PLASTIKÁTORY (z řeckého plastos – plast a latinského facio – dělat). 1) Přísady zaváděné do polymerních materiálů pro dodání (nebo zvýšení) elasticity a (nebo) plasticity během zpracování a provozu. Usnadňují disperzi sypkých přísad v polymerech, snižují tekutost (zpracování), křehkost (mrazuvzdornost) a teploty skelného přechodu polymerních materiálů (viz Plastifikace polymerů) a obvykle snižují tepelnou odolnost; Některá změkčovadla mohou zvýšit odolnost polymerů proti ohni, světlu a teplu.
Zavádění změkčovadel do kaučuků snižuje riziko popálení (viz Vulkanizace), snižuje tvrdost, hysterezní ztráty a tvorbu tepla při opakovaných deformacích pryže. Nazývají se taková změkčovadla, která pouze usnadňují zpracování kaučuku, snižují teplotu tekutosti kaučukových směsí, ale nezlepšují mrazuvzdornost vulkanizátu. změkčovadla; ty jsou obvykle parafin-naftenické a aromatické. ropné oleje, parafíny, kalafuna, interakční produkty. zvyšuje oleje se sírou (factis), ropný bitumen (rubrax), kumaron-indenové pryskyřice.
Obecné požadavky na změkčovadla: termodynamické. polymerní kompatibilita; nízká volatilita; žádný zápach; chem. setrvačnost; odolnost proti extrakci z polymeru kapalnými médii, např. oleje, detergenty, rozpouštědla.
Téměř všechny polymery lze plastifikovat, ale účinnost plastifikačního působení, vlastnosti plastifikátoru. polymery jsou určeny především chemicky. složení a mol. hmotnost změkčovadel. Obsah změkčovadel v polymerní kompozici se může pohybovat od 1-2 do 100 % hmotnostních nebo více, vztaženo na hmotnost polymeru v kaučukové směsi, až do 100 % hmotnostních kaučuku.
Plastifikátory jsou obvykle klasifikovány podle jejich chemických vlastností. povahu a stupeň kompatibility s polymerem. Naíb. běžnými změkčovadly jsou estery kyseliny ftalové (ftaláty tvoří ~ 80 % celkového objemu změkčovadel vyráběných v průmyslu), alifatické. dikarboxylové kyseliny, kyseliny fosforečné (fosfáty) a nízkomolekulární. polyestery (viz tabulka). Používá se také chlór. parafíny, silikon org. kapaliny, epoxid. sójový olej, parafíny, produkty lesní chemie. výroba atd. Ftaláty jsou široce používány v průmyslu, mezi nimi di(2-ethylhexyl)ftalát, který se používá pro plastifikaci PVC a etherů celulózy. Podle svých vlastností se mu blíží syntetické ftaláty. vyšší mastné alkoholy C6-C10, C7-C9, C8-C10 frakcí normální struktury, stejně jako isooktyl, isononyl a isodecyl alkoholy; nízká těkavost posledních tří změkčovadel umožňuje jejich použití pro výrobu tepelně odolných kompozic. Vyšší tepelné odolnosti se dosáhne, když se jako změkčovadla použijí trimellitové a pyromellitové estery.
Pro získání mrazuvzdorných polymerních kompozic se používají alifatické ethery. s výhodou dikarbonové sloučeniny adipové, sebakové a 1,10-dekandikarboxylové.
Fosfátová změkčovadla také dodávají polymerním kompozicím odolnost proti ohni (například změkčovadla obsahující halogenfosfor a triarylfosfáty) nebo mrazuvzdornost a odolnost proti ohni (trialkyl a alkylarylfosfáty).
Esterová změkčovadla mají všechny chemické vlastnosti. Svaté estery. Pomalu hydrolyzují vlivem vlhkosti za tvorby kyseliny a alkoholu; r-tion urychlují báze a to-tami. Za normálních podmínek jsou odolné vůči vzdušnému kyslíku, ale ve zvýšené míře. proudí v nich termooxidace. procesy vedoucí k destrukci. Záření Trvanlivost esterových změkčovadel závisí na jejich chemických vlastnostech. složení. Odolnost vůči g-záření tedy klesá v pořadí: dimethylftalát > diethylftalát > dibutylftalát > dioktylftalát. Estery kyseliny ftalové a fosforečné jsou odolné vůči působení mikroorganismů; obsah dikarboxylových kyselin klesá s nárůstem celkového počtu atomů uhlíku v molekule (v alkoholu i zbytcích kyselin). Biol. Aktivita ftalátů je přímo závislá na jejich pH ve vodě a nepřímo na jejich molekulové hmotnosti. masy. Viz také např. dimethylftalát, diethylftalát, dibutylftalát, dibutylsebakát, trifenylfosfát.
Polyesterová změkčovadla (mol. hm. 1000-6000) – produkty interakce. dikarboxylová kyselina s glykoly, esterifikovaná na koncových skupinách monokarboxylovou kyselinou nebo alkoholem (viz tabulka). Tato změkčovadla nejsou rozpustná. nebo omezené řešení. v množném čísle org. prostředí, mírně migrují z plastifikátoru. kompozice při kontaktu s jinými polymery obsahují nízké procento těkavých látek. Polyesterová změkčovadla na bázi 1,2-propylenglykolu jsou málo toxická změkčovadla.
VLASTNOSTI NEJDŮLEŽITĚJŠÍCH PLASTIKÁTORŮ
Hustota při 26 °C, g/cm0
Na Ruské chemické technické univerzitě byla z rostlinných olejů syntetizována náhrada za toxické plastové komponenty
Plastifikátory dodávají plastům požadované mechanické vlastnosti, často se však jedná o velmi toxické látky. Do běžného plastu (polyvinylchlorid, PVC) se jako změkčovadlo přidávají ftaláty, které se rozkládají déle než samotný plast a otravují půdu. Vědci z Ruské chemické technické univerzity pojmenovaní po. D.I. Mendělejev syntetizoval funkční analog těchto sloučenin za použití pouze přírodních složek – bionafty získané ze zemědělského odpadu bohatého na rostlinný olej. Experimenty ukázaly, že PVC s takovými ekologickými plastifikátory má dobré mechanické vlastnosti.
Ukončete režim celé obrazovky
Rozbalte na celou obrazovku
Foto: Irina Bujor, Kommersant / koupit foto
PVC je jedním z nejoblíbenějších druhů plastů. Vyrábí se z něj elektronky, hadice a mnoho dalších produktů včetně gramofonových desek. Kromě samotného polymeru obsahuje plast i další sloučeniny, které plní pomocné funkce, jako jsou změkčovadla, která dodávají výrobkům z PVC pružnost a snižují jejich křehkost v chladu. Jako změkčovadla PVC se dnes nejčastěji používají různé sloučeniny na bázi ftalátů. Jsou toxické a velmi obtížně se likvidují: i když je plast téměř úplně rozložen, ftaláty zůstávají stabilní, a tak se dostávají do země a podzemních vod a otravují je.
Jednou z možností, jak nahradit ftaláty v PVC, je bionafta z řas a rostlin bohatých na rostlinné oleje. Po zavedení epoxidových skupin se získá produkt s dobrými plastifikačními vlastnostmi. Ale až donedávna byly epoxidované bionafty z komerčního hlediska výrazně horší než ftaláty. Ruští vědci se rozhodli upravit bionaftu a použít k tomu extrémně dostupné činidlo – kyslík z atmosférického vzduchu.
„Časopis, kde článek vyšel, má velmi rád práci, která rozšiřuje obzor přeměny, konzumace, přeměny těchto rostlinných olejů a s epoxidovými sloučeninami pracuji celý život a nedávno jsem pracoval na jejich aerobní oxidaci. Proto jsme přišli s nápadem upravit bionaftu aerobní oxidací vzduchem,“ říká hlavní autor práce, profesor Ruské chemické technické univerzity Valentin Sapunov „V důsledku toho jsme po oxidaci získali směs, která jednak má plastifikační vlastnosti již na úrovni ftalátů, jednak se snadno rozkládá, je netoxický a v konečném důsledku se získává z rostlinných materiálů – takový zelený plastifikátor.“
Syntéza nového plastifikátoru se provádí ve dvou fázích. V první fázi se z rostlinných olejů odebírají tuky a chemickou reakcí s metanolem se získá směs různých esterů mastných kyselin, která se nazývá bionafta. Poté se filtruje, čistí a následně se při teplotě 80 až 110 stupňů Celsia bionafta oxiduje vzdušným kyslíkem po dobu 12 až 40 hodin.
Vědci provedli řadu experimentů s různými surovinami (při práci byly použity slunečnicový, olivový a lněný olej) a podmínkami syntézy: analyzovali složení výsledných směsí, jakož i jejich viskozitu a plastifikační vlastnosti. Ukázalo se, že při procesu oxidace se epoxidové sloučeniny v bionaftě postupně přeměňují na různé diestery, což zlepšuje plastifikační vlastnosti směsi. Optimální vlastnosti vykazovala směs na bázi lněných surovin: PVC s tímto změkčovadlem nebylo ve svých vlastnostech horší než PVC s ftaláty.
„Obdrželi jsme základní materiál a nyní, aby byl konkurenceschopný, musíme trochu více pohrát s jeho kvalitou – barvou, těkavostí. Například, aby byl materiál komerčně atraktivní, musí být průhledný jako slza, absolutně bezbarvý,“ komentuje Valentin Sapunov „Spolupracujeme se závodem v Roshalu u Moskvy, který vyrábí bionaftu, a neustále hledají nové směry a jejich křišťálový sen je jako vyrobit plastifikátor na bázi bionafty. Takže již existuje výrobní kapacita pro testování naší technologie.“
Vědci se domnívají, že nový plastifikátor lze použít nejen pro PVC, ale i pro jiné plasty, a nyní provádějí další práce na optimalizaci syntézy. Výzkumníci hledají způsob, jak získat diestery s podobnou funkčností jako změkčovadla nikoli z epoxidových sloučenin, ale jinými způsoby, protože aerobní oxidací epoxidových sloučenin vzniká mnoho nepotřebných látek.
RKhTU im. D.I. Mendělejev je vlajkovou lodí ruského chemického průmyslu, jejíž práce je zaměřena nejen na získávání nových znalostí, ale také na jejich zavádění do průmyslu. Studii provedli pracovníci Ústavu chemické technologie základních organických a petrochemických syntéz.
Použité materiály z článku Nová zelená metoda výroby polyvinylchloridových změkčovadel z methylesterů mastných kyselin rostlinných olejů; Anna Čerepanová, Jevgenij Savel’ev, Leila Alieva, Irina Kuzněcovová, Valentin Sapunov; Časopis American Oil Chemist’s Society, srpen 2020