Plastifikator - Plasticizer - Wikipedia

A plastiklashtiruvchi (Buyuk Britaniya: plastiklashtiruvchi) - bu materialga yumshoqroq va moslashuvchan bo'lish, uni ko'paytirish uchun qo'shiladigan modda plastika, kamaytirish uchun yopishqoqlik yoki kamaytirish uchun ishqalanish ishlab chiqarishda uni ishlatish paytida.

Plastifikatorlar odatda qo'shiladi polimerlar kabi plastmassalar va kauchuk, yoki ishlab chiqarish paytida xom ashyo bilan ishlashni engillashtirish yoki oxirgi mahsulotni qo'llash talablarini qondirish. Masalan, plastifikatorlar odatda qo'shiladi polivinilxlorid (PVX), aks holda uni yumshoq va egiluvchan qilish uchun qattiq va mo'rt bo'ladi; kabi mahsulotlarga mos keladi kiyim-kechak, sumkalar, shlanglar va elektr sim qoplamalar.

Plastifikatorlarga ko'pincha qo'shiladi beton ularni yanada ishlashga yaroqli va quyish uchun suyuq holga keltiradigan formulalar, shu bilan suv tarkibini kamaytirishga imkon beradi. Xuddi shunday, ular ko'pincha qo'shiladi gil, gips, qattiq raketa qoliplash va shakllantirishdan oldin yonilg'i va boshqa xamirlarni. Ushbu dasturlar uchun plastifikatorlar asosan bir-biriga mos keladi dispersanlar.

Polimerlar uchun

Polimerlar uchun plastifikatorlar uchuvchanligi past bo'lgan suyuqliklar yoki qattiq moddalardir. 2017 yilgi ma'lumotlarga ko'ra, plastifikatorlarning umumiy global bozori 7,5 million tonnani tashkil etdi.

2017 yil turiga ko'ra Evropaning va global plastifikatorlardan foydalanish

Shimoliy Amerikada 2017 yil hajmi ~ 1,01 million tonnani, Evropada esa bu ko'rsatkich 1,35 million tonnani tashkil etdi va kimyoviy jihatdan yuqori molekulyar og'irlikka (HMW) ortoftalatlar va muqobil turlarga o'tuvchi turli xil oxirgi foydalanish dasturlari o'rtasida bo'linib, tartibga soluvchi masalalardan keyin. pastki molekulyar og'irlik (LMW) ortoftalatlar haqida.

Evropaning plastiklashtiruvchidan foydalanish 2017
Evropaning plastiklashtiruvchi bozor tendentsiyalari 2017 yil

Polimer plastifikatorlarining deyarli 90%, odatda ftalat Esterlar, ichida ishlatiladi PVX, ushbu materialga moslashuvchanlik va chidamlilik yaxshilandi.[1] Ko'pchilik kino va kabellarda ishlatiladi.[2]

Ta'sir mexanizmi

Odatda plastifikatorlar o'zlarini zanjirlar orasiga joylashtirib ishlaydi degan fikr bor edi polimerlar, ularni bir-biridan ajratish ("bo'sh ovoz" hajmini oshirish)[3][4] yoki ularni shishiradi va shu bilan sezilarli darajada pasayadi shisha o'tish plastmassa uchun harorat va uni yumshoqroq qilish; ammo keyinchalik ko'rsatilishicha, hajmni bepul tushuntirish plastiklashtirishning barcha oqibatlarini hisobga olmaydi.[5] Polimer zanjirining harakatchanligi bo'yicha klassik rasm plastiklashtiruvchi ishtirokida chizilganidan ko'ra murakkabroq Tulki va Flory oddiy polimer zanjiri uchun. Plastifikatorning molekulalari zanjirning harakatchanligini nazorat qiladi va polimer zanjiri polimer uchlari atrofida bo'sh hajmning ko'payishini ko'rsatmaydi; agar plastifikator / suv polimerning gidrofilik qismlari bilan vodorod bog'lanishini hosil qilsa, bu bilan bog'liq bo'lgan erkin hajm kamayishi mumkin. [6] PVX kabi plastmassalar uchun qancha plastiklashtiruvchi qo'shilsa, ularning sovuq egiluvchanligi pastroq bo'ladi. Plastifikatorlarni o'z ichiga olgan plastik buyumlar yaxshilangan egiluvchanlik va chidamlilikni namoyish etishi mumkin. Plastifikatorlar polimer matritsasi bilan bog'lanmaganligi sababli, ularning migratsiyasi va aşınması tufayli ta'sir qilishi mumkin. "yangi avtomobil hidi "ko'pincha plastifikatorlar yoki ularning parchalanish mahsulotlariga tegishli.[7] Shu bilan birga, hidni bo'yash bo'yicha ko'plab tadqiqotlar ftalatlarni sezilarli darajada topa olmaydi, ehtimol ularning juda past volatilligi va bug 'bosimi.[8]

Plastifikatorlarning ta'siri elastik modul har ikkala haroratga va plastifikator konsentratsiyasiga bog'liq. Krossover konsentratsiyasi deb ataladigan ma'lum bir kontsentratsiyadan past bo'lgan plastifikator materialning modulini oshirishi mumkin. Materialning shishadan o'tish harorati pasayadi, ammo barcha konsentratsiyalarda. Krossover konsentratsiyasiga qo'shimcha ravishda krossover harorati mavjud. Krossover harorati ostida plastiklashtiruvchi modulni ham oshiradi.

Plastifikatorlarning asosiy plastmassalardan ko'chishi moslashuvchanlikni, mo'rtlashishni va yorilishni yo'qotishiga olib keladi. Ushbu o'nlab yillik plastik chiroq shnuri plastiklashtirgichlarning yo'qolishi sababli egilayotganda qulab tushadi.

Tanlash

So'nggi 60 yil ichida 30000 dan ortiq turli xil moddalar polimer plastifikator sifatida yaroqliligi uchun baholandi. Ulardan faqat ozgina qismi - taxminan 50 tasi bugungi kunda tijorat maqsadlarida foydalanilmoqda.[9]

Ester plastiklashtiruvchi vositalar xarajatlarni baholash asosida tanlanadi. Kauchuk biriktiruvchi ester plastifikatorlarini moslik, ishlov berish, doimiylik va boshqa ishlash xususiyatlari uchun baholashi kerak. Ishlab chiqariladigan ester kimyoviy moddalarining xilma-xilligi kiradi sebacates, adipates, tereftalatlar, dibenzoatlar, glutratlar, ftalatlar, azelatlar va boshqa maxsus aralashmalar. Ushbu keng mahsulot qatori ko'pchilik uchun zarur bo'lgan bir qator ish samaradorligini ta'minlaydi elastomer naychalar va shlang mahsulotlari, pollar, devor qoplamalari, qistirmalari va qistirmalari, kamarlar, sim va kabel va bosma rulolar kabi dasturlar. Polarlik darajasi past va yuqori bo'lgan esterlar elastomerlarning keng spektrida, shu jumladan foydali vositalarni taqdim etadi nitril, polikloropren, EPDM, xlorli polietilen va epiklorohidrin. Plastifikator-elastomerning o'zaro ta'siri kabi ko'plab omillar bilan boshqariladi eruvchanlik parametri, molekulyar og'irlik va kimyoviy tuzilishi. Muvofiqlik va ishlash ko'rsatkichlari ma'lum bir dastur uchun kauchuk formulasini ishlab chiqishda asosiy omillardir.[10]

PVX va boshqa plastmassalarda ishlatiladigan plastifikatorlar ko'pincha asoslanadi Esterlar o'rtacha zanjir uzunligidagi chiziqli yoki tarvaqaylangan alifatik spirtli polikarboksilik kislotalarning. Ushbu birikmalar ko'plab mezonlarga ko'ra tanlanadi, shu jumladan toksikligi past, asosiy material bilan mosligi, o'zgaruvchanligi va xarajatlari. To'g'ri zanjirli va tarvaqaylab olingan alkil spirtlarining ftalat efirlari ushbu ko'rsatkichlarga javob beradi va keng tarqalgan plastifikatorlardir. Ortho-ftalat esterlari an'anaviy ravishda eng dominant plastiklashtiruvchi vositalar bo'lib kelgan, ammo tartibga soluvchi xavotirlar tasniflangan moddalardan yuqori molekulyar og'irlikdagi orto-ftalat va boshqa plastifikatorlarni, xususan Evropada o'z ichiga olgan toifalarga kirishga olib keldi.

Antiplastifikatorlar

Antiplastifikatorlar - polimerlashtiruvchi moddalarga qarama-qarshi ta'sir ko'rsatadigan polimer qo'shimchalar. Ular stakan o'tish haroratini pasaytirganda modulni oshiradilar.

Bis (2-etilheksil) ftalat keng tarqalgan plastifikator hisoblanadi.

Xavfsizlik va toksiklik

Ba'zi bir polimer plastifikatorlarning xavfsizligi, ayniqsa ba'zi bir past molekulyar og'irlikdagi ortofitalatlar potentsial deb tasniflanganligi sababli jiddiy xavotirlar bildirildi. endokrin buzuvchi moddalar rivojlanishning toksikligi haqida xabar berilgan.[11]

Keng tarqalgan polimer plastifikatorlar

Dikarboksilik / trikarboksilik esterlar

Trimellitatlar

Adipates, sebacates, maleates

Bio-asosli

Plastifikatorlar yaxshiroq biologik parchalanish va ehtimol pastroq ekologik toksiklik rivojlanmoqda. Ba'zi bunday plastifikatorlar:

Boshqa plastifikatorlar

Polimer bo'lmagan materiallar uchun

Beton

Beton texnologiyasida plastifikatorlar va superplastifikatorlar yuqori diapazonli suv reduktorlari deb ham ataladi. Qo'shilganda beton aralashmalar, ular bir qator xususiyatlarga ega, shu jumladan yaxshilanadi ishlash qobiliyati va kuch. Agar aralash suv "och qolmasa", betonning mustahkamligi qo'shilgan suv miqdoriga teskari proportsionaldir, ya'ni suv-tsement (w / c) nisbati. Kuchliroq beton ishlab chiqarish uchun kamroq suv qo'shiladi (aralashmani "och qolmasdan"), bu beton aralashmani kamroq ishlov beradi va aralashtirishni qiyinlashtiradi, bu esa plastifikatorlar, suv kamaytirgichlar, superplastifikatorlar yoki tarqatuvchi vositalardan foydalanishni talab qiladi.[12]

Plastifikatorlar ko'pincha qachon ishlatiladi pozzolanik kul kuchini yaxshilash uchun betonga qo'shiladi. Aralashmani mutanosiblashtirishning bu usuli, ayniqsa, yuqori quvvatli beton va tolali temirbeton ishlab chiqarishda juda mashhur.

Tsementning og'irligi uchun 1-2% plastifikator qo'shilishi odatda etarli bo'ladi. Haddan tashqari miqdordagi plastifikatorni qo'shib qo'yish ortiqcha natijalarga olib keladi betonni ajratish va tavsiya etilmaydi. Amaldagi kimyoviy moddaga qarab, juda ko'p plastifikator ishlatilishi sekinlashuvchi ta'sirga olib kelishi mumkin.

Plastifikatorlar odatda ishlab chiqariladi lignosulfonatlar, ning yon mahsuloti qog'oz sanoati. Superplastifikatorlar odatda ishlab chiqarilgan sulfatlangan naftalin kondensat yoki sulfanlangan melamin formaldegid, garchi endi polikarboksilik efirlarga asoslangan yangi mahsulotlar mavjud. An'anaviy lignosulfonat asosidagi plastifikatorlar, naftalin va melamin sulfanat asosidagi superplastifikatorlar flokulyatsiyalangan tsement zarralarini elektrostatik qaytarish mexanizmi orqali tarqatadi (qarang kolloid ). Oddiy plastifikatorlarda faol moddalar mavjud adsorbsiyalangan tsement zarralarida, ularga salbiy zaryad berib, zarralar orasidagi itarishga olib keladi. Lignin, naftalin va melamin sulfanat superplastifikatorlari organik polimerlardir. Uzoq molekulalar tsement zarralari atrofida o'raladi va ularga juda salbiy zaryad berib, ular bir-birini qaytaradi.

Polikarboksilat efiri superplastifikator (PCE) yoki shunchaki polikarboksilat (PC), sulfat asosidagi superplastifikatorlardan farq qiladi, elektrostatik repulsiya o'rniga sterik stabillash orqali tsement dispersiyasini beradi. Ushbu dispersiya shakli ta'sirida kuchliroq bo'lib, tsement aralashmasiga ishlov berish qobiliyatini yaxshilaydi.[13]

Shiva

Plastifikatorlar qo'shilishi mumkin devor taxtasi gips ish qobiliyatini yaxshilash uchun aralashmalar. Iste'mol qilinadigan quritadigan devor qog'ozini kamaytirish uchun kamroq suv qo'shiladi, bu gips aralashmasini juda ishlovsiz qiladi va aralashtirish qiyin bo'ladi, bu esa plastifikatorlar, suv kamaytirgichlar yoki tarqatuvchi vositalardan foydalanishni talab qiladi. Ba'zi tadkikotlar shuni ko'rsatadiki, juda ko'p lignosulfonat dispersiyasi to'siqni pasaytiruvchi ta'sirga olib kelishi mumkin. Ma'lumotlar shuni ko'rsatdiki, yadrodagi mexanik ignaga o'xshash kristalli o'zaro ta'sirni susaytiradigan va kuchliroq yadroning oldini olgan amorf kristal shakllanishlar sodir bo'lgan. Kabi lignosulfonatlardagi shakar, xelatlovchi moddalar aldonik kislotalar va ekstraktiv birikmalar asosan belgilangan sustkashlik uchun javobgardir. Ushbu past diapazonli suvni kamaytiruvchi dispersanlar odatda ishlab chiqariladi lignosulfonatlar, ning yon mahsuloti qog'oz sanoati.

Odatda yuqori darajadagi superplastifikatorlar (dispersanlar) ishlab chiqarilgan sulfatlangan naftalin kondensat, garchi polikarboksilik efirlar zamonaviy alternativalarni namoyish qilsa. Ushbu ikkala yuqori diapazonli suv reduktorlari lignosulfonat turlarining 1/2 dan 1/3 qismida ishlatiladi.[14]

An'anaviy lignosulfonat va naftalin sulfanat asosidagi plastifikatorlar suzuvchi gips zarralarini elektrostatik qaytarish mexanizmi orqali tarqatadi (qarang Kolloid ). Oddiy plastifikatorlarda faol moddalar mavjud adsorbsiyalangan gips zarralariga, ularga salbiy zaryad berib, zarralar orasidagi itarishga olib keladi. Lignin va naftalin sulfanat plastifikatorlari organik polimerlardir. Uzoq molekulalar gips zarralari atrofida o'raladi va ularga juda salbiy zaryad berib, ular bir-birini qaytaradi.[15]

Energiya materiallari

Baquvvat material pirotexnika kompozitsiyalari, ayniqsa qattiq raketa yoqilg'isi va tutunsiz changlar qurollar uchun ko'pincha yoqilg'i biriktiruvchisi yoki umumiy qo'zg'aluvchining fizik xususiyatlarini yaxshilash, ikkilamchi yoqilg'i bilan ta'minlash va eng yaxshi holatda o'ziga xos energiya hosil bo'lishini yaxshilash uchun plastiklashtiruvchi vositalardan foydalaning. o'ziga xos turtki, yoqilg'ining bir grammidan energiya unumdorligi yoki shunga o'xshash indekslar). Baquvvat plastifikator baquvvat materialning fizik xususiyatlarini yaxshilaydi va shu bilan birga o'ziga xos energiya unumdorligini oshiradi. Energetik plastifikatorlar odatda energetik bo'lmagan plastifikatorlarga, ayniqsa qattiq moddalar uchun afzaldir raketa yoqilg'isi. Energetik plastifikatorlar zarur bo'lgan yoqilg'i massasini kamaytiradi va raketa vositasida boshqa holatlarga qaraganda ko'proq foydali yuk ko'tarish yoki yuqori tezlikka erishishga imkon beradi. Biroq, xavfsizlik va xarajatlarni hisobga olgan holda, energetik bo'lmagan plastifikatorlardan, hatto raketa yoqilg'isida ham foydalanishni talab qilishi mumkin. Qattiq raketa yoqilg'isi yonilg'i quyish uchun ishlatiladi Space Shuttle qattiq raketa kuchaytiruvchisi ishlaydi HTPB, a sintetik kauchuk, energetik bo'lmagan ikkilamchi yoqilg'i sifatida.

Baquvvat materiallar uchun plastifikatorlar

Mana ba'zilari energetik plastifikatorlar ichida ishlatilgan raketa yoqilg'isi va tutunsiz changlar:

Tufayli ikkilamchi spirt guruhlar, NG va BTTN nisbatan past issiqlik barqarorligiga ega. TMETN, DEGDN, BDNPF va BDNPA nisbatan kam energiyaga ega. NG va DEGN nisbatan yuqori bug 'bosimi.[16]

Adabiyotlar

  1. ^ Devid F. Kadogan va Kristofer J. Xovik "Plastifikatorlar" Ullmannning Encyclopedia of Industrial Chemical 2000, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002 / 14356007.a20_439
  2. ^ Market Study Plastifikatorlari, 3-nashr, Ceresana, 2013 yil noyabr
  3. ^ (1) Maeda, Y.; Pol, D. R. J. Polim. Ilmiy ish. B qismi polimeri. Fizika. 1987, 25, 957-980.
  4. ^ (1) Maeda, Y.; Pol, D. R. J. Polim. Ilmiy ish. B qismi polimeri. Fizika. 1987, 25, 1005-1016.
  5. ^ (1) Casalini, R.; Ngai, K. L .; Robertson, C. G.; Roland, C. M. J. Polim. Ilmiy ish. B qismi polimeri. Fizika. 2000, 38, 1841-1847.
  6. ^ Kapponi, S .; Alvares, F .; Racko, D. (2020), "PVME-polimer-suv eritmasidagi erkin hajm", Makromolekulalar, XXX (XXX): XXX – XXX, doi:10.1021 / acs.macromol.0c00472
  7. ^ Geys, O .; Tirendi, S .; Barrero-Moreno, J .; Kotzias, D., "Ishlatilgan xususiy avtoulovlarning salonidagi havoda mavjud bo'lgan uchuvchi organik birikmalar va ftalatlarni o'rganish", Environment International 2009, 35, 1188-1195. doi:10.1016 / j.envint.2009.07.016
  8. ^ Kimyo va muhandislik yangiliklari, 2002, 80 (20), 45; http://pubs.acs.org/cen/whatstuff/stuff/8020stuff.html
  9. ^ Malveda, Maykl P (2015 yil iyul). "Plastifikatorlar bo'yicha kimyoviy iqtisodiyot bo'yicha qo'llanma hisoboti". Iqtibos jurnali talab qiladi | jurnal = (Yordam bering)
  10. ^ [1] Arxivlandi 2009 yil 27 mart, soat Orqaga qaytish mashinasi
  11. ^ Halden, Rolf U. (2010). "Plastik va sog'liq uchun xavflar". Jamiyat sog'lig'ining yillik sharhi. 31: 179–194. doi:10.1146 / annurev.publhealth.012809.103714. PMID  20070188.
  12. ^ Tsement aralashmasi assotsiatsiyasi. "CAA". www.admixtures.org.uk. Arxivlandi asl nusxasi 2008-03-16. Olingan 2008-04-02.
  13. ^ C&EN: Coverstory - Sintetik kimyo betonga o'tadi
  14. ^ [2] Arxivlandi 2011 yil 24 iyul, soat Orqaga qaytish mashinasi
  15. ^ Kirbi, Glen X.; Jennifer A. Lyuis (2002). "Konsentrlangan sement-polielektrolit suspenziyalaridagi reologik xususiyat evolyutsiyasi". Amerika seramika jamiyati jurnali. 85 (12): 2989–2994. doi:10.1111 / j.1151-2916.2002.tb00568.x.
  16. ^ 2,2,2-trinitroetil 2-nitroksietil efir va tayyorlash usuli - AQSh Patenti 4745208

Tashqi havolalar