пластификаторы

ПЛАСТИФИКАТОРЫ (от греч. plastos — пластичный и лат. facio — делаю)

1) Вещества, вводимые в полимерные материалы для придания (или повышения) эластичности и(или) пластичности при переработке и эксплуатации. Они облегчают диспергирование в полимерах сыпучих ингредиентов, снижают температуры текучести (переработки), хрупкости (морозостойкости) и стеклования полимерных материалов (см. пластификация полимеров), обычно снижают теплостойкость; некоторые П. могут повышать огне-, свето- и термостойкость полимеров.

Введение П. в каучуки снижает опасность подвулканизации (см. вулканизация), понижает твердость, гистерезисные потери и теплообразование при многократных деформациях резин. Те П., которые только облегчают переработку каучуков, снижая температуру текучести резиновых смесей, но не улучшают морозостойкость вулканизата, наз. мягчителями; это обычно парафино-нафтеновые и ароматич. нефтяные масла, парафины, канифоль, продукты взаимод. растит. масел с серой (фактисы), нефтяные битумы (рубраксы), кумароно-инденовые смолы.

Общие требования к П.: термодинамич. совместимость с полимером; низкая летучесть; отсутствие запаха; хим. инертность; устойчивость к экстракции из полимера жидкими средами, напр. маслами, моющими средствами, растворителями.

Пластифицировать можно практически все полимеры, однако эффективность пластифицирующего действия, свойства пластифицир. полимеров определяются в первую очередь хим. составом и мол. массой П. Содержание П. в полимерной композиции может составлять от 1–2 до 100% и более от массы полимера, в резиновой смеси-до 100% от массы каучука.

П. классифицируют обычно по хим. природе и степени совместимости с полимером. Наиболее распространенные П. — сложные эфиры фталевой кислоты (фталаты составляют ~ 80% всего объема выпускаемых в промышленности П.), алифатич. дикарбоновых кислот, фосфорной кислоты (фосфаты) и низкомол. полиэфиры (см. табл.). Применяют также хлорир. парафины, кремнийорг. жидкости, эпоксидир. соевое масло, парафины, продукты лесохим. производства и др. В промышленности широко используют фталаты и среди них ди(2-этилгексил)фталат, который применяют для пластификации ПВХ и эфиров целлюлозы. По свойствам к нему близки фталаты синтетич. высших жирных спиртов фракций C₆-C₁₀, C₇-C₉, C₈-C₁₀ нормального строения, а также изооктилового, изононилового и изодецилового спиртов; низкая летучесть последних трех П. позволяет использовать их для производства теплостойких композиций. Более высокая теплостойкость достигается при применении в качестве П. эфиров тримел-литовой и пиромеллитовой кислот.

Для получения морозостойких полимерных композиций используют эфиры алифатич. дикарбоновых кислот, преим. адипиновой, себациновой и 1,10-декандикарбоновой.

Фосфатные П. сообщают полимерным композициям также огнестойкость (напр., галогенфосфорсодержащие П. и триарилфосфаты) или морозостойкость и огнестойкость (триалкил- и алкиларилфосфаты).

Сложноэфирные П. обладают всеми хим. свойствами эфиров сложных. Они медленно гидролизуются под действием влаги с образованием кислоты и спирта; реакция ускоряется основаниями и кислотами. В обычных условиях устойчивы к действию кислорода воздуха, однако при повышенных температурах в них протекают термоокислит. процессы, приводящие к деструкции. Радиац. стойкость сложноэфирных П. зависит от их хим. состава. Так, стойкость к γ-излучению уменьшается в ряду: диметилфталат > диэтилфталат > дибутилфталат > ди-октилфталат. К действию микроорганизмов устойчивы эфиры фталевой и фосфорной кислот, стойкость эфиров алифатич. дикарбоновых кислот снижается с увеличением общего числа углеродных атомов в молекуле (в остатках как спирта, так и кислоты). Биол. активность фталатов находится в прямой зависимости от их растворимости в воде и в обратной — от мол. массы.

• см. также, напр. диметилфталат, диэтилфталат, дибутилфталат, дибутилсебацинат, трифенилфосфат

Полиэфирные П. (мол. м. 1000–6000)-продукты взаимод. дикарбоновых кислот с гликолями, этерифицированные по концевым группам реакцией с монокарбоновой кислотой или спиртом (см. табл.). Эти П. не раств. или ограниченно раств. во мн. орг. средах, незначительно мигрируют из пластифицир. композиций при контакте в другие полимеры, содержат низкий процент летучих. Полиэфирные П. на основе 1,2-пропиленгликоля относятся к малотоксичным П.

^{СВОЙСТВА НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫХ ПЛАСТИФИКАТОРОВ}

таблица в процессе добавления

_{* При 20 °C. ** При 25 °C.}

Осн. потребитель П. — промышленность пластмасс (до 85% всех производимых П. используется в производстве ПВХ-одного из самых крупнотоннажных и дешевых полимеров). П. применяют также в резиновой и лакокрасочной промышленности.

Впервые в качестве П. была использована камфора для первой пластмассы — целлулоида (Великобритания, 2-я пол. 19 в.).

^{Лит.: Тиниус К., Пластификаторы, пер. с нем., М., 1964; Бар-штейн P. С., Кирилович В. И., Носовский Ю. E., Пластификаторы для полимеров, М., 1982; Коз л OB П. В., Панков С. П., Физико-химические основы пластификации полимеров, М., 1982.}

_{Р. С. Барштейн}

2) ПАВ, вводимые в бетонные и сырьевые смеси, строит, растворы (в количестве 0,1–3,0% от массы цемента или сухой сырьевой смеси) для придания им пластичности, лучшей растекаемости или снижения водосодержания. В зависимости от влияния, оказываемого на бетонные смеси, их подразделяют на 4 группы: суперпластификаторы (высокоэффективные разжижители) — увеличивают осадку стандартного конуса от 2–4 см до не менее 20 см без снижения прочности, уменьшают водосодержание на 20% и более; сильнопластифицирующие добавки — увеличивают осадку от 2–4 см до 14–19 см, уменьшают водосодержание на 12–19%; среднепластифицирующие добавки-увеличивают осадку от 2–4 см до 9–13 см, уменьшают водосодержание на 6–11%; слабопластифицирующие добавки увеличивают осадку от 2–4 см до 8 см, уменьшают водосодержание не более чем на 5%. В зависимости от условий применения один и тот же П. может принадлежать к той или другой группе.

В качестве П. наиб. широко используют лигносульфонаты; все шире стали применять суперпластификаторы — продукты сульфометилирования меламина, сульфирования нафталина и др. ароматических углеводородов и послед. их конденсации с формальдегидом.

В основе механизма пластификации и уменьшения водосодержания при применении П. лежит адсорбция его молекул на поверхности высокодисперсных твердых частиц (напр., зерен цемента). Это сопровождается изменением величины и знака поверхностного заряда последних (электрокинетич. потенциала), их дезагрегацией и выделением воды, удерживаемой в агрегатах, состоящих из частиц твердой фазы. Могут иметь значение также снижение поверхностного натяжения воды, увеличение смачиваемости твердой фазы и возрастание воздухововлечения (т. е. повышается содержание пузырьков диспергир. воздуха, которые оказывают пластифицирующее влияние).

^{Лит.: Хигерович M. И., Байер В. E., Гидрофобно-пластифицируюише добавки для цементов, растворов и бетонов, М., 1979; Иванов Ф. M., Батраков В. Г., Лагойда А. В., "Бетон и железобетон", 1974, № 6, с. 2–5; Иванов Ф. M. [и др.], там же, 1981, № 4, с. 33.}

_{В. М. Колбасов}