Plastikleştirici - Plasticizer - Wikipedia

Bir plastikleştirici (İngiltere: yumuşatıcı) bir malzemeye daha yumuşak ve daha esnek hale getirmek, malzemesini artırmak için eklenen bir maddedir. plastisite azaltmak için viskozite veya azaltmak sürtünme imalat sırasında işlenmesi sırasında.

Plastikleştiriciler genellikle polimerler gibi plastik ve silgi ya imalat sırasında hammaddenin işlenmesini kolaylaştırmak ya da son ürünün uygulamasının taleplerini karşılamak için. Örneğin, plastikleştiriciler genellikle polivinil klorür (PVC), aksi takdirde yumuşak ve esnek hale getirmek için sert ve kırılgan olan; bu da onu aşağıdaki gibi ürünler için uygun kılar Giyim çantalar hortumlar, ve elektrik kablosu kaplamalar.

Plastikleştiriciler de sıklıkla eklenir Somut Bunları dökmek için daha işlenebilir ve akışkan hale getiren formülasyonlar, böylece su içeriklerinin azaltılmasına izin verir. Benzer şekilde, genellikle killer, sıva, katı roket kalıplama ve şekillendirmeden önce yakıt ve diğer macunlar. Bu uygulamalar için, plastikleştiriciler büyük ölçüde dağıtıcılar.

Polimerler için

Polimerler için plastikleştiriciler, düşük uçuculuğa sahip sıvılar veya katılardır. 2017 verilerine göre, plastikleştiriciler için toplam küresel pazar 7,5 milyon metrik tondu.

Türe göre Avrupa ve Küresel Plastikleştirici Kullanımı 2017

Kuzey Amerika'da 2017 hacmi ~ 1.01 milyon metrik tondu ve Avrupa'da bu rakam 1.35 milyon metrik tondu ve daha yüksek moleküler ağırlıklı (HMW) ortoftalatlara ve düzenleyici sorunları takiben alternatif tiplere doğru ilerleyen kimyasal tip eğilimi ile çeşitli son kullanım uygulamaları arasında bölündü. düşük moleküler ağırlıklı (LMW) ortoftalatlarla ilgili.

Avrupa'nın Plastifiyan Kullanımı 2017
Avrupa'nın Plastifiyan Pazar Trendleri 2017

Polimer plastikleştiricilerin neredeyse% 90'ı, en yaygın olarak ftalat esterler, kullanılır PVC, bu malzemeye gelişmiş esneklik ve dayanıklılık kazandırır.[1] Çoğunluğu filmlerde ve kablolarda kullanılır.[2]

Hareket mekanizması

Yaygın olarak, plastikleştiricilerin kendilerini zincirler arasına yerleştirerek çalıştığı düşünülüyordu. polimerler, aralık bırakarak ("ücretsiz hacmi" artırarak),[3][4] veya onları şişirmek ve böylece önemli ölçüde düşürmek cam geçiş plastik için sıcaklık ve onu daha yumuşak hale getirmek; ancak daha sonra serbest hacim açıklamasının plastikleştirmenin tüm etkilerini açıklayamayacağı gösterilmiştir.[5] Polimer zincirinin hareketliliğine ilişkin klasik resim, plastikleştirici varlığında, çizilenden daha karmaşıktır. Fox ve Flory basit polimer zinciri için. Plastikleştirici molekülleri, zincirin hareketliliği üzerinde kontrolü ele alır ve polimer zinciri, polimer uçları etrafındaki serbest hacimde bir artış göstermez; plastikleştirici / suyun, polimerin hidrofilik kısımları ile hidrojen bağları oluşturması durumunda, ilişkili serbest hacim azaltılabilir. [6] PVC gibi plastikler için ne kadar fazla plastikleştirici eklenirse, soğuk esneme sıcaklıkları o kadar düşük olacaktır. Plastikleştirici içeren plastik ürünler, gelişmiş esneklik ve dayanıklılık sergileyebilir. Plastikleştiriciler, polimer matrisine bağlı olmadıkları için plastiğin yer değiştirmesi ve aşınması nedeniyle maruziyet için uygun hale gelebilir. "yeni araba kokusu "genellikle plastikleştiricilere veya bunların bozunma ürünlerine atfedilir.[7] Bununla birlikte, kokunun yapısı ile ilgili çok sayıda çalışma, muhtemelen son derece düşük uçuculuk ve buhar basıncı nedeniyle, kayda değer miktarlarda ftalat bulmamaktadır.[8]

Plastikleştiricilerin etkisi elastik modülü hem sıcaklığa hem de plastikleştirici konsantrasyonuna bağlıdır. Geçiş konsantrasyonu olarak adlandırılan belirli bir konsantrasyonun altında, bir plastikleştirici, bir malzemenin modülünü artırabilir. Bununla birlikte, malzemenin cam geçiş sıcaklığı tüm konsantrasyonlarda azalacaktır. Bir geçiş konsantrasyonuna ek olarak, bir geçiş sıcaklığı da mevcuttur. Geçiş sıcaklığının altında plastikleştirici aynı zamanda modülü artıracaktır.

Plastikleştiricilerin ana plastiklerinden göç etmesi, esneklik kaybına, gevrekleşmeye ve çatlamaya neden olur. Bu onlarca yıllık plastik lamba kordonu, plastikleştiricilerin kaybı nedeniyle esnediğinde parçalanır.

Seçimi

Son 60 yılda 30.000'den fazla farklı madde, polimer plastikleştiriciler olarak uygunlukları açısından değerlendirildi. Bunların sadece küçük bir kısmı - yaklaşık 50 - bugün ticari kullanımdadır.[9]

Ester plastikleştiriciler, maliyet-performans değerlendirmesine dayalı olarak seçilir. Kauçuk karıştırıcı, ester plastikleştiricileri uyumluluk, işlenebilirlik, kalıcılık ve diğer performans özellikleri açısından değerlendirmelidir. Üretimde olan çok çeşitli ester kimyaları şunları içerir: sebasatlar, yağlar, tereftalatlar, dibenzoatlar, Gluteratlar, ftalatlar, azelatlar ve diğer özel karışımlar. Bu geniş ürün yelpazesi, birçok kişi için gereken bir dizi performans avantajı sağlar. elastomer boru ve hortum ürünleri, döşeme, duvar kaplamaları, contalar ve contalar, kayışlar, tel ve kablo ve baskı ruloları gibi uygulamalar. Düşük ila yüksek polariteli esterler, aşağıdakiler dahil olmak üzere geniş bir elastomer yelpazesinde kullanım sağlar nitril, polikloropren, EPDM, klorlu polietilen, ve epiklorohidrin. Plastifiyan-elastomer etkileşimi, aşağıdakiler gibi birçok faktör tarafından yönetilir: çözünürlük parametresi, moleküler ağırlık ve kimyasal yapı. Uyumluluk ve performans özellikleri, belirli bir uygulama için bir kauçuk formülasyonu geliştirmede anahtar faktörlerdir.[10]

PVC ve diğer plastiklerde kullanılan plastikleştiriciler genellikle esterler orta zincir uzunluğuna sahip doğrusal veya dallı alifatik alkollü polikarboksilik asitler. Bu bileşikler, düşük toksisite, konakçı materyal ile uyumluluk, uçuculuk ve masraf dahil olmak üzere birçok kritere göre seçilir. Düz zincirli ve dallı zincirli alkil alkollerin ftalat esterleri bu spesifikasyonları karşılar ve yaygın plastikleştiricilerdir. Orto-ftalat esterler geleneksel olarak en baskın plastikleştiriciler olmuştur, ancak düzenleyici endişeler, özellikle Avrupa'da yüksek moleküler ağırlıklı orto-ftalatlar ve diğer plastikleştiriciler içeren sınıflandırılmış maddelerden sınıflandırılmamış maddelere geçilmesine yol açmıştır.

Antiplastikleştiriciler

Antiplastikleştiriciler, plastikleştiricilerinkine zıt etkiye sahip polimer katkı maddeleridir. Cam geçiş sıcaklığını düşürürken modülü arttırırlar.

Bis (2-etilheksil) ftalat yaygın bir plastikleştiricidir.

Güvenlik ve toksisite

Özellikle bazı düşük moleküler ağırlıklı orto-ftalatlar potansiyel olarak sınıflandırıldığından, bazı polimer plastikleştiricilerin güvenliği konusunda önemli endişeler ifade edilmiştir. endokrin bozucular bazı gelişimsel toksisite bildirilmiştir.[11]

Yaygın polimer plastikleştiriciler

Dikarboksilik / trikarboksilik esterler

Trimellitatlar

Adipatlar, sebasatlar, maleatlar

Biyo bazlı

Daha iyi olan plastikleştiriciler biyolojik olarak parçalanabilirlik ve muhtemelen daha düşük çevresel toksisite geliştirilmektedir. Bu tür plastikleştiricilerden bazıları şunlardır:

Diğer plastikleştiriciler

Polimerik Olmayan Malzemeler İçin

Somut

Beton teknolojisinde plastikleştiriciler ve süper akışkanlaştırıcılar yüksek menzilli su azaltıcılar olarak da adlandırılır. Eklendiğinde Somut karışımlar, iyileştirme de dahil olmak üzere bir dizi özellik sağlarlar işlenebilirlik ve güç. Karışım sudan "mahrum bırakılmadıkça", betonun mukavemeti, eklenen su miktarı, yani su-çimento (w / c) oranı ile ters orantılıdır. Daha güçlü beton üretmek için, daha az su eklenir (karışımı "aç bırakmadan"), bu da beton karışımını daha az işlenebilir hale getirir ve karıştırmayı zorlaştırır, bu da plastikleştiriciler, su azaltıcılar, süperplastikleştiriciler veya dağıtıcıların kullanımını gerektirir.[12]

Plastikleştiriciler de sıklıkla puzolanik kül mukavemeti artırmak için betona eklenir. Bu karışım oranlama yöntemi, özellikle yüksek dayanımlı beton ve elyaf takviyeli beton üretilirken popülerdir.

Çimento birim ağırlığı başına% 1-2 plastikleştirici eklemek genellikle yeterlidir. Aşırı miktarda plastikleştirici eklemek aşırı miktarda beton ayrımı ve tavsiye edilmez. Kullanılan belirli kimyasala bağlı olarak, çok fazla plastikleştirici kullanılması geciktirme etkisine neden olabilir.

Plastikleştiriciler genellikle lignosülfonatlar bir yan ürün kağıt endüstrisi. Süperakışkanlaştırıcılar genellikle sülfonlu naftalin yoğunlaştırılmış veya sülfonlu melamin formaldehit, polikarboksilik eterlere dayalı daha yeni ürünler artık mevcuttur. Geleneksel lignosülfonat bazlı plastikleştiriciler, naftalin ve melamin sülfonat bazlı süperplastikleştiriciler, floküle edilmiş çimento partiküllerini bir elektrostatik itme mekanizması yoluyla dağıtır (bkz. kolloid ). Normal plastikleştiricilerde aktif maddeler adsorbe edilmiş Parçacıklar arasında itmeye yol açan negatif bir yük vererek çimento parçacıklarına. Lignin, naftalin, ve melamin sülfonat süperplastikleştiriciler organik polimerlerdir. Uzun moleküller kendilerini çimento partiküllerinin etrafına sarar ve onlara oldukça negatif bir yük vererek birbirlerini iterler.

Polikarboksilat eter süper akışkanlaştırıcı (PCE) veya sadece polikarboksilat (PC), sülfonat bazlı süperplastikleştiricilerden farklı şekilde çalışır ve elektrostatik itme yerine sterik stabilizasyon ile çimento dispersiyonu sağlar. Bu dispersiyon şekli, etkisi bakımından daha güçlüdür ve çimentolu karışıma gelişmiş işlenebilirlik tutma sağlar.[13]

Sıva

Plastikleştiriciler eklenebilir duvar panosu sıva işlenebilirliği artırmak için karışımlar. Enerji tüketilen kurutma duvar kaplamasını azaltmak için daha az su ilave edilir, bu da alçı karışımını çok çalışmaz hale getirir ve karıştırılmasını zorlaştırır, bu da plastikleştiriciler, su azaltıcılar veya dağıtıcıların kullanımını gerektirir. Bazı çalışmalar ayrıca, çok fazla lignosülfonat dağıtıcının sertleşmeyi geciktirici bir etkiye neden olabileceğini göstermektedir. Veriler, daha güçlü bir çekirdeği önleyerek, çekirdekteki mekanik iğne benzeri kristal etkileşimini azaltan amorf kristal oluşumlarının meydana geldiğini gösterdi. Şekerler, lignosülfonatlarda şelatlayıcı maddeler, örneğin aldonik asitler ve ekstraktif bileşikler esas olarak donma gecikmesinden sorumludur. Bu düşük aralıklı su azaltıcı dağıtıcılar genellikle lignosülfonatlar bir yan ürün kağıt endüstrisi.

Yüksek aralıklı süperakışkanlaştırıcılar (dispersanlar) genellikle sülfonlu naftalin polikarboksilik eterler daha modern alternatifleri temsil etmesine rağmen kondensat. Bu yüksek aralıklı su azaltıcıların her ikisi de, lignosülfonat tiplerinin 1/2 ila 1 / 3'ünde kullanılır.[14]

Geleneksel lignosülfonat ve naftalin sülfonat bazlı plastikleştiriciler, floküle edilmiş alçı parçacıklarını bir elektrostatik itme mekanizması yoluyla dağıtır (bkz. Kolloid ). Normal plastikleştiricilerde aktif maddeler adsorbe edilmiş alçı partiküllerine ekleyerek onlara negatif bir yük verir ve bu da partiküller arasında itmeye yol açar. Lignin ve naftalin sülfonat plastikleştiriciler organik polimerlerdir. Uzun moleküller alçı parçacıklarının etrafına sarılır ve onlara oldukça negatif bir yük vererek birbirlerini iterler.[15]

Enerjik malzemeler

Enerjik malzeme piroteknik bileşimler özellikle sağlam roket yakıtları ve dumansız tozlar tabancalar için, genellikle itici bağlayıcının veya genel itici gazın fiziksel özelliklerini iyileştirmek, ikincil bir yakıt sağlamak ve ideal olarak spesifik enerji verimini iyileştirmek için plastikleştiriciler kullanır (örn. özgül dürtü itici gazın gramı başına enerji verimi veya benzer indisler). Enerjik bir plastikleştirici, enerjik bir malzemenin fiziksel özelliklerini geliştirirken aynı zamanda spesifik enerji verimini de arttırır. Enerjik plastikleştiriciler genellikle enerjik olmayan plastikleştiricilere tercih edilir, özellikle katı maddeler için roket yakıtları. Enerjik plastikleştiriciler, gerekli itici gaz kütlesini azaltarak, bir roket aracının başka türlü olacağından daha fazla yük taşımasını veya daha yüksek hızlara ulaşmasını sağlar. Bununla birlikte, güvenlik veya maliyet hususları, roket iticilerinde bile enerjik olmayan plastikleştiricilerin kullanılmasını gerektirebilir. Katı roket itici yakıt için kullanılır Uzay mekiği katı roket güçlendirici istihdam HTPB, bir sentetik kauçuk, enerjisiz ikincil yakıt olarak.

Enerjik malzemeler için plastikleştiriciler

İşte bazıları enerjik plastikleştiriciler kullanılan roket yakıtları ve dumansız tozlar:

Nedeniyle ikincil alkol gruplar, NG ve BTTN nispeten düşük termal stabiliteye sahiptir. TMETN, DEGDN, BDNPF ve BDNPA nispeten düşük enerjilere sahiptir. NG ve DEGN nispeten yüksek buhar basıncı.[16]

Referanslar

  1. ^ David F. Cadogan ve Christopher J. Howick "Plastikleştiriciler", Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry 2000, Wiley-VCH, Weinheim. doi:10.1002 / 14356007.a20_439
  2. ^ Market Study Plasticizers, 3. baskı, Ceresana, Kasım 2013
  3. ^ (1) Maeda, Y .; Paul, D.R. J. Polym. Sci. Bölüm B Polym. Phys. 1987, 25, 957–980.
  4. ^ (1) Maeda, Y .; Paul, D.R. J. Polym. Sci. Bölüm B Polym. Phys. 1987, 25, 1005–1016.
  5. ^ (1) Casalini, R .; Ngai, K. L .; Robertson, C. G .; Roland, C. M. J. Polym. Sci. Bölüm B Polym. Phys. 2000, 38, 1841–1847.
  6. ^ Capponi, S .; Alvarez, F .; Racko, D. (2020), "Bir PVME Polimer-Su Çözeltisinde Serbest Hacim", Makro moleküller, XXX (XXX): XXX – XXX, doi:10.1021 / acs.macromol.0c00472
  7. ^ Geiss, O .; Tirendi, S .; Barrero-Moreno, J .; Kotzias, D., "Kullanılmış özel araçların kabin havasında bulunan uçucu organik bileşiklerin ve ftalatların araştırılması", Environment International 2009, 35, 1188-1195. doi:10.1016 / j.envint.2009.07.016
  8. ^ Kimya ve Mühendislik Haberleri, 2002, 80 (20), 45; http://pubs.acs.org/cen/whatstuff/stuff/8020stuff.html
  9. ^ Malveda, Michael P (Temmuz 2015). "Plastikleştiricilerle ilgili Kimyasal Ekonomi El Kitabı Raporu". Alıntı dergisi gerektirir | günlük = (Yardım)
  10. ^ [1] Arşivlendi 27 Mart 2009, Wayback Makinesi
  11. ^ Halden, Rolf U. (2010). "Plastikler ve Sağlık Riskleri". Halk Sağlığı Yıllık Değerlendirmesi. 31: 179–194. doi:10.1146 / annurev.publhealth.012809.103714. PMID  20070188.
  12. ^ Çimento Katkıları Derneği. "CAA". www.admixtures.org.uk. Arşivlenen orijinal 2008-03-16 tarihinde. Alındı 2008-04-02.
  13. ^ C&EN: Covertory - Sentetik Kimya Betona Giriyor
  14. ^ [2] Arşivlendi 24 Temmuz 2011, Wayback Makinesi
  15. ^ Kirby, Glen H .; Jennifer A. Lewis (2002). "Konsantre çimento-polielektrolit süspansiyonlarında reolojik özellik gelişimi". Amerikan Seramik Derneği Dergisi. 85 (12): 2989–2994. doi:10.1111 / j.1151-2916.2002.tb00568.x.
  16. ^ 2,2,2-trinitroethyl 2-nitroxyethyl ether ve bir hazırlama yöntemi - ABD Patenti 4745208

Dış bağlantılar