Добавки та наповнювачі полімерних матеріалів - Використання вторинної полімерної сировини

У полімерні матеріали вводять добавки для надання їм необхідних експлуатаційних властивостей і полегшення умов переробки. Добавки вводять в усі полімери, оскільки часто переробка і застосування полімерів, що не містять добавок, неможливі. Добавки, що вводяться, повинні диспергувати в полімері з утворенням досить однорідних композицій, мати стабільні властивості при зберіганні, в умовах переробки і експлуатації полімерного матеріалу.

Наповнювачі можуть впливати на найрізноманітніші властивості полімерів: міцність, твердість, теплопровідність, теплостійкість, стійкість до дії агресивних середовищ, діелектричні властивості та ін. За походженням наповнювачі діляться на органічні і неорганічні (мінеральні), по структурі - на порошкоподібні, волокнисті і листові. Механізм взаємодії полімеру з наповнювачем визначається хімічною природою цих матеріалів і характером поверхні наповнювача. Найбільший ефект досягається при виникненні між наповнювачем і полімером хімічних зв'язків або значних адгезійних сил. Наповнювачі, здатні до такої взаємодії з полімером, називають активними, що не взаємодіють з полімером - інертними. Останні застосовують головним чином для полегшення переробки полімерів і зниження вартості виробів. Вміст наповнювача в полімерному матеріалі, як правило, не перевищує 50 % (з розрахунку на полімер), в окремих випадках він складає до 90 %.

Пластифікатори застосовують для підвищення пластичності і розширення інтервалу високоеластичного стану полімерних матеріалів. Крім того, ці добавки полегшують диспергування в полімері сипких інгредієнтів, регулюють клейкість полімерних композицій, знижують їх в'язкість і температуру формування виробів. Найважливіша вимога до пластифікаторів - здатність поєднуватися з полімером. Як пластифікатори застосовують як індивідуальні органічні сполуки (наприклад, складні ефіри), так і різноманітні технічні суміші, (наприклад, нафтові мінеральні масла) з різним вмістом ароматичних, нафтенових і парафінових вуглеводнів. Для більшості полімерних матеріалів одночасно застосовують суміші пластифікаторів різних типів. Вміст пластифікаторів може змінюватися в широких межах; в деяких випадках він досягає 30-40 %.

Стабілізатори застосовують для захисту полімерів від старіння. Основні види стабілізаторів: антиоксиданти, які є інгібіторами термічної деструкції і термоокислювальної деструкції; антиозонанти - інгібітори озонного старіння; світлостабілізатори - інгібітори фотоокислювальної деструкції; антиради - інгібітори радіаційної деструкції. При виборі стабілізуючої системи необхідно враховувати можливість взаємного впливу різних інгредієнтів. Ряд барвників має властивості ефективних світлостабілізаторів, деякі наповнювачі (наприклад, сажа) зменшують окислення пластмас і гум. Ненасичені пластифікатори можуть взаємодіяти із стабілізатором і пригнічувати його дію. У ряді випадків проявляється взаємне посилення дії двох і більше стабілізаторів.

Барвники - застосовують для отримання забарвлених полімерних матеріалів. Для цієї мети придатні органічні барвники різних класів (пігменти і лаки, жиро-, спирто - і водорозчинні барвники ін.) і неорганічні пігменти. Барвники можуть вводитися в полімери у вигляді порошків, паст або гранул.

Зшиваючі агенти - вводять в полімери для створення на певній стадії переробки поперечних зв'язків між макромолекулами. Утворення цих зв'язків обумовлює підвищення міцності та ін. технічних властивостей полімерних матеріалів. Зшиваючі агенти умовно поділяють на вулканізуючі агенти (для каучуків) і отверджувачі (для пластиків).

Структуроутворювачі добавки впливають на процеси утворення надмолекулярних структур і сприяють отриманню матеріалів з бажаною структурою. Такими добавками можуть служити різні оксиди, карбіди, нітриди та ін. сполуки у вигляді тонкодисперсних порошків, а також деякі солі органічних кислот, поверхнево-активні речовини та ін. Ці компоненти сприяють виникненню в полімерному матеріалі дрібнокристалічної структури, що характеризується поліпшеними фізико-хімічними властивостями. Рівномірний розподіл структуроутворювачів в полімері пов'язаний зі значними труднощами, оскільки їх вміст складає всього 0,1 - 1,0 %.

Пороутворювачі - вводять для отримання полімерних матеріалів пористої структури. Така структура створюється в результаті протікання фізичних процесів, що призводять до виникнення в масі полімеру парогазової фази, або хімічних реакцій, що супроводжуються виділенням газоподібних продуктів. У першому випадку пороутворювачами служать хімічно інертні низькомолекулярні вуглеводні, що володіють в газоподібному стані низьким коефіцієнтом дифузії, в другому - сполуки, які або розкладаються при певній температурі з виділенням газоподібних продуктів, або виділяють ці продукти в результаті взаємодії з полімером чи іншими інертними полімерними матеріалами.

Мастила - застосовують з метою зниження клейкості і запобігання прилипання полімерних матеріалів до робочих поверхонь устаткування. Мастилами служать парафіни, віск та ін. речовини, схильні до міграції на поверхню полімеру. Вони полегшують також диспергування в полімері сипких інгредієнтів і сприяють підвищенню озоностійкості полімерних матеріалів.

Антипірени - добавки, що знижують горючість полімерного матеріалу, утрудняють його займання і уповільнюють процес поширення полум'я. Ці добавки не повинні погіршувати основні властивості матеріалу - міцність, теплостійкість та ін., повинні мати достатню атмосферостійкість, низьку токсичність і не взаємодіяти з іншими компонентами в умовах переробки. Найбільш доцільне введення антипіренів в полімерний матеріал при його виготовленні або перед переробкою. Проте вони можуть застосовуватися також у вигляді покриття. Антипіренами служать головним чином галогеновмісні сполуки, похідні фосфору, ізоціанати, сполуки сурми, а також їх комбінації.

Антистатики перешкоджають виникненню і накопиченню статичної електрики в конструкціях і виробах з полімерних матеріалів.

Антимікробні агенти - добавки, що перешкоджають зародженню і розмноженню мікроорганізмів. Пігменти, здатні до сильного поглинання ультрафіолетового випромінювання, є хорошим захистом для пластмас.

Похожие статьи




Добавки та наповнювачі полімерних матеріалів - Використання вторинної полімерної сировини

Предыдущая | Следующая