Пошук

Добавки для виробництва пластмас

Добавки для производства пластмасс

Пластмаса (пластична маса, пластик) – це матеріал органічної етимології, що створюється на основі полімерів-зв’язок (макромолекулярних сполук). Полімери можуть застосовуватися як синтетичні, так і природні (каучук, смоли, похідні целюлози). Однак перші при виробництві пластику отримали набагато більше поширення.

Процес формування пластикової продукції виглядає як перехід з робочого стану (еластичного або в’язко-плинного) в готовий (твердий, наприклад, склоподібний або кристалічний). В основі – реакції полімеризації, поліконденсації або поліприєднання низькомолекулярних вихідних речовин, які вилучають з вугілля, нафти або природного газу (бензолу, етилену, фенолу, ацетилену та інших мономерів). При їх перебігу формуються високомолекулярні зв’язки з багатьма вихідними молекулами.

У наш час пластмаси застосовуються в найрізноманітніших сферах промисловості та життєдіяльності. З них виготовляють техніку, побутові та господарські предмети й інвентар, меблі, іграшки, тару, упакування, труби та ін. На них зупиняють вибір через специфічні особливості, з-поміж яких: легке плавлення, можливість створення різних розмірів, обсягів, форм під тиском і при впливі високих температур, збереження форм після охолодження. Вироби із пластику зручні у використанні й характеризуються незначною вартістю.

Примітно, що деякі пластмаси підлягають багаторазовій експлуатації. Для переробки можуть бути використані такі способи, як пресування, тиск, видавлювання, вакуум-лиття, пневматичне формування та штампування.

Властивості пластику

До основних належать:

– мала густина (0,85-1,8 г/см3);

– дуже низькі провідності (електрична й теплова);

– не надто висока механічна міцність;

– розкладання при нагріванні (в деяких випадках з попереднім розм’якшенням);

– відсутність чутливості до вологи;

– стійкість до кислот та основ;

– різні реакції на органічні розчинники (залежно від хімічної природи полімеру);

– практично фізіологічна нешкідливість;

– морозостійкість (крихкість матеріалу при ударі при певній t).

Ці властивості досягаються і варіюються різними способами, наприклад, співполімеризацією або стереоспецифічною полімеризацією, компонуванням різних пластиків між собою та з іншими матеріалами (скловолокном, текстилем, наповнювачами, барвниками, стабілізаторами світла та тепла, прискорювачами твердіння). Для надання особливих властивостей можуть бути задіяні і пластифікатори (дибутилфталат, поліетиленгліколь, силікон), антипірени, антиоксиданти.

Види пластичних мас

Природа використовуваного полімеру і те, як він переходить з в’язкого в твердий стан, реагуючи на високі температури в процесі створення пластикових виробів, визначають розподіл пластмас на:

– термопластичні (термопласти). Нагрівання призводить до розплавлення, а охолодження – до повернення в початковий стан. Такі матеріали легко плавляться і тверднуть. Їх можна переплавлювати, створюючи нову продукцію. Однак варто враховувати, що якість наступних виробів буде дещо гіршою, ніж першого;

– термореактивні (реактопласти). Спочатку макромолекулам властива лінійна структура, а певна температура затвердіння (вища, ніж у попереднього виду) трансформує її в сітчасту. Нагріваючись, матеріал стає м’яким і плавиться. Однак, ставши твердим, він не може знову стати розчинним і плавким. Це означає, що повторне переплавлення й використання не мають сенсу. Важливою є придатність таких пластмас при виготовленні прес-порошків.

Крім цього, пластик може бути газонаповненим (спіненим, з малою густиною).

За складом пластмаси діляться на:

– листові термопластмаси. Це вініпласти та орган. скло, що складаються зі смол, стабілізаторів і пластифікаторів у малих кількостях;

– шаруваті. Сюди належать гетинакс, текстоліт та склотекстоліт, до складу яких входять паперові або тканинні наповнювачі;

– волокніти (скловолокна, азбестові та бавовняні волокна). Обов’язкова умова – волокнистість наповнювача;

– ливарні. Маси з моносировини, якою служать смоли;

– прес-порошки – матеріали з наповнювачів у формі порошку.

Сфера використання дає розподіл на такі види пластмас:

– теплоізоляційні (піно-, поропласти та ін.) для будівельних цілей;

– хімічно стійкі (ПЕ, ПП, фторлон, непластифікований полівінілхлорид) для промислового застосування;

– конструкційні (текстоліт, склотекстоліт тощо);

– універсальні (прес-порошки) загального призначення.

Залежно від матеріалу-зв’язки пластичні маси бувають:

– епоксипластами (з епоксидною смолою);

– фенопластами (з фенолформальдегідною смолою);

– амінопластами (з меламіно- або сечовиноформальдегідною смолою).

Сировина для виробництва пластмас

Як вже було сказано, основа будь-якого виду пластмаси – полімер. Найчастіше джерелом виступає етилен, з якого створюють полістирол, поліетилен та полівінілхлорид. Полімер-зв’язка може бути синтетичним і природним (білок, крохмаль, целюлоза). Але останні застосовуються набагато рідше. Синтетичні ж, навпаки, оскільки мають поліпшені експлуатаційні характеристики. Ось кілька основних з цих полімерів:

– полімеризаційні. Поліетилен, створюваний з продуктів високо термічної обробки. Він дуже добре зберігає еластичність та стійкий до впливу різноманітних кислот, а також до розчинників;

– полівінілхлорид (ПВХ). Стійкий до підвищених температур. Плавленню піддається лише при t 200 °С. З нього виготовляють лінолеум, плінтус, труби, плівкові вироби для оздоблення, штучну шкіру;

– полістирол (ПС). Характеризується міцністю, але при цьому є досить крихким матеріалом. Підходить для створення теплової ізоляції та облицювання;

– фенолформальдегідні. Їх одними з перших почали застосовувати в будівництві. Сьогодні з них найчастіше роблять клеї, лаки і фарби. Головний сировинний матеріал – фенол (безбарвні голчасті кристали з характерним запахом);

– сечовиноформальдегідні. Найдоступніша сировина для пластику. Хоча і є міцною, але швидко втрачає свої якісні показники при контакті з водою. Тут для виготовлення використовують найчастіше формалін (безбарвний газ з характерним різким запахом формальдегід, розчинений у воді);

– поліефірні. Це матеріали вузького спрямування, яким властива дорожнеча, у зв’язку з чим їх застосування є обмеженим. Найчастіше використовуються для виготовлення лаків та фарб;

– кремнійорганічні. В основі – кремній. Серед важливих особливостей: хімічна та термостійкість, чудове поєднання з різними силікатами. Підходять для виготовлення облицювань, фарб і захисних покриттів.

Популярні добавки для пластику

Хоча полімери і є основною сировиною у пластмасовиробництві, однак на сьогодні лише невелика кількість пластмас складаються лише з них. Найчастіше вони доповнені різноманітними функціональними добавками.

Основні групи добавок для пластмаси:

Наповнювачі. Їх завдання – збільшувати міцність і надавати необхідні технологічні параметри, зокрема, забезпечувати специфічні властивості та декоративність. Це можуть бути органічні й неорганічні матеріали, дисперсні, волокнисті (скло- й бавовняні волокна) та армувальні: крейда, біла глина, технічний вуглець, азбест. Популярний наповнювач – алюміній оксид (безбарвні кристали, що не розчиняються у воді). Кількість у пластичній масі – до 95 %.

Пластифікатори (еластифікуючі добавки). Підвищують гнучкість і морозостійкість, але, разом з тим, зменшують міцність, твердість, температуру пом’якшення та плавлення. Їх обсяг у пластмасі може досягати 45 %.

Змазки (ковзкі добавки). Введення до маси відбувається перед самим створенням виробів з неї. Їх основне завдання – перешкоджання прилипанню виробів до форм та інструментів, полегшення знімання. Також можуть відбиватися на поверхневих характеристиках пластмаси, наприклад, збільшувати блиск і формувати антиадгезійний прошарок, розпливаючись на поверхні. Змазками, як правило, служать стеарати цинку і кальцію, парафіни та силікони в розмірі до 2 %. Перевищувати рекомендовані кількості не можна, оскільки це може стати причиною зменшення міцності та хімічної стійкості.

Кількість кожної з добавок, які будуть перераховані нижче, становить у пластику 1-5 %.

Затверджувачі. Трансформують термопласти в реактопласти.

Процесингові добавки. Покращують зовнішній вигляд продукції з пластику, збільшують технологічну переробку і продуктивність техніки.

Очисники. Сприяють очищенню ливарного обладнання у виробничому процесі.

Осушувачі. Застосовуються при використанні вторинної полімерної сировини з метою вологопоглинання. Необхідні при надмірній вологості матеріалу, нестачі обладнання для сушіння або для зменшення витрат електроенергії.

Антифоги (добавки проти запітніння). Запобігають появі крапель води при зміні температури, захищають поміщену в вироби (харчові поліетиленові, етиленвінілацетатні та ПВХ плівки) продукцію. Також можуть бути застосовані для створення сільськогосподарських плівок.

Просвітлювачі. Задіюються при використанні поліпропілену для збільшення прозорості.

Оптичні відбілювачі. Покращують початковий колір, прибирають непотрібну жовтизну. Добре підходить для цієї мети діоксид титану (біла порошкоподібна речовина, що складається з безбарвних кристалів й ефективно підвищує білизну).

Барвники. Дають можливість отримати бажаний колір продукції.

Піноутворювачі. Дозволяють прибрати низку дефектів (утяжки, нестабільність розмірів та ін.), що негативно впливають на зовнішній вигляд готових виробів, а відтак і мінімізувати брак готової продукції.

Антипірени (інгібітори горіння). Запобігають горінню, роблять полімери стійкими до спалахування і уповільнюють поширення вогню. Матеріали з їх додаванням використовуються, в основному, в будівництві, транспортній, електронній та електротехнічній галузях. Вводити антипірени (наприклад, діамонійфосфат, суміш тринатрійфосфат + сульфат амонію або бура + борна кислота) потрібно у більших обсягах, ніж інші добавки.

Антиоксиданти. Дозволяють уникати термодеструкції, запобігають термічному окисленню при переробці, зберіганні й застосуванні. Додаються до полімерів практично всіх видів під час екструзії або лиття. Крім того, захищають від впливу агресивних середовищ, теплового та кисневого впливу.

Світлостабілізатори. Роблять матеріал менш сприйнятливим до УФ променів, захищають від руйнування під їх впливом. Особливо важлива їх присутність у виробах, що мають значну поверхню. Вводяться зазвичай спільно з антиоксидантами.

Антистатики. Забирають статичний електрозаряд з поверхонь (забезпечують матеріалу антистатичні якості). Можуть вводитися всередину полімеру або наноситися на поверхню виробів з нього.

Антисептики. Стоять на сторожі зараження і розмноження мікробів у пластмасі.

Крім цих добавок при виготовленні пластичних мас використовують спеціалізовані, які, наприклад, збільшують гідрофобність або мінімізують коефіцієнта тертя.

Також важливо знати про можливість застосування суперконцентратів, що додаються в розмірі 0,5-3 %. В їх функціональних обов’язках – надання відразу різних властивостей: морозостійкості, ковзання, спінювання, протиблокування, антистатичних, нуклеювальних, антимікробних та ін. У їх складі можуть перебувати пігменти і функціональні добавки. Вони можуть бути дозволені для контакту з їжею.

Комбіновані добавки. Широко застосовують і комплекси. Яскравий приклад – стабілізатор світла + антиоксидант. З їх допомогою створюють, зокрема, сільськогосподарські плівки, які протягом довгого терміну експлуатації не втрачають прозорості і бар’єрних якостей. Такі добавки дають можливість задіяти полімер після вторинної переробки повторно за прямим призначенням.

На загал, добавки для виробництва пластмас дозволяють спрощувати технологічні процеси, досягати економічної вигоди на підприємстві, надавати готовій продукції важливих властивостей. Вони важливі окремо, але особливий ефект дають при комплексному застосуванні. Щоб досягти бажаного результату, їх потрібно використовувати в рекомендованих кількостях і враховувати можливість впливу на дію інших компонентів. Тому до вибору добавок потрібно підходити ретельно, попередньо проаналізувавши можливі взаємодії, переваги та ризики, а також взявши до уваги характеристики основи, тобто полімеру.

Поширити



Напишіть відгук

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *