Što je plastifikator u PVC -u?

Polivinil klorid (PVC) jedna je od najčešće proizvedenih i svestranijih plastika na svijetu. Međutim, u svom čistom obliku, PVC je kruti i krhki materijal. Kako bi otključao svoj puni potencijal i proširio svoje prijave, plastifikatori su ugrađeni. Plastifikator je aditiv, obično organski ester s visokim pojavljivanjem, koji je pomiješan s polimerom za poboljšanje njegove fleksibilnosti, obradivosti i proširivosti. U kontekstu PVC -a, plastifikatori u osnovi transformiraju svoja fizička svojstva, čineći ga mekanim, gipkim i mnogo prilagodljivijim za ogroman niz proizvoda.

Mehanizam plastilizacije

Jezgra strukture PVC -a sastoji se od dugih polimernih lanaca. U krutom PVC-u, ti su lanci čvrsto spakirani i drže se snažnim intermolekularnim silama, prvenstveno interakcijama dipola-dipola zbog polarnih veza ugljičnog klora. Kad se doda plastifikator, njegove se molekule prekrivaju između ovih PVC polimernih lanaca. Ovo umetanje učinkovito povećava slobodni volumen unutar polimerne matrice i slabi intermolekularne sile koje drže lance zajedno.

Ovaj efekt "podmazivanja" omogućava PVC lancima da se slobodnije kreću jedan pokraj drugog pri nižim temperaturama i s manje vanjske sile. Slijedom toga, temperatura prijelaza stakla ( $T_g$ ) PVC se spušta. A $T_g$ je temperatura ispod koje polimer postaje tvrda i krhka, a iznad koje postaje gumenija i fleksibilnija. Spuštanjem $T_g$ , plastifikatori omogućuju PVC-u da ostane fleksibilan i izvediv na sobnoj temperaturi, pa čak i na temperaturama sub-nula, ovisno o vrsti i koncentraciji plastifikatora.

Ključne funkcije i prednosti plastifikatora u PVC -u

Dodavanje plastifikatora PVC -u pruža nekoliko kritičnih prednosti:

• Povećana fleksibilnost i mekoća: Ovo je najistaknutija funkcija, koja omogućuje korištenje PVC -a u aplikacijama koje zahtijevaju savijanje, poput kablova, crijeva i filmova.

• Poboljšana procesibilnost: Plastifikatori smanjuju viskoznost taline PVC -a, što olakšava obradu tijekom ekstruzije, kalendiranja, oblikovanja ubrizgavanja i drugih tehnika proizvodnje. To se odnosi na niže temperature obrade i potrošnju energije.

• Poboljšana proširivost i elastičnost: Plastificirani PVC može se istegnuti i deformirati bez probijanja, što je neophodno za primjene poput sintetičke kože, obloženih tkanina i medicinskih cijevi.

• Smanjena krhkost: Sprječavaju da se materijal pukne ili razbije pod udarcem ili na niskim temperaturama.

• Trajnost i dugovječnost: Davanjem fleksibilnosti, plastifikatori mogu pridonijeti ukupnoj trajnosti i vijeku životnog vijeka PVC proizvoda u različitim okruženjima.

• Poboljšana jasnoća i površinski završetak: U nekim slučajevima plastifikatori mogu poboljšati prozirnost i površinsku estetiku PVC proizvoda.

Vrste plastifikatora koji se koriste u PVC -u

Povijesno, najčešći plastifikatori za PVC bili su ftalati , posebno di- (2-etilheksil) ftalat (DEHP ili DOP) i diisononil ftalat (DINP). Međutim, sve veća zabrinutost za zaštitu okoliša i zdravlja dovela su do diverzifikacije vrsta plastifikatora.

Uobičajene kategorije plastifikatora uključuju:

• Ftalati: Iako se neki ftalati visoke molekularne mase (poput DINP-a, DIDP-a, DPHP) još uvijek široko koriste, njihova se upotreba u određenim osjetljivim primjenama (npr. Igračke, medicinski uređaji) ograničava ili se postupno ukida zbog potencijalnih zdravstvenih učinaka.

• Terephtalati: Kao što je dijatil tereftalat (DOTP ili DEHT), koji se često koristi kao alternativa ftalatima, nudeći slične performanse s povoljnijim toksikološkim profilom.

• Adipates: Kao što je diocil adipat (DOA), poznat po dobroj fleksibilnosti niske temperature.

• Trimellates: To su plastifikatori veće molekulske mase koji nude izvrsnu trajnost i nisku volatilnost, što ih čini prikladnim za aplikacije visoke temperature poput žice i izolacije kabela.

• Citrates: Često se koriste u osjetljivim primjenama poput pakiranja hrane i medicinskih uređaja zbog njihove male toksičnosti. Primjeri uključuju trietil citrat (TEC) i tributil citrat (TBC).

• Epoksidirano sojino ulje (ESBO): Plastifikator na biološkim bazi koji također djeluje kao sekundarni stabilizator topline u PVC-u.

• Polimerni plastifikatori: Esteri visoke molekularne mase koji nude izvrsnu trajnost i otpornost na ekstrakciju, čineći ih pogodnim za trajnu robu i zahtjevna okruženja. Međutim, oni su manje učinkoviti u plastifikaciji od monomernih plastifikatora.

• Na biološkim i održivim plastifikatorima: Kategorija u nastajanju usredotočena na obnovljive resurse, vođena sviješću o okolišu i regulatornim pritiscima.

Odabir određenog plastifikatora ili mješavine plastifikatora ovisi o željenim svojstvima konačnog PVC proizvoda, uvjetima obrade, troškovima, regulatornim zahtjevima i okolišnim razmatranjima.

Razmatranja u odabiru i upotrebi plastifikatora

Odabir pravog plastifikatora za PVC aplikaciju uključuje složenu interakciju faktora:

• Učinkovitost: Koliko je plastifikatora potrebno za postizanje željene razine fleksibilnosti?

• Postojanost: Koliko dobro plastifikator ostaje unutar PVC matrice tijekom vremena, odupirući se migraciji, isparljivoj ili ekstrakciji? To je ključno za dugoročne performanse.

• Kompatibilnost: Plastifikator mora biti kompatibilan s PVC -om, što znači da bi se trebao dobro miješati, a ne "cvjetati" ili zadići s površine.

• Fleksibilnost niske temperature: Za primjene na otvorenom ili one u hladnoj klimi, sposobnost plastifikatora da održava fleksibilnost na niskim temperaturama je kritična.

• Voskalizacija: Tendencija plastifikatora da ispari iz PVC -a, što može dovesti do otvrdnjavanja tijekom vremena.

• Otpor migracije: Sposobnost plastifikatora da ostane unutar PVC -a i ne migrira u susjedne materijale, što može uzrokovati ljepljivost, bojenje ili umiješanje PVC -a.

• Kemijski otpor: Otpornost na ulja, masti i druge kemikalije.

• Zapaljivost: Neki plastifikatori mogu utjecati na značajke zapaljivosti PVC -a.

• Toksičnost i usklađenost s regulacijom: Pridržavanje propisa o zdravlju i sigurnosti, posebno za primjene koje uključuju kontakt s ljudima, hranom ili vodom.

• Trošak: Ekonomska održivost uvijek je značajan faktor u industrijskim primjenama.

Zaključno, plastifikatori su neophodne komponente u velikoj većini PVC formulacija, pretvarajući inherentno kruti polimer u vrlo svestran i prilagodljiv materijal. Njihov pažljiv odabir i precizna uključivanja najvažniji su za postizanje željenih karakteristika performansi i osiguravanje dugovječnosti i sigurnosti bezbrojnih PVC proizvoda koji su sastavni dio modernog života.