного к хорошему
Устойчивость к гидролизу	От удовлетворительного к хорошему

Эпоксидные смолы

Прочие алифатические эфиры двухосновных кислот

Пластификаторы на биологической основе

Эпоксидированное соевое масло (ESBO)
Масло льняное эпоксидированное (ELO)
Касторовое масло
Пальмовое масло
Масла растительные прочие
Крахмалы
Сахара (включая сложные эфиры изосорбидов)
другие

Ниже приведены преимущества производных растительного масла — эпоксидов.

Стоимость	От умеренного до очень высокого
Совместимость с полимером ПВХ	От удовлетворительного к хорошему
Атмосферостойкость вне помещений	Ярмарка
Гибкость при низких температурах	От плохого (сложные эфиры триглицеридов жирных кислот) до хорошего
Растворимость пластификатора	От плохого (сложные эфиры триглицеридов жирных кислот) до хорошего
Биологическое содержание	Обычно высокая
Огнестойкость	Плохо
Высокотемпературный режим	Хорошо (триглицериды)
Низкая вязкость пластизоля	От низкого (сложные эфиры тригликлидов) до хорошего
Устойчивость к экстракции растворителем	Плохо
Устойчивость к гидролизу	Ярмарка

Производные растительного масла являются наиболее широко используемыми пластификаторами природного типа.Продукты, состоящие из эфиров триглицеридов и ненасыщенных жирных кислот (например, соевого масла, льняного масла), в которых двойные связи в остатках жирных кислот обычно эпоксидированы, в течение десятилетий были коммерческими продуктами.

К недостаткам относятся:

Низкая сольватирующая способность
высокой вязкости и
Плохие низкотемпературные свойства

Выбор пластификаторов и нормативные обновления

При выборе пластификатора общего назначения для ПВХ необходимо проверить следующие основные атрибуты:

Нормативный допуск — безопасен для использования и безопасен в использовании
Хорошая совместимость
Рентабельность
Устойчив к ультрафиолетовому излучению
Длительный срок службы и благоприятная для окружающей среды LCA
Термостойкость с высокой продолжительностью

Регулирование является важным фактором принятия решений при выборе пластификаторов

В последние годы было много дискуссий о фталатных пластификаторах.Но на самом деле не все фталаты запрещены.

Только определенные пластификаторы предварительно одобрены Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов для использования в гибких изделиях из ПВХ, используемых в различных областях, связанных с пищевыми продуктами (см. Свод федеральных правил USFDA, раздел 21, часть 177, Непрямые пищевые добавки — полимеры)
Аналогичным образом, гибкие медицинские изделия из ПВХ могут (и часто содержат) содержать фталатные пластификаторы (гибкий ПВХ I.V. трубки, пакеты для крови и смотровые перчатки чаще всего содержат DEHP), если готовый продукт соответствует требованиям сертификации

Заявка 65 Калифорнии внесена в список

Пластификаторы в Европе

Регуляторный статус пластификаторов
Источник: ExxonMobil
(Нажмите на изображение, чтобы увеличить)

ЧТО ТАКОЕ ПЛАСТИКАТОРЫ? — Смеситель Direct

Когда вы работаете с разными материалами, может казаться, что материалы просто волшебным образом то, что вам нужно. Однако многие материалы не всегда оказываются в самом начале. Вот почему компании используют пластификаторы, чтобы улучшить качество материала для других целей.

Многие люди не знают, что такое пластификаторы, для чего они используются или из чего сделаны. Это полезная информация. К счастью, в этой статье вы можете найти все, что вам нужно знать о пластификаторах и их использовании в реальном мире.

Пластификаторы — это бесцветные эфиры без запаха, содержащие в основном фталаты. Это используется, чтобы помочь улучшить и увеличить общую эластичность материала, сделать его гибким и тому подобное. Они оказались полезными для многих компаний, производящих материалы по разным причинам.

Эти компании используют пластификаторы для улучшения своих материалов, и они используются во всем мире. Они также обладают рядом преимуществ, которые делают их идеальными для использования в ПВХ и других материалах, и, хотя безопасность пластификаторов ставится под сомнение, есть много причин, по которым компании продолжают использовать их для улучшения своих материалов в целом.

Если вы помните, пластификаторы производятся из основных фталатов в эфире для использования в различных материалах. Тем не менее, они также сделаны с несколькими другими химическими ингредиентами, чтобы обеспечить им эластичность и гибкость.Некоторые из других ингредиентов включают такие вещества, как адипиновая кислота, спирт и фталевый ангидрид.

Спирт реагирует либо с адипиновой кислотой, либо с фталевым ангидридом с образованием пластификатора, предоставляя компаниям множество комбинаций, которые можно использовать для создания новых и улучшенных пластификаторов. Существует лишь несколько комбинаций, которые выдержали строгие испытания, связанные с созданием этих добавок, поскольку на них существует множество жестких ограничений. Об этих ограничениях мы поговорим позже.

Пластификаторы используются для создания более гибких или эластичных материалов, но чаще всего они используются в поливинилхлориде, также известном как ПВХ. Этот материал обычно называют винилом, и он используется множеством способов во всем мире. ПВХ можно найти в кровле, настенных покрытиях, автомобильной промышленности и даже в медицинских устройствах.

Пластификаторы

, хотя и используются во многих различных продуктах, также строго регулируются, чтобы гарантировать их безопасность для использования людьми.Сюда входят такие вещи, как печатные краски, краски, резиновые изделия и клеи, которые можно найти во многих сферах жизни. Вы, наверное, были вокруг пластификатора и даже не осознавали этого. Однако чаще всего они используются в профессиональных целях.

Основным преимуществом является возможность придать материалу более гибкое качество. Однако это не единственное серьезное преимущество. Когда материалу придается такое гибкое качество, он становится намного прочнее, чем раньше. Вот почему ПВХ часто называют одним из самых прочных материалов и материалов в мире.

Эти материалы могут служить без повреждений до 50 лет, поэтому многие компании используют ПВХ для изготовления водопроводных труб. Долговечность — главное преимущество пластификаторов, а также возможность создавать бесконечные комбинации.

В ближайшие несколько лет в индустрии пластификаторов может произойти несколько изменений. Если вы сравните данные за последние 15 лет, то увидите, что многие ингредиенты, которые использовались для изготовления прошлых пластификаторов, были изменены или обновлены, чтобы обеспечить более качественные и безопасные варианты для масс.То же самое может произойти в будущем, когда будут обнаружены, протестированы и применены на практике более безопасные и эффективные комбинации.

Трудно сказать, какие изменения произойдут в ближайшие несколько лет, но с постоянно меняющимися научными идеями прорывы могут произойти уже завтра. В индустрии пластификаторов могут пройти годы, прежде чем мы увидим какие-либо прорывы, воплощенные в жизнь благодаря испытаниям и сертификации пластификаторов.

Пластификаторы — это распространенная добавка, которая используется в различных материалах, таких как ПВХ, чтобы сделать их более прочными и гибкими.Пластификаторы были важной частью индустрии материалов на протяжении нескольких лет, и с каждым годом они становятся безопаснее и эффективнее, чем годом ранее.

Многие изменения, происходящие с пластификаторами, происходят в результате тщательных испытаний. Нет сомнений в том, что пластификаторы сегодня ценны для многих отраслей промышленности в мире.

Что такое пластификаторы? | Пластификаторы в производстве пластмасс

В нашей компании по литью под давлением и термоформованию мы часто используем добавки в термопластические материалы, чтобы получить точные результаты, необходимые нашим клиентам.Один тип добавок, который чаще всего используется в производстве пластмасс, называется пластификатором, но что именно они делают и из чего сделаны? Они в безопасности? Мы внимательно изучаем пластификаторы, чтобы вы точно знали, что вы получаете в свои детали, продукты и компоненты.

Что такое пластификатор?

Начнем с того, что пластификатор — это жидкое или твердое вещество с низкой летучестью, которое добавляется к необработанному полимеру, например, к пластику или резине, для повышения его гибкости, облегчения формования и формования, а также для уменьшения трения на его поверхности.Когда они добавляются к полимеру, они встраиваются в полимерные цепи, действуя как буфер между сегментами молекул. Подумайте о том, как хрящ в колене помогает смягчить суставы и помогает в сгибании и движении колена. Пластификаторы действуют аналогичным образом, и без них материал был бы твердым, жестким, и его было бы труднее формировать.

Четыре семейства пластификаторов

Более 30 000 веществ было протестировано на предмет использования в качестве полимерного пластификатора, хотя на сегодняшний день только около 50 доступны для использования.Из них они делятся на четыре семейства:

Фталаты, , которые используются для гибкости пластмасс
Дикарбонаты используются для формования ПВХ при более низких температурах;
Фосфаты используются для изготовления огнестойких материалов.
Сложные эфиры жирных кислот добавляют в резину и винил для повышения гибкости.

Где используются пластификаторы

Ежегодно используется более 8 миллионов тонн пластификаторов, большая часть которых добавляется в поливинилхлорид (ПВХ).Рассмотрим на мгновение ПВХ — это твердый, жесткий, хрупкий материал, который используется в водопроводных и канализационных трубах, но он также используется для изготовления занавесок для душа, гибких трубок и крышек кабелей. Без пластификаторов (чаще всего фталатов и сложных эфиров жирных кислот) ПВХ остался бы в твердой, жесткой форме.

Использование в повседневных материалах и предметах:

Пластмассы с пластификаторами можно найти почти в каждой отрасли, в том числе:

Использование в строительстве

Несмотря на название, пластификаторы также используются в резине и клеях, и, что самое удивительное, они также используются в бетоне и штукатурке.Добавление одного-двух процентов пластификатора в бетон позволяет использовать меньше воды, создавая более прочное и удобное в использовании вещество, и та же идея применима к тому, почему он используется в штукатурке для стеновых панелей. Используется меньше воды, добавляется немного пластификатора, чтобы облегчить работу и смешивание, и он высыхает быстрее, чем обычно смешанный гипс.

Пластификаторы безопасны?

Ни одно другое химическое вещество не исследовалось так тщательно, как пластификаторы. Были проведены исследования, связанные с тем, как они влияют на окружающую среду, проникают ли фталаты в домашнюю пыль и являются ли эндокринные нарушения в результате воздействия фталатов фактором, о котором следует беспокоиться.Регистрация для оценки, авторизации и ограничения химических веществ (REACH), которая, как известно, является самой всеобъемлющей и строго регулирующей организацией в мире, определила, что почти все пластификаторы безопасны, как и FDA.

Узнайте больше о нашем производстве пластмасс на заказ

Мы гордимся тем, что разрабатываем и производим все типы пластмасс на заказ, предлагая при этом короткие сроки выполнения заказа и низкую стоимость единицы продукции. Если вы хотите узнать больше о нашем литье под давлением и термоформовке, обратитесь к нашей команде сегодня.Мы работаем со всеми отраслями промышленности в Юго-Восточной и Средней Атлантике, включая Северную Каролину, Южную Каролину, Пенсильванию, Мэриленд, Теннесси, Джорджию и Вирджинию.

Основы пластификаторов | ExxonMobil Chemical

Все функции веб-сайта могут быть недоступны в зависимости от вашего согласия на использование файлов cookie. Щелкните здесь, чтобы обновить настройки.

Пластификаторы придают гибкость применениям ПВХ.Они также вызывают неправильные представления по всей цепочке создания стоимости. Сходства действительно есть, но правда в том, что пластификаторы тоже могут быть принципиально разными!
Разные пластмассы для разных нужд

Пластмассы и полимеры, включая ПВХ, необходимы для качества нашей жизни. Многие изделия из ПВХ должны быть гибкими и мягкими, чтобы выдерживать физические нагрузки и не ломаться. Они также должны иметь возможность принимать определенную форму для каждого приложения.

Являясь третьим по величине потребляемым полимером, ПВХ улучшает качество нашей повседневной жизни.

Мировой спрос на пластмассы, 2014 г.

Разные потребности в ПВХ для разных рынков

Пластификаторы преобразуют свойства ПВХ для создания атрибутов, необходимых нам в каждом приложении.

Срок службы большинства ПВХ-материалов составляет от 10 до 20 лет и более. Его длительный срок службы делает ПВХ идеальным материалом для строительства и строительства.

Что такое ПВХ? PVC имеет все атрибуты, необходимые для того, чтобы сделать его широко используемым полимером. Это:

энергоэффективность: для производства требуется меньше энергии, чем для производства многих альтернативных пластмасс ³
рентабельно
антипирен — естественная пожаробезопасность за счет хлора
долговечность: приложения имеют большой ожидаемый срок службы
универсальный, для печати и покраски
адаптируется: может обрабатываться в нескольких производственных операциях
химически стойкий
перерабатывается и перерабатывается ⁴

³ Источник: Milieuvriendelijk verpakken in de toekomst (голландский: экологически безопасная упаковка в будущем), Stichting Milieudefensie (Nl), 1991.
⁴ в регионах, где действуют программы утилизации

Композиция

Цепь из ПВХ

Что такое пластификаторы?

Большинство пластификаторов представляют собой сложные эфиры, которые делают ПВХ мягким, гибким и легко поддающимся форме.

Не все пластификаторы производство процессы такие же

¹ ExxonMobil продает DINP под торговой маркой Jayflex ™

² DINCH является товарным знаком BASF

Ортофталаты или терефталаты

Молекулярный вес

Как пластификатор делает ПВХ гибким?

Пластификация — это развитие сильных сил между ПВХ и пластификаторами.

Ищете пластификатор общего назначения?
Пластификаторы Jayflex ™ демонстрируют превосходные характеристики в соответствии с ключевыми требованиями к пластификаторам общего назначения.
Узнать больше
Нормативно-правовые акты
Какой пластификатор начал свой путь регулирования еще в 1980-х годах и продолжает считаться безопасным для всех текущих применений регулирующими органами?
Узнать больше
А как насчет «нефталатов»?
Компания ExxonMobil запатентовала DOTP (DEHT) еще в 1953 году.Из-за его плохой совместимости с ПВХ компания решила не продавать его и переключила свое внимание на другие, более надежные решения.
Узнать больше

Потери пластификатора из пластмассовых или резиновых изделий из-за диффузии и испарения

Два режима миграции с преобладанием кинетики

Миграция пластификатора из полимеров в газовую фазу представляет собой двухэтапный процесс, который включает диффузию из массы полимера на поверхность с последующей испарение с поверхности в воздушную / газовую фазу.3 {\ frac {\ partial} {{\ partial x_i}}} \ left ({D \ left (C \ right) \ frac {{\ partial C}} {{\ partial x_i}}} \ right), $ $

(1)

, где t , x _i, C и D ( C ) — время диффузии, расстояние от поверхности в трехмерном случае, концентрация пластификатора и коэффициент диффузии пластификатора соответственно. Такое же уравнение для цилиндрической и сферической геометрий приведено в ссылке.{\ alpha C}, $$

(2)

, где D _co — коэффициент диффузии при нулевой концентрации, а α — способность пластификации, которая связана с эффективностью пластификации пластификатора. Здесь предполагается, что любые эффекты кластеризации пластификатора, которые могут привести к уменьшению коэффициента диффузии с увеличением содержания пластификатора, являются небольшими или отсутствуют. Существуют также другие уравнения, описывающие диффузию, зависящую от концентрации растворенного вещества.^{19,20,21,22,23,24} Зависимость коэффициента диффузии от концентрации также может быть выражена как увеличение свободного объема (доля свободного объема: f ) смеси растворенного вещества / полимера относительно чистый полимер. Уравнения 3 и 4 являются примерами того, как f связаны с коэффициентом диффузии растворенного вещества.

, где A и B — константы. Считается, что A зависит от температуры и размера / формы растворенного вещества, а B относится к кинетическому диаметру растворенного вещества.{\ beta f}, $$

(4)

, где α ₁ (мы обозначаем его α ₁, не смешивать с α в уравнении 2) является эмпирической константой, а β линейно зависит от квадрата кинетический диаметр растворенного вещества. ²³

Граничное условие испарения в направлении x можно описать согласно ^13,18,25

$$ — D (C) \ left ({\ frac {{\ partial C}} { {\ partial x}}} \ right) = F \ left ({C — C _ {\ mathrm e}} \ right), $$

(5)

, который приравнивает массоперенос через заданное поперечное сечение образца к поверхности (потоку) испарения той же массы с той же поверхности (правая часть).Поток на поверхность зависит от подвижности молекулы пластификатора ( D ( C )) и градиента концентрации только внутри поверхности. Испарение происходит до тех пор, пока концентрация пластификатора непосредственно на поверхности больше, чем концентрация, соответствующая среде, насыщенной пластификатором ( C _e), и пока коэффициент испарения ( F ) не равен нулю. .

Из-за сосуществования диффузии и испарения общая скорость потери пластификатора определяется более медленным процессом, что означает, что процесс регулируется либо диффузией, либо испарением.Как показано на рис. 1a для случая с контролируемой диффузией, испарение происходит быстрее, чем скорость подачи пластификатора к поверхности, что приводит к градиенту концентрации пластификатора в области поверхности образца и, в конечном итоге, также в объеме. Когда система управляется испарением, испарение происходит медленнее, чем скорость подачи пластификатора на поверхность (рис. 1b). В этом случае в зависимости от системы на поверхности может образовываться пленка пластификатора (рис. 1б). ^18,26,27

Рис.1

Схема a с контролируемой диффузией и b с контролируемым испарением потери пластификатора из полимеров в газовую фазу, и c изображение образца нитрилбутадиенового каучука (NBR), выдержанного при 90 ° C в течение 48 часов. Левая часть изображения показывает пленку пластификатора, образовавшуюся на поверхности во время старения, тогда как правая часть показывает поверхность образца после того, как пленка пластификатора была стерта с помощью папиросной бумаги. Образец NBR первоначально содержит 11 мас.% Ди (2-этилгексил) фталата (DEHP), и его подробное образование показано в ссылке.⁴³

Чтобы проиллюстрировать влияние различных соотношений D , которые для простоты здесь предполагается, что они не зависят от концентрации растворенного вещества, и F на кинетику / характеристики потерь, потеря «пластификатора» из L = пластина «полимера» толщиной 1 мм рассматривается здесь (случай D , зависящий от концентрации, показан ниже). Предполагается, что потеря пластификатора не приводит к насыщению газовой фазы пластификатором, отсюда и случай, когда окружающая среда представляет собой большой / бесконечный объем газа / воздуха / вакуума или когда есть поток газа по поверхности ( С _и = 0).Безразмерное соотношение можно использовать для оценки того, какой механизм доминирует в кинетике потерь: F × L / D . Это также означает, что чем тоньше образец / пластина, тем ниже соотношение и тем больше контролируется испарение в системе. Выбрав высокое отношение, например, 1000 ( F = 1 × 10 ⁻⁴ см с ⁻¹ и D = 1 × 10 ^–8 см ² с ⁻¹), кривая десорбции является линейной (потеря массы относительно квадратного корня из времени), и система явно контролируется диффузией (рис.2а). Если F понижается до 1 × 10 ^–7 см / с ^–1, а D остается прежним, соотношение равно 1, и система контролируется испарением. Чем ниже соотношение, тем в большей степени система контролируется испарением и тем более S-образными являются потери пластификатора (корень квадратный из времени, рис. 2а). В системе с контролируемым испарением профили концентрации более плоские / более горизонтальные, чем в системе с контролируемой диффузией (рис. 2c, d). Коэффициент испарения можно оценить для случая контролируемого испарения, если предположить, что начальная часть потери массы в основном связана с испарением.{- \ beta \, t}, $$

(6)

, где предполагается, что поверхностная концентрация экспоненциально спадает от начальной концентрации ( C _o) со скоростью, определяемой параметром β . ¹⁸

Рис. 2

Десорбция пластификатора с пластины толщиной 1 мм, построенная как функция , квадратного корня из времени и b времени. Соответствующие профили концентрации показаны в c для управления диффузией, d для управления испарением и e для переключения из режима испарения в режим, контролируемого диффузией.Стрелки обозначают время увеличения. Данные были получены путем моделирования процесса десорбции с использованием многоступенчатой процедуры обратного дифференцирования ¹⁷ (и программного обеспечения Matlab®), где процесс диффузии описывался уравнениями. 1 и 2, а граничное условие описывалось формулой. 5

Влияние коэффициента диффузии, зависящего от концентрации пластификатора, на кинетику миграции пластификатора показано на рис. 2a, b, e. Моделирование было выполнено с формулой. 2 и входные параметры ( D _co = 5 × 10 ^–10 см ² с ^–1, α = 8 и F = 5 × 10 ^–6 см с ^{— 1}), выбранный таким образом, чтобы полная потеря произошла в течение периода времени, показанного на рис.2а. Характерными особенностями являются небольшое начальное отклонение от линейных потерь (на основе квадратного корня из времени, что почти не наблюдается на рисунке), указывающее на режим, контролируемый испарением, и медленные потери пластификатора на поздней стадии из-за контролируемого диффузией режим. Следовательно, профиль концентрации пластификатора изначально относительно плоский, а на более поздних стадиях демонстрирует более сильный профиль концентрации у поверхности.

На Рисунке 3 показан реальный случай, когда внешняя часть (оболочка) кабеля из пластифицированного ПВХ показала контролируемую диффузией потерю массы с почти линейной потерей (до 60%) как функцию квадратного корня из времени.¹⁸ Экспериментальная потеря массы моделировалась вторым законом Фика, с учетом и без учета зависимости коэффициента диффузии от концентрации пластификатора (уравнение 2). Оба соответствия хорошо согласовывались с экспериментальными данными до определенной потери массы, когда после использования коэффициента диффузии, зависящего от концентрации, получилось лучшее совпадение. Следует отметить, что при полученной пластифицирующей способности 8,6 (единица: 1 / объемная доля) ¹⁸ эффект пластификации был относительно небольшим. В случаях, когда эффект пластификации велик, разница в кривой потери массы между двумя случаями будет больше.

Рис. 3

Экспериментальная и установленная нормализованная потеря массы пластификатора DEHP из оболочки оболочки кабеля из пластифицированного ПВХ при 120 ° C. В модели A рассматривается зависящий от концентрации коэффициент диффузии ( D _co = 1,5 × 10 ^–9 см ² с ^–1 и α = 8,6), тогда как коэффициент диффузии считается постоянным при моделировании B ( D = 5 × 10 ^–9 см ² с ^–1). На основе экспериментальных данных в исх.¹⁸

Другой пример, в котором потери пластификатора демонстрируют по существу линейную зависимость от квадратного корня из времени старения в режиме с контролируемой диффузией, показан на рис. 4a (120 ° C). Для той же системы при 90 ° C система сильно контролируется испарением, о чем свидетельствует линейная потеря пластификатора со временем (см. Рис. 4b). В такой системе на поверхности образца образуется пленка пластификатора (см. Ниже). Форма профилей концентрации часто используется для определения того, контролируется ли система испарением или диффузией.На рис. 5 показаны профили концентрации пластификатора в резине EPDM в зависимости от времени при двух температурах. ²⁹ Плоские профили при 110 ° C показывают, что система строго контролируется испарением при 110 ° C, но контролируется диффузией при 170 ° C, где профили демонстрируют четкие градиенты к поверхности.

Рис. 4

Изменение содержания пластификатора в зависимости от , квадратного корня из , времени и b , для пластин из NBR, выдержанных при 90 и 120 ° C, соответственно.Нарисовано после данных в исх. ⁴³

Рис. 5

Изменение концентрации пластификатора (глицерилтристеарата) в зависимости от расстояния от поверхности образца ( x ) для пластин из этилен-пропилен-диенового каучука (EPDM), состаренных при a 170 ° C и b 110 ° C. Толщина образцов 20 мм. Составлено по данным исх. ²⁹

Формирование тонкого поверхностного слоя / пленки пластификатора в режиме с контролируемым испарением

Для случая, когда пластификатор имеет очень высокую температуру кипения (например,g., 385 ° C для DEHP), а материал используется при низкой температуре, пластификатор накапливается на поверхности и образует тонкую пленку на поверхности (рис. 1b). ^{2,18,25,26,27} Есть несколько свидетельств, указывающих на наличие тонкого слоя пластификатора на поверхности полимера. Во-первых, это случай, когда скорость потерь пластификатора постоянна, по крайней мере, в течение определенного периода времени (наблюдаемая как линейная потеря как функция времени при 90 ° C на рис. 4b), что означает, что потери сильно ограничены. процессом испарения.Наличие тонкого слоя означает, что «концентрация» пластификатора на поверхности постоянна во времени. ^18,27,30 Если поверхностная концентрация уменьшается со временем, потеря пластификатора перестает быть линейной со временем (см. Кривую потери массы для случая контролируемого испарения на рис. 2b). Во-вторых, скорость испарения пластификатора с поверхностей полимера аналогична (на тот же порядок величины), что и скорость испарения из чистого жидкого состояния, что указывает на то, что постоянная концентрация пластификатора на поверхности близка к концентрации в чистой жидкости (100%).Linde и Gedde ³¹ сообщили, что скорость испарения диизодецилфталата (DIDP) из ПВХ составляла 0,06 мг / ч ^-1 см ^-2 при 120 ° C, что немного выше, чем скорость для чистого DIDP, (0,04 мг ч ^-1 см ^-2). Однако Экелунд и др. ¹⁸ определила скорость испарения ДЭГФ с поверхности кабеля из ПВХ, которая была несколько выше (0,002 мг ч ^-1 см ^-2), чем для чистого ДЭГФ (0,0006 мг ч ^-1 см ^-2). при 80 ° С.Smith et al. ²⁶ сообщил, что разница между скоростями испарения нитропластификатора из чистого жидкого пластификатора и с поверхности полиуретана при 85 ° C была в пределах порядка величины. Посыпание поверхности (из-за кристаллизации) и растекание — это эффекты отложения мигрировавших компонентов на поверхности. ^2,32 Цветение происходит, когда добавка кристаллизуется на поверхности. Поверхность полов из ПВХ со временем становится липкой из-за образования на поверхности слоя пластификатора (просачивания).³³ Shashoua ³⁴ визуально заметил, что капли пластификатора образуются на поверхности листов ПВХ, контактирующих с непроницаемым стеклом во время старения. На рис. 1в также хорошо видно формирование пленки пластификатора на поверхности NBR в режиме контролируемого испарения. Используя колебательную спектроскопию с генерацией суммарной частоты, Zhang et al. ³⁵ заметил, что поверхность пленок ПВХ была покрыта слоем пластификатора при более высоких концентрациях пластификатора ПВХ.

Скорость испарения ( v _o (г · см ⁻¹ с ⁻¹)) чистого вещества (пластификатора) с полосы шириной l , по которой газ течет со скоростью μ (см · с ⁻¹), можно рассчитать ^36,37 путем применения теории массопереноса при испарении неподвижной жидкости в перемешиваемый газ, как

$$ v _ {\ mathrm o} = 0.{1/6}, $$

(7)

, где S _г (г · см ⁻³) — концентрация вещества в газовой фазе, а D _г (см ² с ⁻¹) — его коэффициент диффузии в газовая фаза. ρ — плотность (г · см ^-3), а μ — вязкость (г · см ^-1 с ^-1) газа, в котором происходит испарение. Bellobono et al. ³⁷ вычислили v _o сервальных типов пластификаторов, используя уравнение.7 и полученные результаты согласуются с экспериментальными данными.

Образование пленки пластификатора приводит к 100% -ной концентрации пластификатора на поверхности, препятствуя процессу диффузии, так как он является градиентным. ² Полное понимание механизмов образования пленки пластификатора и его влияния на диффузию пластификатора и кинетику потерь еще предстоит разработать. ² Тонкая пленка пластификатора может значительно изменить поверхностные свойства полимеров.Ljungberg et al. ³⁸ показали, что миграция пластификаторов триацетина и трибутилцитрата увеличивает гидрофильность поверхности поли (молочной кислоты) (PLA), на что указывает уменьшение краевого угла смачивания водой во время старения.

Основные факторы

Из-за образования пленки пластификатора кинетика потерь пластификатора для процесса, строго контролируемого испарением, по существу не зависит от взаимодействий полимер-пластификатор, концентрации пластификатора и градиента внутри материала и, по существу, зависит только от температура, характеристики пластификатора (размер, форма, полярность, давление пара), скорость потока газа над поверхностью и размер объема газа, окружающего материал.Скорость потерь пластификатора в застойном воздухе составляет примерно 1/3 от потерь в условиях вентилируемого старения. ³¹ Ekelund et al. ²⁵ сообщил, что скорость испарения ДЭГФ из ПВХ и чистого ДЭГФ увеличивалась с увеличением скорости потока воздуха в течение 20–75 мл мин. ^–1 и не зависела при более высоких скоростях потока (75–130 мл мин. ^–1). Они также сообщили, что скорость испарения ДЭГФ была одинаковой в сухом и влажном (относительная влажность 50%) азоте. Используя полевую и лабораторную эмиссионную ячейку, Clausen et al.³⁹ определили, что на скорость испарения / выделения ДЭГФ из поливинилхлоридных полов не влияет относительная влажность.

Как показано в Таблице 1, испарение, как правило, является ограничивающим скорость процессом миграции пластификатора при более низких температурах, тогда как диффузия является ограничивающим процессом при более высоких температурах. Следовательно, для процесса испарения температурная зависимость сильнее, чем для процесса диффузии. Можно определить температуру «перехода» ( T _c), при которой происходит переключение от испарения как фактора, ограничивающего скорость, к диффузии, которая является фактором ограничения скорости потери пластификатора (рис.6). Как показано в таблице 1, значение T _c составляет от 110 до 120 ° C для системы PVC-DEHP и от 90 до 120 ° C для системы NBR-DEHP. Для других распространенных систем полимер-пластификатор T _c еще предстоит определить.

Таблица 1 Зарегистрированное возникновение двух режимов миграции для различных систем полимер-пластификатор (Разделение на два режима миграции основано на основных характеристиках при каждой температуре, о которых сообщается. Любое возможное переключение между двумя режимами при каждой температуре из-за о сильном зависящем от концентрации коэффициенте диффузии явно не сообщается.) Рис.6

Схема графика Аррениуса для кинетики (параметр скорости k ), контролируемой испарением ниже T _c (зеленая линия) и диффузией выше T _c (синяя линия ). Красная линия и точки данных в областях A и B представляют собой общую скорость миграции пластификатора из полимера. Точки данных в области C представляют собой скорости испарения пластификатора из чистой жидкости. График упрощен и ограничен следующими частными случаями: (1) коэффициент диффузии на графике взят как среднее значение коэффициента диффузии, зависящего от концентрации, (2) система существует выше точки стеклования для всех концентраций пластификатора и (3) ) влияние температуры и концентрации пластификатора на энергии активации диффузии и испарения не учитывается.

За исключением температуры, на фактический режим миграции могут влиять другие факторы, особенно когда температура старения близка к T _c.Royaux et al. ⁴⁰ сообщил, что при 80 ° C миграция пластификатора из ПВХ перешла из режима с контролируемой диффузией на открытом воздухе в режим с контролируемым испарением в условиях ограниченного пространства (закрытые чашки Петри). Этому способствовали как ограниченное пространство, создающее давление паров пластификатора, так и застойный / не циркулирующий воздух. Это переключение привело к большой разнице в потере массы, которая составила 25% после 20 недель в открытой среде, но менее 5% в закрытой среде.Об этом типе перехода между модами также сообщал Shashoua ³⁴ для ПВХ, пластифицированного ДЭГФ, в закрытых и открытых средах при 70 ° C. Audouin и Verdu ³⁰ наблюдали, что как начальная концентрация пластификатора, так и размер пластификатора играют важную роль в определении доминирующего режима. Они отметили, что режим, контролируемый испарением, доминирует для больших пластификаторов и высоких начальных концентраций пластификатора и, следовательно, что режим, контролируемый диффузией, доминирует для малых пластификаторов и низких начальных концентраций пластификатора.Авторы также показали, что кинетика миграции как дидецилфталата, так и динонилфталата из ПВХ контролировалась испарением, когда концентрация была выше 20 мас.%, Но контролировалась диффузией при более низких концентрациях. Это согласуется с тем фактом, что коэффициент диффузии зависит от концентрации пластификатора и уменьшается с увеличением концентрации (уравнение 2). Кроме того, меньший градиент концентрации при низких концентрациях пластификатора также способствует преобладанию режима, контролируемого диффузией.Их результаты показывают, что в некоторых случаях, например, для миграции пластификатора из образцов с высокой начальной концентрацией пластификатора, можно наблюдать оба режима во время старения, когда миграция сначала контролируется диффузией, а затем переключается, чтобы стать контролируемой испарение, когда концентрация пластификатора снижается выше критического уровня.

Кроме того, неорганические наполнители (например, волокна, технический углерод и наночастицы) могут влиять на диффузию пластификатора в полимерах, но есть только несколько опубликованных исследований по этой теме.Вероятная причина в том, что пластификатор в основном используется для размягчения полимера, но неорганический наполнитель в основном действует противоположным образом, усиливая / придавая полимеру жесткость. В результате включение наполнителей в коммерческие продукты из пластифицированных пластиков встречается не так часто или наполнитель используется в небольших количествах. Например, внешний слой топливопровода из пластифицированного полиамида 12 содержит только 0,5 мас.% Углерода, который добавляется в качестве УФ-стабилизатора и пигмента. ⁴¹ Тем не менее, Wang et al.⁴² сообщил, что коэффициент диффузии пластификатора в PLA значительно снижается с увеличением содержания в обратной основе углерода. Они объяснили, что это было вызвано сильным взаимодействием пластификатора и технического углерода. Иначе обстоит дело с каучуками, где большое количество карбона часто используется в сочетании с пластификатором. Однако влияние технического углерода на диффузию пластификатора отдельно не исследовалось. ^29,43 Однако по существу неорганические наполнители могут действовать как геометрические препятствия (они непроницаемы, по крайней мере, для более крупных пенетрантов), а также могут сильно взаимодействовать с пластификатором, что приводит к уменьшению диффузии пластификатора в полимере.

Способы определения типа режима миграции

Тип режима миграции пластификатора традиционно определяется путем анализа формы кривой десорбции пластификатора или профиля концентрации в образце. Кривые зависимости потери массы от времени старения или квадратного корня из времени старения обычно получают путем периодического измерения потери массы как функции времени с использованием аналитических весов или путем измерения остаточной концентрации пластификатора внутри образца.Концентрацию пластификатора в полимерах можно измерить с помощью термогравиметрии и инфракрасной спектроскопии (ИК) ³⁰ непосредственно или путем экстрагирования пластификатора растворителями с последующим измерением концентрации пластификатора в экстрагированном растворе с помощью хроматографии. ^31,43 Всякий раз, когда есть основания полагать, что существует неравномерное распределение пластификатора внутри образца, всегда следует использовать методы, фиксирующие общее или среднее содержание пластификатора, при оценке любых свойств, зависящих от пластификатора.Например, измерение ИК-излучения на поверхности, которое обычно включает внешние 1–5 мкм образца, ⁴⁴ завышает среднюю концентрацию в режиме контролируемого испарения, когда на поверхности есть пленка пластификатора. Однако в режиме с контролируемой диффузией то же измерение занижает среднюю концентрацию пластификатора в образце из-за наличия градиента концентрации по направлению к поверхности.

В случаях, когда невозможно отслеживать потери пластификатора с течением времени, можно использовать форму профиля концентрации пластификатора за один период старения для выявления режима миграции.Нарезка — наиболее распространенный метод, используемый для определения концентрации пластификатора. ^30,45 Технологии двумерного картирования, такие как инфракрасное изображение, были использованы для получения пространственного распределения / концентрации пластификатора. ⁴⁶ Конфокальные методы, такие как рамановская микроспектроскопия, ⁴⁷, можно использовать для получения профилей концентрации в образце без необходимости нарезки. Кроме того, в недавнем исследовании, проведенном Адамсом и др., ⁴⁸, было показано, что односторонняя спектроскопия ядерного магнитного резонанса может использоваться для определения профиля концентрации пластификатора в ПВХ прямым и неразрушающим способом.

Прогноз потерь пластификатора

Ожидаемый срок службы полимерных продуктов может достигать нескольких десятилетий, и для целей прогнозирования необходимо ускорить процесс миграции путем старения образцов при высоких температурах. Потери пластификатора затем можно предсказать, экстраполируя полученные данные при высоких температурах на рабочие температуры. Исследования показали, что процессы испарения и диффузии пластификатора подчиняются закону Аррениуса, который указывает на то, что закон Аррениуса применим для экстраполяции.^25,27,43,49 Однако энергия активации диффузии зависит от концентрации, а также, как и в случае энергии активации испарения, от температуры. Следовательно, при рассмотрении больших концентраций пластификатора и температурных интервалов это не следует игнорировать. Из-за существования двух режимов с преобладанием скорости ускоренное старение должно следовать тому же режиму миграции, что и фактические условия эксплуатации. Например, максимальная температура ускорения должна быть ниже T _c для фактического случая, контролируемого испарением.Это требует определения температурных областей для этих двух режимов перед выбором ускоряющих температур. Игнорирование существования этих двух режимов может привести к ложному прогнозу. Как показано на рис.6, экстраполяция скорости потерь пластификатора в температурной области режима, контролируемого диффузией (точки данных в области A), к температуре в области, контролируемой испарением, приводит к завышенной оценке скорости потерь пластификатора и занижению жизни.

Потери пластификатора обычно регулируются процессом испарения при низких температурах, то есть при рабочей температуре в большинстве случаев (подразумевая пленку пластификатора на поверхности образца). Это упрощает прогноз, поскольку процесс испарения не зависит от температуры стеклования полимера и концентрации пластификатора в полимерном продукте, но зависит от характеристик испарения пластификатора. В этом случае для целей прогнозирования полезна база данных о скоростях испарения обычных пластификаторов при различных температурах и их энергиях активации.Однако такая база данных, охватывающая различные распространенные пластификаторы, в настоящее время недоступна.

Как упоминалось выше, скорость испарения пластификатора из полимера аналогична (в пределах порядка величины) скорости испарения пластификатора из его жидкого состояния, когда на поверхности образуется пленка пластификатора. Скорость испарения должна быть возможной для оценки, используя данные скорости испарения для чистого пластификатора напрямую. При таком подходе температуры для ускоренного тестирования могут быть больше T _c, как показано экстраполяцией точек данных в области C на рис.6.

Однако важно, чтобы высокие температуры, выбранные для ускоренного старения, не вызывали деградации пластификатора. Экелунд и др. ²⁵ наблюдали, что деградированный ДЭГФ испарялся быстрее, чем неразложившийся ДЭГФ, из-за более высокой летучести продуктов разложения, которые имеют более низкую молярную массу, чем неразложившееся соединение. Разложение DEHP привело к более низкой энергии активации испарения (55 кДж моль ^-1 по сравнению с 91 кДжмоль ^-1 для исходного DEHP).Кроме того, другие процессы старения, такие как окисление и отжиг полимеров, также ускоряются при высокой температуре. ⁵⁰ Любое влияние этих процессов на процесс миграции пластификатора должно быть определено для правильного прогноза.

В некоторых случаях продукт из пластифицированного полимера, такой как топливопровод на основе полиамида в автомобиле, может подвергаться воздействию высоких температур во время эксплуатации и миграции, контролируемой диффузией. ⁴¹ Экстраполяция коэффициента диффузии более сложна, поскольку коэффициент диффузии зависит от концентрации, а процесс десорбции при определенной температуре должен описываться по крайней мере двумя факторами, например.g., α и D _co (уравнение 2). В этом случае для прогноза необходимы энергии активации как α , так и D _co, которые получены экстраполяцией. Однако в настоящее время нет исследований с доступными данными по экстраполяции как α , так и D _co.

Пластификаторы в биополимерах и пластификаторы на биологической основе

Пластификаторы все чаще используются в широком спектре биополимеров, чтобы в основном улучшить их плохую обрабатываемость и сделать их более пластичными и прочными.^3,4,51,52,53 Для более или менее хрупких биополимеров, таких как PLA, крахмал и белки, важно понимать весь процесс миграции пластификатора и ограничивать потери пластификатора, поскольку это приведет к тому, что материалы вернутся к присущее им хрупкое состояние и сбои в обслуживании. Исследования показали, что миграционное поведение пластификатора в биополимерах часто бывает сложным. Это вызвано: (i) холодной кристаллизацией во время эксплуатации / старения, (ii) разделением фаз между пластификатором и полимером и (iii) гидролизом и взаимодействием с водой.Холодная кристаллизация биополимеров, таких как PLA ^38,54,55,56 и крахмал ^57,58, ускоряется в присутствии пластификаторов ⁵⁹, которые увеличивают кристалличность, а затем концентрацию пластификатора в аморфной области. . Это, в свою очередь, влияет на диффузионные свойства пластификатора при старении. В некоторых случаях разделение фаз между биополимером и пластификатором происходит во время старения / длительного хранения даже при комнатной температуре. ⁵⁵ Это следствие холодной кристаллизации и / или ограниченной смешиваемости между биополимером и пластификатором.^54,60 Кроме того, влага может оказывать комплексное влияние на пластификацию и миграцию гигроскопичных пластификаторов в гигроскопичных биополимерах. ⁶¹

Растет интерес к разработке пластификаторов на биологической основе (зеленых) из попутных / побочных продуктов и отходов сельскохозяйственной промышленности для замены пластификаторов на нефтяной основе. ^3,5,62 Глицерин и эпоксидированные триглицеридные растительные масла являются примерами обычных пластификаторов на биологической основе, ³, и их использование приводит к продуктам, в которых как матричный полимер, так и пластификатор имеют биологическую основу.^3,63 В большинстве исследований, связанных с пластификаторами на биологической основе и их применением, полное исследование механизмов миграции отсутствует и требует дальнейшего развития в этой быстрорастущей области.

Способы предотвращения потери пластификатора

Чтобы избежать разрушения полимерных материалов, вызванного потерей пластификатора, было использовано несколько подходов, препятствующих миграции пластификатора. Наиболее распространенный способ — увеличить размер молекул пластификатора, чего можно достичь с помощью полимерных пластификаторов и олигомеров ^64,65 и пластификаторов разветвленной и звездообразной формы.^66,67,68 Коэффициент диффузии этих пластификаторов в полимерах низкий из-за их большого размера, что приводит к медленным потерям пластификатора. Однако пластификаторы с более крупным молекулярным размером имеют более низкую пластифицирующую способность, чем большинство традиционных пластификаторов. ⁴ Другой распространенный подход — прививка пластификаторов к полимерным цепям. ^69,70,71 Благодаря химическим связям привитые пластификаторы не мигрируют. Кроме того, для подавления миграции пластификатора обычно используются модификации поверхности, такие как поверхностные покрытия и сшивание.^1,72,73 Модифицированный поверхностный слой действует как барьер для пластификатора и изолирует пластификатор от открытой среды, предотвращая его миграцию. ^1,74

В этой статье мы обсуждаем потери пластификатора из пластмасс и каучуков, потери, которые приводят к ухудшению свойств продукта, утечкам и возможному загрязнению окружающей среды. Потери в окружающую газовую фазу происходят за счет диффузии внутри материала к поверхности и за счет испарения с поверхности.Потери контролируются диффузией или испарением, причем первое обычно происходит при высоких температурах, а второе — при низких. В режиме с контролируемым испарением на поверхности часто образуется пленка пластификатора, на что указывает линейная потеря во времени, по крайней мере, в течение определенного периода времени.

Что такое и зачем нужен пластификатор для бетона, его заменители — как добавлять пластификатор.

Что такое пластификатор и что он даёт?

Как использовать и разводить пластификатор

Заменители пластификаторов

Что такое пластификаторы для бетона и чем их можно заменить

Что такое пластификаторы для бетона

Чем заменить пластификатор для бетона

Преимущества использования наших материалов

Пластификатор — для чего он нужен? |

Это тоже интересно:

Как сделать пластификатор для бетона своими руками?

Видео — влияние пластификатора на суспензию

Из чего сделать пластификатор для цементного раствора своими руками

Другие типы добавок в бетонный раствор

Добавки в бетон / ПЛАСТИФИКАТОРЫ — БЕТОНоДОБАВКИ64 — ✆ 580-680 — г.Саратов

Пластификаторы для бетона — виды и принцип действия

Определение и задачи пластификаторов

Виды и характеристики

Противоморозные

Воздухоотвлекающие

Замедлители

Ускорители

Суперпластификаторы

Пластификаторы для бетона виды и принцип действия

Зачем нужен пластификатор?

Преимущества пластификаторов

Какие виды пластификаторов существуют?

Типы, использование, классификация, выбор и регулирование

Использование пластификаторов

Методы пластификации

Обработка пластификаторами

Потеря пластификатора \ Экссудация пластификатора

Классификация пластификаторов

Применение пластификаторов

Пленка и пленка

Полы

Провода и кабель

Ткани с покрытием

Другие области применения гибкого ПВХ:

Фталатные пластификаторы и действующие правила

Преимущества и ограничения фталатных пластификаторов

Применение фталатных пластификаторов

Положения о фталатных пластификаторах

DEHP — Диэтилгексилфталат

Преимущества DEHP

Ограничения DEHP

Приложения DEHP

DEHP Замена

DINP- диизононилфталат

Преимущества DINP

Приложения DINP

DIDP — диизодецилфталат

Льготы DIDP

Ограничения DIDP

Приложения DIDP

DBP — Дибутилфталат

Основные ограничения ДАД

Приложения DBP

Пластификаторы терефталатные

Другие фталатные пластификаторы

Альтернативные пластификаторы

Пластификаторы адипата

Преимущества адипатов

Ограничения по использованию пластификаторов адипата

Бензоатные пластификаторы

Бензоатные пластификаторы Характеристики

Ограничения по использованию бензоатных пластификаторов

Применение пластификаторов бензоата

Пластификаторы тримеллитатные

Преимущества и ограничения тримеллитатных пластификаторов

Применение тримеллитатов

Цитратные пластификаторы

Цитратные пластификаторы Преимущества

Основные ограничения

Применение цитратных пластификаторов

Пластификаторы прочие

Фосфаты

Парафины хлорированные

Варианты насыщенных колец сложных эфиров фталата (например, DINCH)

Сложные эфиры алкилсульфоновой кислоты