Пластификатор что это такое: что это такое и для чего он нужен

Содержание

что это такое и для чего он нужен

Пластификаторы пользуются большой популярностью в современной технологии строительства. Они повышают пластичность строительных смесей, улучшают их эксплуатационные характеристики.

Что такое пластификатор?

Пластификатор — это специальная добавка для бетона, которая обеспечивает дополнительную пластичность раствора, его текучесть и подвижность.

Область применения бетона настолько широка, что охватывает все направления в строительстве, начиная от жилых многоэтажных домов и заканчивая мостами и плотинами. Нередко сооружения подвергаются резким перепадам температуры и влажности, должны выдерживать любые атмосферные явления. Сам процесс строительства также проходит разным погодным условиям: жара, дождь или мороз. При этом важно, чтобы качество бетонного состава обеспечивало прочность конструкций. Этому способствует применение добавок.

Для чего нужен пластификатор?

Часто в строительных целях необходим бетон в жидкой форме. Его удобно использовать для заливки опалубки и прочих узких элементов. Высокая плотность бетона не позволяет в полной мере его использовать. А разжижение бетона водой меняет его физические характеристики, снижает прочность конструкции и срок ее эксплуатации. Поэтому в качестве размягчителя бетона используются специальные вещества – пластификаторы.

Пластификатор — это добавка в бетоны и цементные растворы, позволяющая увеличить текучесть и пластичность смеси

Пластификат улучшает такие показатели качества бетона:

  • Текучесть. Сам по себе бетон малоподвижен и обладает пустотами в структуре. Смесь увеличивает подвижность раствора.
  • Снижает паропроницаемость, водопроницаемость и улучшает морозоустойчивость.
  • Прочность и быстроту сцепления соединений.
  • Увеличивает срок использования готовой бетонной смеси.

Как влияет пластификатор на эксплуатационную прочность бетонного раствора?

Благодаря свойствам пластификатов увеличиваются прочностные характеристики бетонного раствора, снижается расход цемента и воды в готовой смеси.

С помощью добавления вещества свойство адгезии бетонных смесей увеличивается. Это означает, что раствор застывает равномерно, не появляются расслоения и холодные швы, он обладает хорошим сцеплением с металлической арматурой. Улучшение таких свойств бетона позволяет получить смесь высокой прочности с длительным сроком эксплуатации.

В каких количествах добавляется пластификатор в цементный состав для стяжки?

Смеси применяются не только в составе бетона, но и других строительных смесях. Они получили широкое распространение в растворах для плитки и стяжки по обогреваемому полу. Такая смесь позволяет получить ровную поверхность с меньшими затратами времени и сил. Однородная структура раствора и отсутствие пузырьков воздуха упрощает процесс стяжки пола.

Водоцементное соотношение напрямую влияет на конечное качество и прочность растворов и бетонов

Сейчас применение пластификаторов стало настолько популярным, что на рынке строительных материалов появился широкий ассортимент пластификаторов с разным составом и концентрацией. Каждый производитель указывает, какое количество раствора необходимо добавить в готовую смесь для получения ее лучшей консистенции. Обычно, массовая часть пластификатора в готовой строительной смеси составляет 0,15-0,3%.

Пластификат – целесообразность применения при бетонировании и устройстве стяжки

Добавки могут использоваться в растворах как для наружных, так и внутренних работ. Если наружные работы без пластификата просто невозможны, то при внутренней отделке он улучшает имеющие свойства смеси. Стяжка пола равномерно распределяется по горизонтальной поверхности, быстро сохнет, имеет однородную структуру, хорошо выдерживает изменения температуры и влажности.

Пластифицирующие добавки и стяжка по обогреваемому полу

Обустройство теплого пола обязательно сопровождается заливкой стяжки. В используемую смесь необходимо добавлять пластификат.

В зависимости от условий, при которых осуществляется заливка основания для теплого пола, добавка может менять разные свойства смеси:

Дозировка пластификатора у каждого производителя разная, зависит она от концентрированности каждого отдельно взятого продукта
  • Ускорять затвердевание.   В условиях пониженной температуры процесс затвердевания стяжки пола замедляется, поэтому в нее целесообразно вводить добавки, ускоряющие такой процесс.
  • Замедлить гидратацию. Если необходимо увеличить срок использования готовой строительной смеси, то в нее вводятся добавки, замедляющие процесс затвердевания.
  • Повысить механические свойства.
  • Улучшить теплофизические свойства.
  • Позволяет создать стяжку пола с минимальной толщиной покрытия.

Доступные варианты замены пластификатора

Обычно, пластификаторы предлагаются производителем в виде готовой смеси, которую можно купить в любом строительном магазине. В то же время многие подручные материалы обладают теми же свойствами, которые есть в данной добавке. Возможно приготовление своими руками строительного раствора с применением бытовых пластификатов.

Можно добиться повышения устойчивости строительной смеси к разным видам нагрузок, используя:

  • Жидкое мыло, шампунь или моющее средство для посуды. Добавление жидкого мыла продлевает срок затвердевания бетонной смеси. Это актуально для длительной транспортировки готового раствора или продолжительной заливки бетоном сложных элементов.
  • Гашеная известь. Ее добавление в раствор улучшает его пластичность. Кроме того, гашеная известь обладает бактерицидными свойствами.
  • Клей ПВА. Раствор с добавлением клея обладает высокими гидроизоляционными свойствами и повышенной прочностью.
В бетонный раствор можно добавить жидкое мыло

Применение подручных средств возможно лишь в том случае, если промышленный пластификатор недоступен для использования. Важно соблюдать необходимую пропорцию веществ. Кроме того, если раствор создается своими руками, нужно учитывать свойства компонентов смеси, возможность их сочетания и прочие факторы.

Рекомендации по применению

Каждая стройка имеет свои особенности, где нужно учитывать сложность конструкций, высотность здания, климатические условия на этапе строительства и в процессе эксплуатации. Любая строительная смесь имеет свое назначение и должна использоваться при определенных условиях.

Используя пластификаты, нужно знать, что каждый из них выполняет свои функции. Поэтому в момент выбора необходимо изучить инструкцию по применению и соблюдать рекомендации производителя по дозировке. Если планируется строительство дома зимой, то средство должно снизить температуру замерзания воды, входящей в состав бетонной смеси. При отрицательной температуре воздуха, добавки пластификата в раствор может быть недостаточно для равномерного застывания смеси. В таком случае можно делать прогрев бетона сварочным аппаратом.

Все разновидности фундамента делаются с использованием пластификатов, они усиливают конструкцию основания здания. Цокольный этаж в частном доме имеет прямой контакт с грунтом, поэтому должен обладать высокими гидроизоляционными свойствами. Именно для этого в цементный раствор цокольного этажа всегда вводятся добавки пластификатов.

Если планируется строительство своими руками, то полезно самостоятельно изучить блоги о том, какой раствор нужен для кладки кирпича, как вязать арматуру крючком. Есть некоторые правила, которые позволят избежать типичных ошибок в строительстве. Одна из них – неправильно установленные пластиковые окна. На этапе монтажа ошибки не видны. Они становятся заметными во время эксплуатации окон при минусовой температуре. На стеклах появляется конденсат, окна пропускают холодный воздух в помещение.

Исправить ошибки монтажа поможет утепление пластиковых окон, о котором можно подробно почитать на нашем сайте.

Подводим итоги

Перед началом строительных мероприятий полезно расписать весь объем предполагаемых работ. Из него сразу можно выделить те, что будут проводиться самостоятельно. На них и следует делать основной упор: почитать литературу, а также изучить ассортимент строительных материалов, предлагаемых современным рынком.

На сегодняшний день, помимо пластификатов, можно приобрести суперпластификаторы, имеющие в составе новые вещества. Они обладают повышенными эксплуатационными характеристиками. Целесообразность их использования оценивается исходя из сложности конструкции и условий строительства.

ХиМиК.ru — ПЛАСТИФИКАТОРЫ — Химическая энциклопедия

ПЛАСТИФИКАТОРЫ (от греч. plastos-пластичный и лат. facio-делаю). 1) В-ва, вводимые в полимерные материалы для придания (или повышения) эластичности и(или) пластичности при переработке и эксплуатации. Они облегчают диспергирование в полимерах сыпучих ингредиентов, снижают т-ры текучести (переработки), хрупкости (морозостойкости) и стеклования полимерных материалов (см. Пластификация полимеров), обычно снижают теплостойкость; нек-рые пластификаторы могут повышать огне-, свето- и термостойкость полимеров.


Введение пластификаторов в каучуки снижает опасность подвулканиза-ции (см. Вулканизация), понижает твердость, гистерезисные потери и теплообразование при многократных деформациях резин. Те пластификаторы, к-рые только облегчают переработку каучуков, снижая т-ру 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 пластификаторам: термодинамич. совместимость с полимером; низкая летучесть; отсутствие запаха; хим. инертность; устойчивость к экстракции из полимера жидкими средами, напр. маслами, моющими ср-вами, р-рителями.

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

Пластификаторы классифицируют обычно по хим. природе и степени совместимости с полимером. Наиб. распространенные пластификаторы-сложные эфиры фталевой к-ты (фталаты составляют ~ 80% всего объема выпускаемых в пром-сти пластификаторов), алифатич. ди-карбоновых к-т, фосфорной к-ты (фосфаты) и низкомол. полиэфиры (см. табл.). Применяют также хлорир. парафины, кремнийорг. жидкости, эпоксидир. соевое масло, парафины, продукты лесохим. произ-ва и др. В пром-сти широко используют фталаты и среди них ди(2-этилгек-сил)фталат, к-рый применяют для пластификации ПВХ и эфиров целлюлозы. По св-вам к нему близки фталаты синтетич. высших жирных спиртов фракций C

6-C10, C7-C9, C8-C10 нормального строения, а также изооктилового, изононилового и изодецилового спиртов; низкая летучесть последних трех пластификаторов позволяет использовать их для произ-ва теплостойких композиций. Более высокая теплостойкость достигается при применении в качестве пластификаторов эфиров тримел-литовой и пиромеллитовой к-т.

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

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

Сложноэфирные пластификаторы обладают всеми хим. св-вами эфиров сложных. Они медленно гидролизуются под действием влаги с образованием к-ты и спирта; р-ция ускоряется основаниями и к-тами. В обычных условиях устойчивы к действию кислорода воздуха, однако при повыш. т-рах в них протекают термоокислит. процессы, приводящие к деструкции. Радиац. стойкость сложноэфирных пластификаторов зависит от их хим. состава. Так, стойкость к g-излучению уменьшается в ряду: диметилфталат > диэтилфталат > дибутилфталат > ди-октилфталат. К действию микроорганизмов устойчивы эфи-ры фталевой и фосфорной к-т, стойкость эфиров алифатич. дикарбоновых к-т снижается с увеличением общего числа углеродных атомов в молекуле (в остатках как спирта, так и к-ты). Биол. активность фталатов находится в прямой зависимости от их р-римости в воде и в обратной-от мол. массы. См. также, напр., Диметилфталат, Диэтилфталат, Дибутилфталат, Дибутилсебацинат, Трифенилфосфат.

Полиэфирные пластификаторы (мол. м. 1000-6000)-продукты взаимод. дикарбоновых к-т с гликолями, этерифицированные по концевым группам р-цией с монокарбоновой к-той или спиртом (см. табл.). Эти пластификаторы не раств. или ограниченно раств. во мн. орг. средах, незначительно мигрируют из пластифицир. композиций при контакте в другие полимеры, содержат низкий процент летучих. Полиэфирные пластификаторы на основе 1,2-про-пиленгликоля относятся к малотоксичным пластификаторам.

СВОЙСТВА НАИБОЛЕЕ ВАЖНЫХ ПЛАСТИФИКАТОРОВ

Пластификатор

Плотн. при 260C, г/см3

Динонилфталат

Диизодецилфталат

Дидодецилфталат

Триоктилтримеллитат

Диизооктиладипинат

Диоктилсебацинат

Трикрезилфосфат

Дибутиловый эфир поли-пропиленгликольадипи-ната

Дибутиловый эфир поли-диэтиленгликольадипи-натсебацината

* При 20 0C. ** При 25 оС.

Осн. потребитель пластификаторов-пром-сть пластмасс (до 85% всех производимых пластификаторов используется в произ-ве ПВХ-одного из самых крупнотоннажных и дешевых полимеров). Пластификаторы применяют также в резиновой и лакокрасочной пром-сти.

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

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

2) ПАВ, вводимые в бетонные и сырьевые смеси, строит, р-ры (в кол-ве 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 пластификатор может принадлежать к той или другой группе.

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

В основе механизма пластификации и уменьшения водосодержания при применении пластификаторов лежит адсорбция его молекул на пов-сти 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, к-рые оказывают пластифицирующее влияние).

Лит.: Хигерович M. И., Байер В. E., Гидрофобно-пластифицируюише добавки для цементов, растворов и бетонов, M., 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.

для чего нужен и что как сделать своими руками

Требования к строительным материалам растут с каждым днем. На сегодняшний день каждая строительная фирма применяет различные специальные добавки для цементных смесей с целью улучшения или изменения исходных свойств. С их помощью удовлетворяется необходимость выполнять строительные работы быстро, качественно и в любых условиях окружающей среды. Одним из таких ценных продуктов является пластификатор для бетона.

Определение

Пластификаторы для бетона – это материалы на основе полимерных веществ для сухих и жидких бетонных смесей. Цель применения – получения кладочного раствора с необходимыми свойствами текучести, пластичности, эластичности, влагопоглощения. При этом модификаторы должны быть совместимы с полимерным составом бетона, не иметь запаха, обладать низкой летучестью и устойчивостью к растворителям.

Вернуться к оглавлению

Назначение

Пластификатор применяют для избежания пустот.

Пластификатор применяют с целью решения нескольких задач. Они регулируют текучесть и подвижность бетона, что позволяет при заливке избежать пустот и получить монолитную конструкцию. Специальные добавки повышают свойство адгезии бетонных смесей с металлической арматурой и между компонентами бетона. Пластификаторами сокращаются размеры пор в бетоне, что позволяет повысить долговечность, прочность и водопроницаемость застывшего состава.

Пластифицирующими добавками увеличивается порог замерзания воды в бетонном растворе. В этом случае они действуют как антифриз, не позволяя разрушиться бетону в условиях резкого колебания температур. Пластификатором регулируется скорость замерзания. С его помощью бетон быстро застывает даже при низких температурах. Это позволяет увеличить сроки выполнения заливочных работ.

Главным условием к применению пластификаторов является конечная цель использования бетонной смеси. Это определяет тип продукта.

Вернуться к оглавлению

Свойства

Модификаторы наделены разными свойствами, которые позволяют придать бетону необходимых характеристик. Их следует добавлять для инициирования определенных процессов в кладочном веществе после заливки. Свойство гигроскопичности позволяет отрегулировать содержание воды в бетонном растворе, придать пластичности и сократить расход жидкости при приготовлении.

Добавление пластификатора увеличивает время работы с бетоном за счет предотвращения расслаивания смеси. Специальная добавка добавляется для препятствия растрескиванию бетона после застывания и улучшения адгезионных свойств поверхностей. Пластификаторами можно улучшить текучесть бетона, что позволит принять ему разнообразные формы. Это достигается за счет повышения мягкости и эластичности.

Вернуться к оглавлению

Виды

В зависимости от свойств и характера действия пластифицирующие смеси делятся на шесть видов:

  1. Противоморозные, увеличивающие морозостойкость смеси. Это позволяет работать при температуре до -25°C без потери ценных свойств кладочной смеси и конечного продукта. С помощью этой категории избыток влаги в процессе созревания раствора испаряется даже в условиях низких температур.
  2. Воздухововлекающие, повышающие стойкость бетонов к низким температурам. Они вызывают химическую реакцию, в результате которой выделяются пузырьки воздуха. Они равномерно распределяются по всему объему, а в условиях низких температур компенсируют нагрузку при замерзании поглощенной смесью воды. То есть при расширении кладка не разрывается, а происходит заполнение воздушных пустот. Однако применять такие добавки следует осторожно, чтобы не уменьшить прочностные характеристики готовой конструкции. Выбор воздухововлекателя зависит от наполнителя. Его стоит применять, если в составе присутствуют щебень или гравий.
  3. Влияющие на отвердевание добавки вводятся для ускорения или замедления процесса схватывания.
  4. Замедлители применяются для уменьшения времени отвердения. Это необходимо при транспортировке готовых смесей или при длительной подготовке технологического процесса. Например, высокая марка бетона отвердевает быстро, поэтому перевозка такого раствора может вызвать некоторые трудности. Решить это можно только введением замедлителя.
  5. Ускорители позволяет сократить время засыхания бетона, что уменьшает время проводимых работ за счет отсутствия вынужденных простоев. Технологический процесс становится непрерывным, что увеличивает скорость строительства. Благодаря ускорителям бетон быстрее набирает прочность при температурах ниже нуля.
Вернуться к оглавлению

Изготовление своими руками

Мыло можно заменить на известь.

Для сокращения строительных расходов допустимо изготовление пластификаторов своими руками. Пластификатор для бетона своими руками легко можно сделать в домашних условиях. Наиболее простым способом улучшения свойств кладочного состава является добавление жидкого мыла или стирального порошка, гашеной извести или жидкого стекла. Сколько требуется того или иного компонента, определить способен только строитель. Все строго индивидуально.

Мыло придают необходимой пластичности и однородности, увеличивает время застывания. Своими руками сделанный пластификатор является самым экономичным и легкодоступным.  Заменить мыло можно гашеной известью. Она придает эластичности и клейкости раствору, что актуально при работах на сложных участках. Кладка при использовании извести более гладкая и равномерная.

Повысить устойчивость и гидроизоляцию готовых конструкций помогает жидкое стекло. Для этого жидкое стекло смешивается с водой в равных пропорциях и потом добавляется к бетону. Однако этот состав разрушается при воздействии углекислого газа, поэтому лучше наносить минимум два слоя штукатурки. Примерная инструкция добавления: перед замесом к мешку цемента с керамзитом доливается 200 мл жидкого мыла. Этой пропорции достаточно для увеличения времени застывания до трех часов.

Вернуться к оглавлению

Примеры производителей и их продукция

На современном рынке наиболее популярными производителями пластификаторов являются:

  • компания «SE Tylose GmbH», расположенная в Германии;
  • российские компании ООО «Компонент» и «Неопласт».

Широко используются продукты торговых марок Sika, TM “Den Braven” и другие бренды. Распространенные продукты вышеперечисленных компаний:

  1. Hostapur, изготовленный на сульфонате олефина с солью натрия. Применяется для кладочных составов и шпаклевок. Принцип действия основан на образовании воздушных пор, которые снижают усадку и растрескивание. Продукт лучше работает на цементной и цементно-известковой основах. Также состав придает морозоустойчивость и сокращает высолы из раствора. Hostapur улучшает смачиваемость и диспергируемость строительных смесей, снижает клейкость. Это облегчает процессы переработки и перекачки.
  2. Пластифицирующий состав с3 работает комплексно. Применяется для приготовления кладочных, штукатурных, шпаклевочных, клеевых растворов для плитки, пенопласта и камня, для работ со стяжкой и бетонированием. С3 нужен для улучшения подвижности бетонного раствора на четыре пункта, сокращению на 20% его водопотребности. С помощью добавок повышается плотность, прочность, водонепроницаемость, морозостойкость, однородность. Он предотвращает образование трещин, усадку, ползучесть и прилипание бетона к форме, также снижает высолы пигментов. При этом смесь экологична, не имеет цвета и запаха.
  3. Сипласт ПБ-1 увеличивает подвижность бетонной смеси, не влияя на прочностные качества бетона. ПБ-1 повышает марку бетона водонепроницаемости, подвижности, морозостойкости и коррозионной устойчивости. Сипласт сокращает расход воды. Применяется продукт со всеми типами бетона, используемыми при монолитном строительстве, при наружной и внутренней отделке зданий, при возведении железобетонных изделий. С помощью вспомогательных смесей регулируются сроки схватывания и скорость сцепления поверхностей. Продукт экономит на применении классических составляющих кладочного вещества с получением высоких классов бетонов и сокращает расход вяжущего компонента.
  4. Другие продукты. К ним относятся жидкий Sika Mix Plus для цементной штукатурки и кладочных растворов, украинские пластификаторы Виртуоз-31 и ЦЕМАПЛАСТ, гидрозащитный уплотнитель Integral Waterproofer, строительные модификаторы ПласБет (PlasBet) бренда AngloBud и т. п. Своей универсальностью выделяется Неопласт. Этот водный раствор смешивается с другими вспомогательными веществами, сохраняя свои свойства. Неопласт вводится на любом этапе приготовления.
Вернуться к оглавлению

Заключение

Изобретенные пластификаторы для бетона позволяют ускорить и облегчить процесс кладки стяжки, отделки наружных и внутренних поверхностей и прочих процессов. Например, теперь выведение пузырьков воздуха происходит без участия человека. Раньше для этого требовались дополнительные механические стадии. Получаемые поверхности из бетонных составов на пластификаторах стали безопасными, ровными и гладкими.

Пластификатор бетона – это необходимый состав кладочной смеси любого назначения.

Пластификатор — для чего он нужен? |

09.09.2015 profipol_dp 4 956 просмотра

Содержание статьи:

Что такое пластификатор?

Пластификатор — это добавка в бетоны и цементные растворы, позволяющая увеличить текучесть и пластичность смеси при уменьшении водоцементного соотношения (В/Ц). Это увеличивает конечную прочность и плотность затвердевшего раствора/бетона.

Пластификатор продается в двух видах — жидкость и порошок. И тот и другой для удобства использования нужно разбавлять в воде.

Водо-цементное соотношение (В/Ц). Сколько воды нужно для приготовления бетона/раствора?

Водоцементное соотношение напрямую влияет на конечное качество и прочность растворов и бетонов.

Для того, чтобы цементный камень начал твердеть должен начаться процесс гидратации цемента, а для этого, на самом деле, нужно не так много воды — около 25л на 100кг цемента. Т.е. оптимальное ВЦ для чистого цемента = 0,25.

Все зависит от количества и качества заполнителей

Оптимальным соотношением вода/цемент в бетоне (цемент, песок, щебень) является соотношение 4-4,5/10 (ВЦ = 0,4-0,45), т.е. 40-45л воды на 100кг цемента.

Точно такое же оптимальное ВЦ (0,4-0,45) мы вывели опытным путем для полусухой стяжки при замешивании цемента с песком в пропорции 1 к 4.

На практике при приготовлении раствора для стяжки (бетона) большинство строителей добавляют в него столько воды, сколько необходимо для того, чтобы он стал подвижным, жидким, удобным в работе.

Для твердения цемента (реакции гидратации) необходимо воды почти в два раза меньше. Вся лишняя вода не участвует в реакции, а лишь увеличивает подвижность.

Чем больше воды в растворе/бетоне, тем хуже будет его качество и меньше плотность.

Для чего нужен пластификатор?

Пластификатор нужен для того, чтобы увеличить текучесть и пластичность раствора при оптимальном водоцементном соотношении (т.е. не добавляя лишнюю воду в раствор).

За счет большей текучести раствор для стяжки становится более плотным и прочным, а эти качества просто необходимы для стяжки выполненной по теплому полу, т.к. при большей плотности увеличивается теплопроводность стяжки.

Как влияет наличие пластификатора на конечную прочность бетона (стяжки)

Сколько пластификатора нужно добавлять в раствор для стяжки?

Дозировка пластификатора у каждого производителя разная, зависит она от концентрированности каждого отдельно взятого продукта.

Высчитывается и измеряется количество пластификатора в соотношении его массы к массе цемента. Обычно это 0,5-1%, т.е. 0,5-1кг на 100кг цемента.

Разбавляется пластификатор в воде и заливается в бетономешалку в процессе замешивания раствора.

Например, при дозировке равной 0,5% от массы цемента (0,5кг на 100кг) нужно будет наливать 100гр пластификатора в каждые 10л воды (при В/Ц равном 0,5).

Нужно ли использовать пластификатор при устройстве стяжки или бетонировании?

Это не обязательно, но желательно.

Как было сказано выше, пластификатор уменьшает водоцементное соотношение раствора для стяжки (бетона), поэтому с ним можно добиться оптимальной текучести и удобоукладываемости раствора не используя лишнюю воду.

Стяжка будет более прочной, плотной и меньше будет подвержена растрескиванию.

Пластификатор и стяжка по теплому полу

При устройстве стяжки по теплому полу очень желательно использование пластификатора.

Пластификатор сделает раствор более плотным и прочным, а от этого напрямую зависит теплопроводность стяжки.

Внимание!

Пластификатор (не путать с эластификатором!) изменяет свойства раствора в момент укладки, но не изменяет конечных свойств стяжки после отвердения, т.е. эластичной стяжка не станет.

Эластификатор — это вещество изменяющее конкретное физическое свойство — эластичность раствора после отвердения, это свойство остаётся на весь период эксплуатации. К этим веществам относятся, например латексные добавки или разного рода эмульсии.

Но весь вопрос в том, нужна ли стяжке по теплому полу эластичность?

Учитывая коэффициент температурного (линейного) расширения цементных растворов равного 0,00001 м/1° этим свойством можно пренебречь.

Чем можно заменить пластификатор?

Самый распространенный метод замены пластификатора — это добавление в раствор стирального порошка или моющего средства для посуды.

При этом никто не может назвать точную дозировку этих средств. Чаще всего «опытные строители» советских времен называют пропорцию порошка или жидкого мыла такими терминами как «по чуть-чуть» или «1-2 ложечки».

Но моющие средства имеют один не очень хороший побочный эффект — пенообразование.

С такими заменителями пластификатора легче изготовить ячеистый бетон, но не тяжелый. Поры уменьшают плотность раствора и снижают его прочность (марочность). Для улицы это просто губительно.

К тому же, фосфатные добавки, входящие в состав моющих средств, при попадании в цементную смесь приводят к сильному высолообразованию. Обратите внимание на белые разводы на кирпичных домах.

В специализированных же смесях содержатся нужные вещества в нужной концентрации.

Но решать и выбирать, как всегда, только вам.


Если у вас остались вопросы, то напишите об этом в комментариях или в рубрику Вопрос-Ответ.


 

Это тоже интересно:

материалы,

Как сделать пластификатор для бетона своими руками?

Строительство дома, гаража или сооружение ограждения предполагает использование большого количества бетонной смеси. Наряду с качеством материала большую роль играет и его стоимость. Поэтому многие строители задаются вопросом изготовления бетонной смеси, в том числе, и как сделать пластификатор для пигменты (красители) бетона своими руками.

Пластификаторы – это добавляемые в раствор бетона специальные составы, цель которых придать смеси улучшенные характеристики. В частности, эти добавки повышают эластичность и пластичность раствора, что благоприятно сказывается на всем процессе строительства.
 

Действие этих добавок заключается в снижении содержания жидкости в растворе. Эти факторы позволяют облегчить процесс укладки бетонной конструкции и улучшить ее качество. Пластификаторы обладают следующими свойствами:

  • увеличение подвижности;
  • снижение расхода воды;
  • предотвращение разделения раствора на слои с отделением воды;
  • ускоряют процесс сцепления раствора с арматурой и делают сцепление прочнее в целом;
  • обеспечивают устойчивость к температурным изменениям;
  • обеспечивают устойчивость к образованию трещин;
  • исключают проникание влаги;
  • увеличивают срок годности и хранения готового раствора;
  • облегчают процесс укладки состава в формы.

Видео — влияние пластификатора на суспензию

Использование пластификаторов при самостоятельном строительстве позволяет избежать проблем с укладкой бетона и повышает эластичность и качество бетонного состава. Добавление пластификаторов должно производиться с соблюдением пропорций, подходящих для основного материала.

При изготовлении пластификатора следует придерживаться определенных правил, соблюдение которых приведет к качественному результату. Добавка должна иметь следующие характеристики:

  • не быть токсичной;
  • не иметь «летучую» консистенцию;
  • быть химически устойчивой;
  • иметь температуру разложения ниже, чем температура переработки.

Из чего сделать пластификатор для цементного раствора своими руками

Изготовление раствора и пластификатора к нему позволяет существенно сэкономить. Важно учитывать, что от качества выполненной работы зависит устойчивость и долговечность сооружаемой конструкции. Если есть уверенность в своих силах и способностях, то можно приступать к изготовлению материала.

Материалы, из которых можно сделать пластификатор:

  • жидкое мыло;
  • шампунь;
  • разбавленный стиральный порошок.

В прежние времена, для улучшения качества бетонной смеси применяли белок куриных яиц, который позволял сооружать конструкции «на века». Умелые мастера хранили рецепт приготовления раствора в секрете и передавали их из уст в уста. Теперь уже никто не делает из этого секрета, тем более, что все можно узнать посредством сети интернет.

Приготовление раствора

Пропорции добавления пластификатора в раствор индивидуальны.

  • К примеру, на мешок цемента, который предполагается смешивать с керамзитом, можно добавить 200 мл жидкого мыла. Такая добавка позволит увеличить время застывания раствора до трех часов, а это существенный плюс при работе с данным материалом.
  • Добавлять мыло следует в самом начале изготовления смеси, иначе керамзит или камни будут обволакиваться мылом, а сама смесь не получит тех свойств, ради которых добавляется пластификатор.

Еже одним средством, из которого можно сделать пластификатор, является гашеная известь. Этот материал способен придать бетону клейкость и эластичность необходимого уровня для обработки сложных участков и конструкций. Кирпичная кладка, сделанная на растворе с такой добавкой, получится гладкая и равномерная.

Недостатком использования мыльных составов может быть пена, образовываемая в процессе смешивания раствора в бетономешалке. В этом случае следует или применять менее пенообразующие вещества, либо дождаться, пока пена осядет работать с раствором.

Другие типы добавок в бетонный раствор

Применение пластификатора, особенно приготовленного самостоятельно, существенно сокращает расходы и увеличивает качество получаемого раствора бетона. Однако, во время строительства, могут возникнуть обстоятельства, предусматривающие применение дополнительных добавок в раствор, изготовление которых в домашних условиях не возможно. Ознакомившись со свойствами каждой их них, можно понять, пригодятся ли они в процессе конкретного сооружения.

  • ускорители затвердения. Применение элементов предусматривает иногда введение в состав бетонной смеси дополнительных веществ для быстрого затвердения бетона.

Они применяются в тех случаях, где от скорости застывания зависит качество выполняемой работы. К примеру, при формировании монолитной чаши бассейна, где используется объединенная опалубка.

Для того чтобы залить стены, необходимо дождаться полного затвердения дна бассейна, а с применением ускорителя этот процесс произойдет быстрей. Также эта добавка незаменима при работе в холодное время года. Низкие температуры замедляют процессы застывания и набора прочности, что можно компенсировать ускорителем;

  • замедлители затвердения бетона. Такие добавки применяются в случаях, когда простого пластификатора не достаточно. Это может быть и транспортировка раствора на некоторое расстояние, и невозможность продолжения работы по каким-либо причинам.

Время застывания раствора откладывается на несколько часов, что позволит решить возникшие проблемы и вернуться к выполнению работы. К веществам, имеющим такое же свойство, можно отнести водопонизители. Они тоже способствуют замедлению реакций в растворе.

  • Добавки, обогащающие раствор воздухом. Такие вещества способны при смешивании раствора в бетономешалке создать в нем пузырьки с воздухом. Такой эффект позволяет готовой конструкции быть более морозостойкой.

Вода, пропитавшая сооружение во время мороза, имеет возможность расширяться до уровня воздушных пор. Это один из самых дешевых вариантов достижения устойчивости бетонной конструкции к морозам.
Однако минусы у этого средства все же есть. Высокопрочный бетон с такими «пузырьками» изготовить не получится. В случае необходимости достижения высокой прочности бетона можно снизить количество воды, добавляемое в раствор, или добавить в раствор золу уноса. Такая мера сделает бетонную конструкцию абсолютно непроницаемой для воды.

  • Добавки против воздействия мороза. Задача таких добавок дать возможность осуществлять работы с бетоном в условиях минусовых температур без дополнительного обогрева конструкции.

Такие добавки выдерживают мороз до -25 градусов. Принцип работы подобных добавок заключается в том, чтобы понизить температуру затвердения воды, находящейся в составе цемента. Благодаря этому и сам раствор будет затвердевать быстрее.

Рассмотрев основные варианты изготовления и особенности, вы сможете вполне самостоятельно заниматься подобными работами.

что это такое, зачем нужен, как и из чего сделать?

Пластификатор — что это такое?

Содержание статьи

Строительство некоторых объектов требует применения бетона высокой прочности и пластичности. С этой целью в его состав часто добавляются пластификаторы, представляющие собой сухие смеси или жидкости.

В результате бетон получается более эластичным и вязким с хорошей текучестью, что облегчает его применение.

Пластификатор — что это такое и зачем он нужен

Пластификатор применяют для усиления качеств бетона, и популярным он является благодаря своим свойствам. Например, он выталкивает из раствора излишки воды, в результате чего бетон становится пластичным. При этом снижаются расходы на воду, что особенно важно, если строительство осуществляется с ее подвозом.

При длительном нахождении в емкости готовый раствор начинает разделяться на слои, и вода при этом поднимается наверх. Песок и цемент при этом опускаются на дно, что требует от рабочего вновь тщательно его перемешивать. Добавление пластификатора препятствует этому процессу.

Использование добавок усиливает сцепляющие качества бетона, в результате он намного прочнее схватывается с армированием, что делает конструкцию прочнее.

Бетон – материал, восприимчивый к перепадам температуры, поэтому он начинает разрушаться весной и осенью. Чтобы этого не происходило, строители советуют добавлять в раствор пластификатор, который делает бетон устойчивым к данным явлениям. Благодаря нему на застывающем бетоне не будут появляться трещины, что особенно часто происходит при застывании раствора.

Рекомендуется добавлять пластификатор и в случае строительства дома на пучинистой почве, к которой относятся и глинистые грунты с высоким уровнем грунтовой воды. Бетон в этом случае не будет впитывать влагу и прослужит очень долго.

Использовать добавки пластификаторы можно и для укладывания бетона в формы, что даёт возможность производить различные строительные материалы высокой прочности.

Из чего можно сделать пластификатор

При самостоятельном изготовлении пластификатора необходимо соблюдать не только пропорции, но и безопасность составляющих частей для человека. По этой причине нельзя использовать токсичные или химические вещества.

Для приготовления пластификатора используются различные ингредиенты. В прошлом веке строители использовали с этой целью куриный белок, а затем – гашеную известь. В некоторых случаях при самостоятельном приготовлении пластификатора, в него могут добавляться мыло, стиральный порошок или обычные средства для мытья посуды.

Наиболее эффективным вариантом считается использование жидкого мыла. На мешок цемента и керамзита его потребуется около 250 грамм, и добавлять его нужно в самом начале при замесе раствора. При этом смесь будет сильно пениться, поэтому перед ее использованием необходимо дождаться оседания пены либо использовать другие ингредиенты, которые будут предотвращать данный эффект. Такая же проблема возникает и при использовании стирального порошка.

В некоторых случаях, лучшим решением является использование при изготовлении пластификатора для бетона гашеной извести. Добавляется она также в первую очередь при замешивании раствора и придаёт ему эластичность, клейкость и увеличивает сцепляющие способности. Однако и у гашеной извести имеются некоторые недостатки, в виде соляных растворов, которые появляются на бетоне после его высыхания.

Оценить статью и поделиться ссылкой:

Пластификатор для бетона — что это такое и как изготовить его своими руками

Бетон используют во всех областях современного строительства: промышленном, гражданском, гидротехническом, дорожном. При работе в жару, мороз, ветер, долгой транспортировке, больших технологических перерывах качество смеси и готового монолита ухудшаются. Укладка классического бетона затруднительна при узких опалубках, густом армировании, сложных геометрических формах сооружений.

Чтобы минимизировать влияние внешних факторов при производстве бетонных работ, улучшить качество раствора, облегчить укладку в опалубку, в состав смеси вводят добавку — пластификатор для бетона.

Что такое пластификатор?

Химические вещества из органических и неорганических соединений, изменяющие пластические свойства бетонных смесей, появились в 80-ых годах прошлого столетия в СССР. Этому способствовали усиленные темпы строительства и возросшая потребность в материалах с улучшенными характеристиками.

Классический бетон не соответствовал новым требованиям. Чтобы увеличить пластичность смеси, добавляли большое количество воды. Это приводило к ухудшению качества конечного продукта.

Лишняя влага, испаряясь, оставляет в теле бетона полости. Это приводит к потере прочности, морозостойкости и влагонепроницаемости. Образуются трещины, материал дает большую усадку.

Полученные учеными добавки пластификаторы позволили уменьшить количество воды для приготовления и одновременно улучшить подвижность бетонной смеси.

Раствор хорошо заполняет пустоты в опалубках даже при плотном армировании, проникает в мельчайшие полости конструкции. Его легче перемешивать, он имеет более однородную структуру.

В строительстве применяют следующие виды пластификаторов:

  • разжижитель С-3;
  • лигносульфонаты;
  • «Дофен»;
  • полимерный фенол;
  • последрожжевую барду;
  • отходы производства щелочи и кислот;
  • смолу МФ-АР;
  • поверхностно-активные добавки ЛХД.

К добавкам предъявляют требования:

  1. Безопасности для окружающей среды;
  2. Нетоксичности для людей;
  3. Устойчивости к внешним воздействиям;
  4. Соответствия качеству и сроку годности.

Для чего нужен пластификатор в бетоне

Чтобы определить, для чего нужен пластификатор и как отражается его использование для бетона, проводились опыты в лабораториях и исследования на строительных площадках.
Применение пластифицирующих добавок приводит к положительным эффектам:

  • Уменьшает расход цемента на 15-20%.
  • Увеличивает на 25% прочность готового бетона.
  • Замедляет схватывание и твердение. При отдаленности объекта от бетонно-растворного узла это необходимо. Если свойство нужно нейтрализовать, добавляют ускорители или используют комплексный суперпластификатор.
  • Повышает плотность, водонепроницаемость бетона.
  • Увеличивает морозостойкость смеси.
  • Уменьшает расслоение при долгой транспортировке и укладке.
  • Адгезия в армированных конструкциях возрастает на 50%.
  • На бетонной поверхности не образуются трещины.

Пластификаторы улучшают качества лежалых цементов, продлевают срок использования готового раствора. Конструкции из бетона с присадками меньше усаживаются при твердении.

С использованием пластифицирующих добавок возводят:

  • монолитные сооружения с густым армированием — высотные здания, опоры мостов;
  • конструкции в сложной опалубке;
  • узкие участки, кольца, трубы;
  • монолитные изделия — плиты, панели, перемычки;
  • объемные фундаменты;
  • объекты, где требуются минимальные сроки набора прочности.

Очень широко применяют пластификаторы в изготовлении сборного железобетона. Пластичные качества смеси в сочетании с ранней прочностью повышают производительность технологических линий.

Разновидности

Согласно ГОСТ 24211-91 добавки делят на виды в зависимости от назначения:

  • Водоредуцирующие 1-4 групп — снижают расход воды на 5-20%. Повышают водонепроницаемость бетона на 1-4 марки, прочность на 5-40%, морозостойкость на 1-5 марок.
  • Стабилизирующие — сохраняют подвижность и однородность раствора при транспортировке, перекачке и укладке, препятствуют расслоению смеси.
  • Ускорители твердения — уменьшают время застывания раствора на 25 %. Набор прочности в первые сутки — более 20% от марочной. Применяют в заводских условиях для ускорения формовки и выдержки железобетонных изделий, на строительных площадках — при отрицательных температурах. Расход цемента уменьшается на 10-15%.
  • Замедлители — используют при больших объемах бетонирования, чтобы уменьшить количество стыков, «рабочих швов». Увеличение времени схватывания необходимо при длительных перерывах в работе, дальних транспортировках.
  • Гидрофобизирующие — вовлекают в смесь при затворении пузырьки воздуха, которые равномерно распределяются по объему и снижают поверхностное натяжение воды. Возрастает пластичность и подвижность раствора. Добавка пластификатора придает водоотталкивающие свойства поверхности бетона.

По составу пластификаторы делятся на органические и неорганические.

По классу назначения:

  • Моно добавки — соединения с узконаправленным действием, часто имеют побочный нежелательный эффект;
  • Комплексные — совмещают несколько однокомпонентных присадок для устранения отрицательного влияния на бетонную смесь какой-либо из них, расширения области применения.

Комплексные добавки разделяют на пять групп:

  1. Смеси поверхностно-активных веществ гидрофильно-гидрофобного действия;
  2. Смеси ПАВ и электролитов, ускоряющих схватывание и твердение;
  3. Электролиты, сочетают несколько компонентов, увеличивают коррозионную стойкость стали;
  4. Суперпластификаторы, обладают дополнительным воздухововлекающим свойством;
  5. Добавки широкого действия, придают устойчивость бетонам при эксплуатации в агрессивных средах.

Пластификаторы производят в виде кристаллических порошков, суспензий, жидкостей, паст и монолит-глыб.

Можно купить готовые пластификаторы для бетона или приготовить своими руками.

Самостоятельное изготовление

Индустрия строительных материалов предлагает широкий выбор добавок, но пластификатор для бетона гораздо дешевле изготовить своими руками. В качестве обогащающего ингредиента используют безопасные нетоксичные вещества:

  • моющие средства — жидкость для мытья посуды, стиральные порошки, шампуни, жидкое мыло;
  • известь-пушонку;
  • клей ПВА.

Моющие средства сначала растворяют в воде. Пропорциональное соотношение — 100-150 г порошка или 200-250 мл жидкого мыла на один мешок цемента. Добавку вводят в состав бетонной смеси, тщательно перемешивают. Предпочтительнее вещества с минимальным пенообразованием.

Гашеная известь — древнейшее вяжущее. Она придает пластичность раствору. Мельчайшие частицы удерживают на поверхности воду, обволакивают зерна заполнителя и уменьшают трение между ними. Пушонкой можно заменить 15-20% цемента. Ее предварительно растворяют в воде и добавляют к сухой смеси. При работе соблюдают меры безопасности, т.к. известь — едкий материал.

Клей ПВА — водный раствор поливинилацетата. На ведро воды потребуется 200 г вещества. Укладывают бетон после перемешивания смеси.

Приготовленные самостоятельно добавки улучшают пластичность бетонных растворов, но после застывания смеси возможно образование высолов, а мыльные суспензии способствуют появлению грибков и плесени в непроветриваемых помещениях. Использование домашних средств целесообразно в неответственных конструкциях, где нет требований к внешнему виду, водонепроницаемости поверхности.

Прежде, чем заменить готовый заводской пластификатор на самодельный, нужно взвесить все «за» и «против» такого шага. Выгодно ли проводить реставрацию бетонных поверхностей при первоначальной дешевизне, или все-таки приобрести профессиональное средство с гарантированным результатом.

Применение и пропорции

Применять пластификаторы для бетона промышленного производства или изготовленные своими руками нужно строго по инструкции, чтобы не ухудшить качества готового изделия:

  • компонент рекомендуется вводить в бетон в растворенном виде вместе с водой для затворения;
  • соблюдать дозировку, указанную на упаковке;
  • домашние средства добавлять в пропорции 100-150 г сухого или 200-250 г жидкого на мешок цемента;
  • изготовление и применение раствора желательно при положительной температуре;
  • тара должна быть чистой и защищенной от попадания осадков;
  • использовать средства защиты органов дыхания и открытых частей тела;
  • препараты беречь от огня, при приготовлении не курить;
  • не применять просроченные вещества.

Для подсчета расхода пластификатора используют таблицы и инструкции производителя. В них указано, сколько компонента нужно добавлять в бетон в жидком виде или в пересчете на сухое вещество.

Применение пластификаторов для бетона облегчает укладку смеси, улучшает качество готового продукта при соблюдении технологии и дозировки.

: Журнал ChemViews :: ChemistryViews

Доктор Стефан Контент — руководитель группы Европейского совета пластификаторов и промежуточных продуктов (ECPI), общеевропейской торговой ассоциации, которая представляет интересы нескольких химических компаний и поддерживает безопасное, устойчивое и экологически ответственное использование пластификаторы. Он беседует с доктором Верой Кестер для журнала ChemViews Magazine о тенденциях в промышленности и потреблении.


Что такое пластификаторы и в чем их преимущества?

Пластификаторы — это сложные эфиры без цвета и запаха, в основном фталаты, которые повышают эластичность материала (например, поливинилхлорида (ПВХ)).

Пластификаторы смягчают ПВХ, делая его гибким и гибким. Это открывает огромный спектр возможностей для новых приложений. Одним из основных преимуществ пластификаторов является долговечность, которую они придают изделиям из ПВХ, которые могут гарантировать высокие характеристики на срок до 50 лет.Без пластификаторов ПВХ может быть только жестким, как ПВХ, используемый в канализационных трубах.

В каких продуктах используются пластификаторы?

Около 90% всех пластификаторов используется в производстве гибкого поливинилхлорида (ПВХ), также известного как винил. Основные области применения гибкого ПВХ включают напольные и настенные покрытия, кровельные мембраны, изоляцию электрических кабелей и проводов, автомобильную промышленность, медицинские устройства, изделия из синтетической кожи и т. Д.Некоторые пластификаторы также могут использоваться в резиновых изделиях, красках, типографских красках, клеях и герметиках для профессионального использования. Использование пластификаторов во всех сферах применения строго регламентировано.

Из чего они сделаны?

Пластификаторы получают реакцией спирта с кислотой, такой как адипиновая кислота, фталевый ангидрид и т. Д. Выбор спирта и кислоты будет определять тип получаемого сложного эфира и, следовательно, вид пластификатора.Комбинации практически бесконечны, но лишь очень ограниченное их количество выдержало строгие требования к производительности, стоимости, доступности, охране здоровья и окружающей среде, которые предъявляются рынком, в том числе пользователями и нормативными актами.

Каковы основные проблемы безопасности, здоровья и окружающей среды, связанные с пластификаторами?

Пластификаторы являются одними из самых изученных химических веществ. В Европе безопасное использование пластификаторов обеспечивается Регистрацией, оценкой, авторизацией и ограничением химических веществ (REACH), наиболее полными правилами безопасности продукции в мире.


В последние годы было проведено множество исследований для оценки воздействия пластификаторов на человека и окружающую среду, миграции фталатов, их присутствия в воздухе и пыли внутри помещений и т. Д. Эффекты эндокринного нарушения, означающие, что вещество может взаимодействовать с гормональной системой млекопитающих, на сегодняшний день тщательно изучены. Было обнаружено, что только четыре ортофталата с низким содержанием ортофталата — ди (2-этилгексил) фталат (DEHP), дибутилфталат (DBP), диизобутилфталат (DIBP) и н-бутилбензилфталат (BBP) — оказывают какое-либо неблагоприятное воздействие на эндокринную систему. исследования на лабораторных животных с определенными пороговыми значениями.Авторизация рекомендована для DEHP и DBP на основе адекватного контроля; Запрос на авторизацию для DIBP и BBP не поступал, и с февраля 2015 года эти вещества нельзя продолжать использовать в Европе для приложений, связанных с REACH.


В конце 2014 года комитет государств-членов Европейского химического агентства (ECHA) пришел к выводу, что ДЭГФ является эндокринным разрушителем эквивалентного уровня обеспокоенности своими экологическими свойствами. Наука о ДЭГФ не поддерживает такой вывод, поскольку масса доказательств показывает, что ДЭГФ не вызывает неблагоприятных эндокринных эффектов у рыб и других водных организмов.


Все другие пластификаторы не были классифицированы на предмет каких-либо неблагоприятных воздействий на здоровье и не вызывают побочных эффектов посредством эндокринного механизма. Следовательно, они не являются эндокринными разрушителями. Это было подтверждено ECHA после четырехлетней переоценки данных об опасности и воздействии для двух наиболее широко используемых пластификаторов, диизононилфталата (DINP) и диизодецилфталата (DIDP), включая обширные репродуктивные и эндокринные данные.

Было много разговоров о пластмассах, выщелачивающих пластификаторы.Вы можете что-нибудь сказать по этому поводу?

К сожалению, существует много неправильных представлений о пластификаторах — например, о «выщелачивании» фталатов и «легко диспергировании / выделении газов» из продуктов из ПВХ. На самом деле это маловероятно, если не используются очень абразивные моющие средства или растворители или если предметы не подвергаются экстремальным условиям в течение исключительно длительного времени. Пластификаторы нелегко мигрируют или выщелачиваются в окружающую среду из предметов, потому что они физически связаны в матрице ПВХ.Если бы они могли легко мигрировать, гибкий ПВХ не оставался бы гибким и не работал бы так, как задумано.


Другие заблуждения связаны с воздухом и пылью в помещении; При этом очень важно подчеркнуть, что присутствие гибких частиц ПВХ в домашней пыли не представляет опасности для здоровья человека. Недавние научные исследования фактически пришли к выводу, что бытовая пыль не коррелирует с уровнями воздействия фталатов на человека и не является индикатором качества воздуха в помещении.

Что можно сделать для повышения безопасности продуктов?

В Европе Европейская комиссия, ECHA и государства-члены ЕС провели десятилетние всесторонние научные оценки пластификаторов в соответствии с Регламентом ЕС по оценке рисков. Более того, индустрия пластификаторов стремится к безопасному и рациональному использованию пластификаторов и гибких ПВХ. Огромные инвестиции вкладываются в сектор исследований и разработок, чтобы улучшить характеристики пластификаторов и произвести новые вещества, которые могут наилучшим образом отражать потребности рынка, при этом соблюдая все критерии безопасности, требуемые REACH.


Безопасность продукта связана не только с самим продуктом, но также зависит от того, как продукт используется в конкретных областях применения. Вот почему использование пластификаторов строго регулируется, а европейское законодательство четко определяет конкретное использование веществ во всех областях, от медицинских устройств до косметики, от строительных изделий до игрушек.


Следовательно, для повышения безопасности пластификаторов необходима четкая и последовательная нормативно-правовая база, которая позволяет отраслям инвестировать, исследовать, внедрять инновации и расти.

Что такое Европейский совет пластификаторов и промежуточных продуктов (ECPI) и каковы его цели?

ECPI — это брюссельская ассоциация, представляющая семь компаний, производящих пластификаторы и спирты в Европе. Наши члены на самом деле представляют более 80% европейских производственных мощностей по производству пластификаторов. ECPI — это голос европейской индустрии пластификаторов и авторитет для заинтересованных сторон в Европе и во всем мире, от регулирующих органов до цепочки создания стоимости ПВХ.

Наша миссия — активно пропагандировать и сообщать о преимуществах всех пластификаторов и их применений, предоставляя научные и технические знания европейским и национальным властям.

Как вы поддерживаете безопасное, устойчивое и экологически ответственное использование пластификаторов?

ECPI является одним из основателей VinylPlus, программы устойчивого развития европейской индустрии ПВХ. VinylPlus — это добровольная инициатива, начатая в 2000 году и направленная на улучшение способов производства ПВХ в ряде ключевых областей.Например, VinylPlus планирует перерабатывать 800 000 тонн ПВХ в год к 2020 году. Только в 2013 году — и после значительного роста с 2010 года — было переработано 444 468 тонн. Представители ECPI являются членами ряда рабочих групп VinylPlus, которые занимаются различными темами, от эффективных коммуникаций до устойчивого использования добавок.

Насколько большое влияние, на ваш взгляд, оказывает ваша работа?

ECPI постоянно снабжает и получает информацию от всей цепочки создания стоимости и от других заинтересованных сторон, включая СМИ, регулирующие органы, ученых и конечных потребителей.Журналисты были особенно признательны, когда представители отрасли были готовы поговорить и проактивно предоставить ценную информацию для их работы. Мы организуем встречи, такие как ежегодная конференция пластификаторов, проводимая в Брюсселе, которая собирает десятки компаний и экспертов для обсуждения последних научных и нормативных разработок в нашем секторе. Наш недавно обновленный веб-сайт plasticisers.org предоставляет огромное количество технической и нетехнической информации. Мы также активны в Твиттере (@ECPlasticisers) и рассылаем ежеквартальный информационный бюллетень.

В прошлом году ECPI опросил 46 представителей европейских и национальных регулирующих органов, производителей товаров и владельцев торговых марок, производителей ПВХ и торговых ассоциаций, журналистов и неправительственных организаций. Наши выводы показывают, что наши заинтересованные стороны относительно знакомы с отраслью пластификаторов в Европе и работой ECPI. У них в целом положительное впечатление о нашей важности, в том числе благодаря постоянному сотрудничеству между отраслью и другими заинтересованными группами.

В целом, мы считаем, что наши собеседники стали лучше осведомлены о нашей работе и наших основных сообщениях.Они приветствуют вклад ECPI и принимают его во внимание, что очень приятно.

Считаете ли вы, что в ближайшие несколько лет произойдут какие-либо существенные изменения в индустрии пластификаторов?

Как ECPI, мы уделяем пристальное внимание научным, промышленным и потребительским тенденциям. Европейская промышленность пластификаторов постоянно адаптируется к постоянно меняющимся требованиям законодательства и потребительскому спросу. Данные за последние 15 лет показывают, что использование некоторых ортофталатов, таких как DINP, DIDP и DPHP, значительно увеличилось, тогда как потребление классифицированных ортофталатов снизилось.Параллельно мы видим, что использование пластификаторов, таких как диизононилциклогексан-1,2-дикарбоксилат (DINCH) и диоктилтерефталат (DOTP), также увеличилось, что отражает нашу приверженность отрасли к разработке новых и безопасных продуктов за счет важных инвестиций в исследования и инновации.

Нормативные изменения, конечно же, сильно повлияли на нашу отрасль. Глядя на текущую тенденцию, в Европе мы увидели значительное снижение потребления низкофталатного ДЭГФ после его включения в список кандидатов REACH.

Каковы ваши видения на будущее?

Мы должны продолжать работать вместе с регулирующими органами, средствами массовой информации, отраслями и ассоциациями, чтобы пластификаторы сохраняли ключевую роль в современном обществе. ECPI продолжит пропагандировать преимущества пластификаторов и мягкого ПВХ, повышая осведомленность об их безопасности и экологичности. Мы надеемся, что в будущем больше компаний объединят свои усилия в рамках ECPI, чтобы усилить нашу информационно-пропагандистскую деятельность и информационный охват.

Ваша работа в основном влияет на Европу?

Ключевые действия, выполняемые ECPI, связаны с европейским регуляторным контекстом.Таким образом, непосредственное воздействие ECPI в основном касается окружающей среды Европы.

Тем не менее, ECPI регулярно контактирует с такими ассоциациями, как Американский химический совет (ACC) или Японская ассоциация индустрии пластмасс (JPIA). Эта сеть позволяет обмениваться обновленной информацией о нормативном статусе пластификаторов, передовых методах и научных открытиях.

Что вам больше всего нравится в вашей работе?

Что меня восхищает, так это возможность внести научный вклад в важные регулирующие решения, которые могут значительно повлиять на ситуацию на рынке пластификаторов в Европе и, следовательно, на рабочие места и благосостояние европейских граждан.

Наша ассоциация также проводит ряд исследовательских проектов с очень уважаемыми университетами и институтами, чтобы расширить знания о пластификаторах и их возможных эффектах, а также предоставить потребителям высокоэффективные и безопасные продукты.

Еще один интересный аспект — увидеть, насколько пластификаторы близки людям в их повседневной жизни и как эти вещества могут улучшить их образ жизни с бесчисленными преимуществами для их здоровья и окружающей среды. Давайте просто подумаем, например, о медицинских приложениях или об инновационных и экологически безопасных зданиях и сооружениях.Вот почему неверные представления, которые иногда возникают в средствах массовой информации или в результате неточных исследований, должны быть устранены ECPI путем предоставления научных данных и надежной информации о пластификаторах и их безопасном использовании.

Спасибо за интервью.


Stéphane Content изучал химию и получил степень доктора философии в 1998 году в Université Libre de Bruxelles, Бельгия.Его работа позволила разработать вещества, потенциально активные для фототерапии рака. Контент провел постдокторское исследование в Калифорнийском университете в Сан-Диего (UCSD), Ла-Хойя, Калифорния, США, что способствовало разработке датчиков для обнаружения наземных мин.

Затем он проработал 11 лет в Procter & Gamble, Брюссель, Бельгия, в отделе аналитического проектирования продуктов и разработки процессов для разработки жидких моющих средств. Он присоединился к Cefic (Европейский совет химической промышленности) в Брюсселе, Бельгия, в 2011 году и в течение двух лет поддерживал CES Silicones Europe в Брюсселе, прежде чем в августе 2013 года стал руководителем группы секторов ECPI.

Избранные публикации

Для научных исследований о пластификаторах: Новости о пластификаторах.org; в большинстве статей обсуждаются научные статьи и последние исследования пластификаторов.

[1] От молекулярной люминесценции к обработке информации (редакторы: C. D. Geddes и J. R. Lakowicz), S. Content, A. P. de Silva, D. T. Farell, Rev. Fluoresc. 2004 , 1 , 41.

[2] Интеграция пористых кремниевых чипов в электронный искусственный нос, S. Létant, S. Content, TT Tan, F. Zenhausern, MJ Sailor, Sens. Actuators, B 2000 , 69 , 193– 198.

[3] Обнаружение паров нитробензола, ДНТ и ТНТ тушением фотолюминесценции пористого кремния, S. Content, W. Trogler, M. J. Sailor, Chem. Евро. J. 2000 , 6 , 2205.

[4] Ru-меченные олигонуклеотиды для фотоиндуцированных реакций на целевые гуанины ДНК, И. Ортманс, С. Контент, Н. Бутонне, А. Кирш-де Месмэкер, В. Баннварт, Дж. Ф. Констан, Э. Дефранк, Дж. Ломм, Chem. Евро. J. 1999 , 5 , 2712–2721.

[5] Олигонуклеотиды, дериватизированные люминесцентными и фотореактивными комплексами Ru (II): модели для переноса фотоэлектронов и фотосшивания, JF Constant, E. Defrancq, J. Lhomme, N. Boutonnet, S. Content, I. Ortmans, A. Kirsch- DeMesmaeker, Nucleosides Nucleotides 2006 , 18 , 1319–1320.

[6] Новый металлический комплекс в качестве фотореагента для оснований ДНК гуанинов: трис-тетраазафенантрен осмия (II), S. Content, A. Kirsch-De Mesmaeker, J.Chem. Soc. Faraday Trans. 1997 , 93 , 1089–1094.

ЧТО ТАКОЕ ПЛАСТИКАТОРЫ? — Смеситель Direct

Когда вы работаете с разными материалами, может показаться, что эти материалы просто волшебным образом то, что вам нужно. Однако многие материалы не всегда оказываются в самом начале. Вот почему компании используют пластификаторы, чтобы улучшить качество материала для использования в других целях.

Многие люди не знают, что такое пластификаторы, для чего они используются или из чего сделаны.Это полезная информация. К счастью, в этой статье вы можете найти все, что вам нужно знать о пластификаторах и их использовании в реальном мире.

Пластификаторы — это бесцветные эфиры без запаха, содержащие в основном фталаты. Это используется, чтобы помочь улучшить и увеличить общую эластичность материала, сделать его гибким и т. Д. Они оказались полезными для многих компаний, производящих материалы по разным причинам.

Эти компании используют пластификаторы для улучшения своих материалов, и они используются во всем мире.Они также обладают рядом преимуществ, которые делают их идеальными для использования в ПВХ и других материалах, и, хотя безопасность пластификаторов подвергается сомнению, существует множество причин, по которым компании продолжают использовать их для улучшения своих материалов в целом.

Если вы помните, пластификаторы производятся из основных фталатов в эфире для использования в различных материалах. Тем не менее, они также сделаны с несколькими другими химическими ингредиентами, чтобы обеспечить им эластичность и гибкость. Некоторые из других ингредиентов включают такие вещества, как адипиновая кислота, спирт и фталевый ангидрид.

Спирт реагирует либо с адипиновой кислотой, либо с фталевым ангидридом с образованием пластификатора, давая компаниям множество комбинаций, которые можно использовать для создания новых и улучшенных пластификаторов. Существует всего несколько комбинаций, которые выдержали строгие испытания, связанные с созданием этих добавок, поскольку на них существует множество жестких ограничений. Об этих ограничениях мы поговорим позже.

Пластификаторы используются для создания более гибких или эластичных материалов, но чаще всего они используются в поливинилхлориде, также известном как ПВХ.Этот материал обычно называют винилом, и он используется множеством способов во всем мире. ПВХ можно найти в кровле, настенных покрытиях, автомобильной промышленности и даже в медицинских устройствах.

Пластификаторы

, хотя и используются во многих различных продуктах, также строго регулируются, чтобы гарантировать их безопасность для использования людьми. Сюда входят такие вещи, как печатные краски, краски, резиновые изделия и клеи, которые можно найти во многих сферах жизни. Вы, наверное, были знакомы с пластификатором и даже не осознавали этого.Однако чаще всего они используются в профессиональных целях.

Основным преимуществом является возможность придать материалу более гибкое качество. Однако это не единственное серьезное преимущество. Когда материалу придается такое гибкое качество, он становится намного прочнее, чем раньше. Вот почему ПВХ часто называют одним из самых прочных материалов и материалов в мире.

Эти материалы могут служить без повреждений до 50 лет, поэтому многие компании используют ПВХ для изготовления водопроводных труб.Долговечность — главное преимущество пластификаторов, а также возможность создавать бесконечные комбинации.

В ближайшие несколько лет в индустрии пластификаторов может произойти несколько изменений. Если вы сравните данные за последние 15 лет, то увидите, что многие ингредиенты, которые использовались для изготовления прошлых пластификаторов, были изменены или обновлены, чтобы обеспечить более качественные и безопасные варианты для массового потребителя. То же самое может произойти в будущем, когда будут обнаружены, протестированы и применены на практике более безопасные и эффективные комбинации.

Трудно сказать, какие изменения произойдут в ближайшие несколько лет, но с постоянно меняющимися научными идеями прорывы могут произойти уже завтра. В индустрии пластификаторов могут пройти годы, прежде чем мы увидим какие-либо прорывы на практике благодаря испытаниям и сертификации пластификаторов.

Пластификаторы — это распространенная добавка, которая используется в различных материалах, таких как ПВХ, чтобы сделать их более прочными и гибкими. Пластификаторы были важной частью индустрии материалов в течение нескольких лет, и с каждым годом они становятся безопаснее и эффективнее, чем годом ранее.

Многие изменения, происходящие с пластификаторами, происходят в результате тщательных испытаний. Нет сомнений в том, что пластификаторы сегодня ценны для многих отраслей промышленности в мире.

Что такое пластификаторы? | Пластификаторы в производстве пластмасс

В нашей компании по литью под давлением и термоформовке мы часто используем добавки в термопластические материалы, чтобы получить точные результаты, необходимые нашим клиентам. Один тип добавок, который чаще всего используется в производстве пластмасс, называется пластификатором, но что именно они делают и из чего сделаны? Они в безопасности? Мы внимательно изучаем пластификаторы, чтобы вы точно знали, что вы получаете в свои детали, продукты и компоненты.

Что такое пластификатор?

Начнем с того, что пластификатор — это жидкое или твердое вещество с низкой летучестью, которое добавляется к необработанному полимеру, например к пластику или резине, для повышения его гибкости, облегчения формования и формования, а также уменьшения трения на его поверхности. Когда они добавляются к полимеру, они встраиваются в полимерные цепи, действуя как буфер между сегментами молекул. Подумайте о том, как хрящ в колене помогает смягчить суставы и помогает в сгибании и движении колена.Пластификаторы действуют аналогичным образом, и без них материал был бы твердым, жестким, и его было бы труднее формировать.

Четыре семейства пластификаторов

Более 30 000 веществ были протестированы на предмет использования в качестве полимерного пластификатора, хотя на сегодняшний день только около 50 доступны для использования. Из них они делятся на четыре семейства:

  • Фталаты, , которые используются для гибкости пластмасс
  • Дикарбонаты используются для формования ПВХ при более низких температурах;
  • Фосфаты используются для изготовления огнестойких материалов.
  • Сложные эфиры жирных кислот добавляют в резину и винил для повышения гибкости.

Где используются пластификаторы

Ежегодно используется более 8 миллионов тонн пластификаторов, большая часть которых добавляется в поливинилхлорид (ПВХ). Рассмотрим на мгновение ПВХ — это твердый, жесткий, хрупкий материал, который используется в водопроводных и канализационных трубах, но он также используется для изготовления занавесок для душа, гибких трубок и крышек кабелей. Без пластификаторов (чаще всего фталатов и сложных эфиров жирных кислот) ПВХ остался бы в твердой, жесткой форме.

Использование в повседневных материалах и предметах:

Пластмассы с пластификаторами можно найти почти в каждой отрасли, в том числе:

Использование в строительстве

Несмотря на название, пластификаторы также используются в резине и клеях, и, что самое удивительное, они также используются в бетоне и штукатурке. Добавление одного-двух процентов пластификатора в бетон позволяет использовать меньше воды, создавая более прочное и удобное для обработки вещество, и та же идея применима к тому, почему он используется в штукатурке для стеновых панелей.Используется меньше воды, добавляется немного пластификатора, чтобы облегчить работу и перемешивание, и он высыхает быстрее, чем обычно смешанный гипс.

Безопасны ли пластификаторы?

Ни одно другое химическое вещество не исследовалось так тщательно, как пластификаторы. Были проведены исследования, связанные с тем, как они влияют на окружающую среду, проникают ли фталаты в пыль внутри помещений и являются ли эндокринные нарушения в результате воздействия фталатов фактором, о котором следует беспокоиться.Регистрация для оценки, авторизации и ограничения химических веществ (REACH), которая, как известно, является самой всеобъемлющей и строго регулирующей организацией в мире, определила, что почти все пластификаторы безопасны, как и FDA.

Узнайте больше о нашем производстве пластмасс на заказ

Мы гордимся тем, что разрабатываем и производим все типы пластмасс на заказ, предлагая при этом короткие сроки выполнения заказа и низкую стоимость единицы продукции. Если вы хотите узнать больше о нашем литье под давлением и термоформовании, обратитесь к нашей команде сегодня.Мы работаем со всеми отраслями промышленности в Юго-Восточной и Средней Атлантике, включая Северную Каролину, Южную Каролину, Пенсильванию, Мэриленд, Теннесси, Джорджию и Вирджинию.

Запрос предложения от целевых страниц PPC

Заполните эту форму, и мы свяжемся с вами в ближайшее время. Мы с нетерпением ждем вашего ответа.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.


Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

  • В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки вашего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
  • Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
  • Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
  • Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
  • Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.


Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в cookie-файлах может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Это безопасно? Пластификаторы в предметах личной гигиены

В: Я слышал, что есть пластификаторы в лосьоне для тела, дезодоранте и духах.Это правда? Если да, то что они там делают и не повредит ли мне носить эти продукты на коже?

A: Это очень важная тема. Люди беспокоятся о токсичных химикатах в самых разных местах, от чистящих средств до диванных подушек. Не то чтобы это неважно, но, вероятно, наибольшее воздействие оказывает то, что вы носите на коже в течение всего дня. Такой интимный контакт дает химическим веществам возможность проникнуть в организм. Пластификаторы, о которых вы говорите, называются фталатами.Хотя они запрещены в детских игрушках, они присутствуют во многих предметах личной гигиены. Их цель — растворить ароматы в продукте, а затем закрепить их на коже. В среднем женщины используют 12 средств личной гигиены в день, а мужчины — примерно вдвое меньше. Большинство этих продуктов содержат ароматизаторы и, следовательно, фталаты. Эти пластификаторы, как известно, не повреждают кожу, но после поглощения могут нарушить естественные гормоны, подавляя выработку тестостерона и повышая уровень эстрогена. Была замечена связь между воздействием фталатов и раком груди у женщин и низкой фертильностью у мужчин (см. Новое исследование по адресу: http: // ens-newswire.com / 2014/03/05 / задержка беременности у мужчин с высоким уровнем фталата /). Фталаты проникают через плаценту и вызывают неправильное развитие мальчиков. Хотя фталаты не обязательно должны быть на этикетке, они обычно присутствуют с ароматом, ингредиентом, который указан на этикетке. Эфирные масла придают приятный запах и обычно не содержат фталатов. Ищите эфирные масла, а не «аромат» на этикетке, чтобы выйти за рамки пластифицированных продуктов для вашей кожи.

******
Др.Гэри Гинзберг — токсиколог общественного здравоохранения из Коннектикута и преподаватель Йельской школы общественного здравоохранения. Он написал ориентированную на широкую публику книгу «Что токсично, а что нет», а также имеет веб-сайт whatstoxic.com, где можно найти ответы на вопросы о химических веществах, содержащихся в потребительских товарах и в наших домах.

******
Йельская школа общественного здравоохранения предлагает вам задавать вопросы доктору Гинзбергу в рамках этой повторяющейся ежемесячной серии. Свяжитесь с нами через Facebook или по электронной почте Майклу Гринвуду в [email protected]

Представлено Дениз Мейер 14 марта 2014 г.

Пластификаторы в полимерах

Как бы мы ни любили полимеры и все удивительные вещи, для которых вы можете их использовать, мы должны признать, что многие полимеры вообще не были бы замечательными без добавления пластификаторов.

Эти обычные добавки придают жизненно важную гибкость многочисленным изделиям из пластмасс и полимеров. Из-за пластификаторов шланг на вашей сушилке изгибается, не ломаясь (чтобы вы могли втиснуть его в это крошечное пространство в дамской комнате на нижнем этаже), и почему аромат внутри новой машины полностью отличается от аромата внутри этого 10-летнего взбивателя. твой ребенок из колледжа ездит по городу.

Пластификаторы выполняют свою работу, действуя как своего рода «смазка» между сегментами полимерных цепей. Без пластификатора эти цепочки молекул сидели бы друг на друге так же жестко, как сырые спагетти в коробке. Добавьте только подходящий пластификатор, и цепи смогут двигаться свободно, как приготовленная паста, покрытая оливковым маслом.

Пластификаторы используются во многих различных материалах — ПВХ, резине, пластмассах и т. Д. Фактически, открытие пластификаторов сделало возможной полимерную промышленность.Без пластификатора большинство полимеров были бы слишком хрупкими и жесткими, чтобы их можно было использовать. Если бы не существовало пластификаторов, многие из повседневных вещей, на которые вы полагаетесь — от резиновой подошвы рабочей обуви до гибкой расчески, которую вы носите в сумочке, — были бы просто невозможны. Практически к любому предмету из пластика или полимера, о котором вы только можете подумать, добавлен пластификатор, а зачастую и несколько.

В качестве пластификаторов сейчас используется больше химикатов, чем мы собираемся сосчитать, но мы можем разбить основные группы пластификаторов.

  • Фталаты используются в кабелях, пленках, покрытиях, клеях и некоторых пластиках из ПВХ, которым необходима гибкость.
  • Дикарбонаты также используются в ПВХ, когда необходимо работать при низких температурах.
  • Фосфаты придают огнестойкость.
  • Эфиры жирных кислот придают эластичность резине и винилу.

Конечно, пластификатор, который производитель использует в полимере, действительно зависит от ряда факторов, в том числе от того, для чего будет использоваться материал, желаемых физических характеристик, необходимых характеристик и совместимости пластификатора с другими соединениями в полимере.

Вы можете себе представить, что проблемы с пластификатором могут полностью испортить продукт, и более одного клиента приходили к нам с полимером или пластиком, который просто не двигался и не работал должным образом. Когда материал оказывается негибким или дефектным иным образом, что влияет на его характеристики, мы знаем, что нужно обратить внимание на пластификатор. Также есть опасения по поводу безопасности некоторых пластификаторов, таких как бисфенол А (BPA), который может отрицательно сказаться на здоровье детей.

Возможность проводить испытания пластификатора является ключевым компонентом наших услуг по тестированию потребительских товаров.Испытания на охрупчивание — это один из способов определить, не выщелочился ли пластификатор из полимера, что привело к неожиданному и нежелательному поведению материала. Выщелачивание — одна из самых распространенных проблем при работе с пластификаторами. Когда пластификатор выщелачивается из полимера, материал может стать жестким и ломким, и может произойти загрязнение продукта выщелоченным материалом, что не очень хорошо. Фактически, единственное, что мы можем сказать о выщелачивании пластификатора, — это то, что именно он создает запах новой машины!

Потери пластификатора из пластмассовых или резиновых изделий из-за диффузии и испарения

Два режима миграции с преобладанием кинетики

Миграция пластификатора из полимеров в газовую фазу представляет собой двухэтапный процесс, который включает диффузию из массы полимера на поверхность с последующей испарение с поверхности в воздушную / газовую фазу.3 {\ frac {\ partial} {{\ partial x_i}}} \ left ({D \ left (C \ right) \ frac {{\ partial C}} {{\ partial x_i}}} \ right), $ $

(1)

, где t , x i , C и D ( C ) — время диффузии, расстояние от поверхности в трехмерном случае, концентрация пластификатора и коэффициент диффузии пластификатора соответственно. То же уравнение для цилиндрической и сферической геометрий приведено в ссылке.{\ alpha C}, $$

(2)

, где D co — коэффициент диффузии при нулевой концентрации, а α — способность пластификации, которая связана с эффективностью пластификации пластификатора. Здесь предполагается, что любые эффекты кластеризации пластификатора, которые могут привести к уменьшению коэффициента диффузии с увеличением содержания пластификатора, являются небольшими или отсутствуют. Существуют также другие уравнения, описывающие диффузию, зависящую от концентрации растворенного вещества. 19,20,21,22,23,24 Зависимость коэффициента диффузии от концентрации также может быть выражена как увеличение свободного объема (доля свободного объема: f ) смеси растворенного вещества / полимера относительно чистый полимер. Уравнения 3 и 4 являются примерами того, как f соотносится с коэффициентом диффузии растворенного вещества.

, где A и B — константы. Считается, что A зависит от температуры и размера / формы растворенного вещества, а B относится к кинетическому диаметру растворенного вещества.{\ beta f}, $$

(4)

, где α 1 (мы обозначаем его α 1 , не смешивая его с α в уравнении 2) является эмпирической константой, а β линейно зависит от квадрата кинетический диаметр растворенного вещества. 23

Граничное условие испарения в направлении x можно описать согласно 13,18,25

$$ — D (C) \ left ({\ frac {{\ partial C}} { {\ partial x}}} \ right) = F \ left ({C — C _ {\ mathrm e}} \ right), $$

(5)

, который приравнивает массоперенос через заданное поперечное сечение образца к поверхности (потоку) испарения той же массы с той же поверхности (правая часть).Поток на поверхность зависит от подвижности молекулы пластификатора ( D ( C )) и градиента концентрации только внутри поверхности. Испарение происходит до тех пор, пока концентрация пластификатора непосредственно на поверхности больше, чем концентрация, соответствующая среде, насыщенной пластификатором ( C e ), и пока коэффициент испарения ( F ) не равен нулю. .

Из-за сосуществования диффузии и испарения общая скорость потери пластификатора определяется более медленным процессом, что означает, что процесс регулируется либо диффузией, либо испарением.Как показано на рис. 1а для случая контролируемой диффузией, испарение происходит быстрее, чем скорость подачи пластификатора к поверхности, что приводит к градиенту концентрации пластификатора в области поверхности образца и, в конечном итоге, также в объеме. Когда система управляется испарением, испарение происходит медленнее, чем скорость подачи пластификатора на поверхность (рис. 1b). В этом случае, в зависимости от системы, на поверхности может образовываться пленка пластификатора (рис. 1б). 18,26,27

Рис.1

Схема a с контролируемой диффузией и b с контролируемым испарением потери пластификатора из полимеров в газовую фазу и c изображение образца нитрилбутадиенового каучука (NBR), выдержанного при 90 ° C в течение 48 часов. Левая часть изображения показывает пленку пластификатора, образовавшуюся на поверхности во время старения, тогда как правая часть показывает поверхность образца после того, как пленка пластификатора была стерта с помощью папиросной бумаги. Образец NBR первоначально содержит 11 мас.% Ди (2-этилгексил) фталата (DEHP), и его подробное образование показано в ссылке. 43

Чтобы проиллюстрировать влияние различных соотношений D , которое для простоты здесь предполагается не зависящим от концентрации растворенного вещества, и F на кинетику / характеристики потерь, потеря «пластификатора» из L = пластина из «полимера» толщиной 1 мм рассматривается здесь (случай D , зависящий от концентрации, показан ниже). Предполагается, что потеря пластификатора не приводит к насыщению газовой фазы пластификатором, отсюда и случай, когда окружающая среда представляет собой большой / бесконечный объем газа / воздуха / вакуума или когда есть поток газа по поверхности ( C e = 0).Для оценки того, какой механизм доминирует в кинетике потерь, можно использовать безразмерное соотношение: F × L / D . Это также означает, что чем тоньше образец / пластина, тем ниже соотношение и тем лучше система контролируется испарением. Выбрав высокое соотношение, например 1000 ( F = 1 × 10 −4 см с −1 и D = 1 × 10 –8 см 2 с −1 ), кривая десорбции является линейной (потеря массы относительно квадратного корня из времени), и система явно контролируется диффузией (рис.2а). Если F понижается до 1 × 10 –7 см с –1 , а D остается прежним, соотношение равно 1, и система контролируется испарением. Чем ниже соотношение, тем в большей степени система контролируется испарением и тем более S-образными являются потери пластификатора (корень квадратный из времени, рис. 2а). В системе с контролируемым испарением профили концентрации более плоские / более горизонтальные, чем в системе с контролируемой диффузией (рис. 2c, d). Коэффициент испарения можно оценить для случая контролируемого испарения, если предположить, что начальная часть потери массы в основном связана с испарением.{- \ beta \, t}, $$

(6)

, где предполагается, что поверхностная концентрация экспоненциально спадает от начальной концентрации ( C o ) со скоростью, определяемой параметром β . 18

Рис. 2

Десорбция пластификатора с пластины толщиной 1 мм, построенная как функция , квадратного корня из времени и b времени. Соответствующие профили концентрации показаны в c управление диффузией, d управление испарением и e для переключения из режима испарения в режим управления диффузией.Стрелки обозначают увеличивающееся время. Данные были получены путем моделирования процесса десорбции с использованием многоступенчатой ​​процедуры дифференцирования в обратном направлении 17 (и программного обеспечения Matlab®), где процесс диффузии описывался уравнениями. 1 и 2, а граничное условие описывалось формулой. 5

Влияние коэффициента диффузии, зависящего от концентрации пластификатора, на кинетику миграции пластификатора показано на рис. 2a, b, e. Моделирование было выполнено с формулой. 2 и входные параметры ( D co = 5 × 10 –10 см 2 с –1 , α = 8 и F = 5 × 10 –6 см с — 1 ), выбранный таким образом, чтобы полная потеря произошла в течение периода времени, показанного на рис.2а. Характерными особенностями являются небольшое начальное отклонение от линейных потерь (на основе квадратного корня из времени, что почти не наблюдается на рисунке), указывающее на режим, контролируемый испарением, и медленные потери пластификатора на поздней стадии из-за контролируемого диффузией режим. Следовательно, профиль концентрации пластификатора изначально относительно плоский, а на более поздних стадиях показывает более сильный профиль концентрации у поверхности.

На рис. 3 показан реальный случай, когда внешняя часть (оболочка) кабеля из пластифицированного ПВХ демонстрирует контролируемую диффузией потерю массы с почти линейной потерей (до 60%) как функцию квадратного корня из времени. 18 Экспериментальная потеря массы моделировалась вторым законом Фика, с учетом и без учета зависимости коэффициента диффузии от концентрации пластификатора (уравнение 2). Оба соответствия хорошо согласуются с экспериментальными данными до определенной потери массы, когда после использования коэффициента диффузии, зависящего от концентрации, наблюдается лучшее совпадение. Следует отметить, что при полученной пластифицирующей способности 8,6 (единица: 1 / объемная доля) 18 эффект пластификации был относительно небольшим. В случаях, когда эффект пластификации велик, разница в кривой потери массы между двумя случаями будет больше.

Рис. 3

Экспериментальная и установленная нормализованная потеря массы пластификатора DEHP из оболочки оболочки кабеля из пластифицированного ПВХ при 120 ° C. В модели A рассматривается зависящий от концентрации коэффициент диффузии ( D co = 1,5 × 10 –9 см 2 с -1 и α = 8,6), тогда как коэффициент диффузии считается постоянным при моделировании B ( D = 5 × 10 –9 см 2 с −1 ). На основе экспериментальных данных в исх. 18

Другой пример, где потери пластификатора демонстрируют по существу линейную зависимость от квадратного корня из времени старения в режиме с контролируемой диффузией, показан на рис. 4a (120 ° C). Для той же системы при 90 ° C система сильно контролируется испарением, о чем свидетельствует линейная потеря пластификатора со временем (см. Рис. 4b). В такой системе на поверхности образца образуется пленка пластификатора (см. Ниже). Форма профилей концентрации часто используется для определения того, контролируется ли система испарением или диффузией.На рис. 5 показаны профили концентрации пластификатора в резине EPDM в зависимости от времени при двух температурах. 29 Плоские профили при 110 ° C показывают, что система сильно контролируется испарением при 110 ° C, но контролируется диффузией при 170 ° C, где профили демонстрируют четкие градиенты к поверхности.

Рис. 4

Изменение содержания пластификатора в зависимости от — квадратного корня из времени и b — времени для пластин из бутадиен-нитрильного каучука, выдержанных при 90 и 120 ° C, соответственно.Нарисовано после данных в исх. 43

Рис. 5

Изменение концентрации пластификатора (глицерилтристеарата) в зависимости от расстояния от поверхности образца ( x ) для пластин из этилен-пропилен-диенового каучука (EPDM), состаренных при a 170 ° C и b 110 ° C. Толщина образцов 20 мм. Составлено по данным исх. 29

Формирование тонкого поверхностного слоя / пленки пластификатора в режиме контролируемого испарения

Для случая, когда пластификатор имеет очень высокую температуру кипения (например,g., 385 ° C для DEHP), а материал используется при низкой температуре, пластификатор накапливается на поверхности и образует тонкую пленку на поверхности (рис. 1b). 2,18,25,26,27 Есть несколько свидетельств, указывающих на наличие тонкого слоя пластификатора на поверхности полимера. Во-первых, это случай, когда скорость потерь пластификатора постоянна, по крайней мере, в течение определенного периода времени (наблюдаемая как линейная потеря как функция времени при 90 ° C на рис. 4b), что означает, что потери сильно ограничены. за счет процесса испарения.Наличие тонкого слоя означает, что «концентрация» пластификатора на поверхности постоянна во времени. 18,27,30 Если поверхностная концентрация уменьшается со временем, потеря пластификатора перестает быть линейной со временем (см. Кривую потери массы для случая контролируемого испарения на рис. 2b). Во-вторых, скорость испарения пластификатора с поверхностей полимера аналогична (на тот же порядок величины), что и скорость испарения пластификатора из их чистого жидкого состояния, что указывает на то, что постоянная концентрация пластификатора на поверхности близка к концентрации в чистой жидкости (100%).Linde и Gedde 31 сообщили, что скорость испарения диизодецилфталата (DIDP) из ПВХ составляла 0,06 мг / ч -1 см -2 при 120 ° C, что немного выше, чем скорость для чистого DIDP, (0,04 мг ч −1 см −2 ). Однако Экелунд и др. 18 определила скорость испарения ДЭГФ с поверхности кабеля из ПВХ, которая была несколько выше (0,002 мг ч -1 см -2 ), чем для чистого ДЭГФ (0,0006 мг ч -1 см -2 ) при 80 ° С.Smith et al. 26 сообщил, что разница между скоростями испарения нитропластификатора из чистого жидкого пластификатора и с полиуретановой поверхности при 85 ° C находится в пределах порядка величины. Посыпание поверхности (из-за кристаллизации) и растекание — это эффекты отложения мигрировавших компонентов на поверхности. 2,32 Цветение происходит, когда добавка кристаллизуется на поверхности. Поверхность полов из ПВХ со временем становится липкой из-за образования на поверхности слоя пластификатора (просачивания). 33 Shashoua 34 визуально заметил, что капли пластификатора образуются на поверхности листов ПВХ, контактирующих с непроницаемым стеклом во время старения. На рис. 1в также хорошо видно образование пленки пластификатора на поверхности NBR в режиме контролируемого испарения. Используя колебательную спектроскопию с генерацией суммарной частоты, Zhang et al. 35 заметил, что поверхность пленок ПВХ была покрыта слоем пластификатора при более высоких концентрациях пластификатора ПВХ.

Скорость испарения ( v o (г · см −1 с −1 )) чистого вещества (пластификатора) с полосы шириной l , по которой газ течет со скоростью μ (см с −1 ), можно рассчитать 36,37 путем применения теории массопереноса при испарении неподвижной жидкости в перемешиваемый газ, как

$$ v _ {\ mathrm o} = 0.{1/6}, $$

(7)

, где S г (г · см −3 ) — концентрация вещества в газовой фазе, а D г (см 2 с −1 ) — его коэффициент диффузии в газовая фаза. ρ — это плотность (г · см −3 ), а μ — вязкость (г · см −1 с −1 ) газа, в котором происходит испарение. Bellobono et al. 37 вычислили v o сервальных типов пластификаторов, используя уравнение.7 и полученные результаты согласуются с экспериментальными данными.

Образование пленки пластификатора приводит к 100% концентрации пластификатора на поверхности, препятствуя процессу диффузии, так как он является градиентным. 2 Полное понимание механизмов образования пленки пластификатора и его влияния на диффузию пластификатора и кинетику потерь еще предстоит разработать. 2 Тонкая пленка пластификатора может существенно изменить поверхностные свойства полимеров.Ljungberg et al. 38 показали, что миграция пластификаторов триацетина и трибутилцитрата увеличивает гидрофильность поверхности поли (молочной кислоты) (PLA), на что указывает уменьшение краевого угла смачивания водой во время старения.

Основные факторы

Из-за образования пленки пластификатора кинетика потерь пластификатора для процесса, строго контролируемого испарением, по существу не зависит от взаимодействий полимер-пластификатор, концентрации пластификатора и градиента в материале и, по существу, зависит только от температура, характеристики пластификатора (размер, форма, полярность, давление пара), скорость потока газа над поверхностью и размер объема газа, окружающего материал.Скорость потери пластификатора в застойном воздухе составляет примерно 1/3 от потери в условиях вентилируемого старения. 31 Ekelund et al. 25 сообщил, что скорость испарения ДЭГФ из ПВХ и чистого ДЭГФ увеличивалась с увеличением расхода воздуха в течение 20–75 мл мин. –1 и не зависела при более высоких скоростях потока (75–130 мл мин. –1 ). Они также сообщили, что скорость испарения ДЭГФ была одинаковой в сухом и влажном (относительная влажность 50%) азоте. Используя полевую и лабораторную эмиссионную ячейку, Clausen et al. 39 определили, что на скорость испарения / выделения ДЭГФ из поливинилхлоридных полов не влияет относительная влажность.

Как показано в таблице 1, испарение, как правило, является ограничивающим скорость процессом миграции пластификатора при более низких температурах, тогда как диффузия является ограничивающим процессом при более высоких температурах. Следовательно, для процесса испарения температурная зависимость сильнее, чем для процесса диффузии. Можно определить температуру «перехода» ( T c ), при которой происходит переключение от испарения как фактора ограничения скорости к диффузии как фактора ограничения скорости потери пластификатора (рис.6). Как показано в таблице 1, значение T c составляет от 110 до 120 ° C для системы PVC-DEHP и от 90 до 120 ° C для системы NBR-DEHP. Для других распространенных систем полимер-пластификатор T c еще предстоит определить.

Таблица 1 Сообщаемое возникновение двух режимов миграции для различных систем полимер-пластификатор (Разделение на два режима миграции основано на основных характеристиках при каждой температуре, о которых сообщается. Любое возможное переключение между двумя режимами при каждой температуре из-за о сильном зависящем от концентрации коэффициенте диффузии явно не сообщается.) Рис.6

Схема графика Аррениуса для кинетики (параметр скорости k ), контролируемой испарением ниже T c (зеленая линия) и диффузией выше T c (синяя линия ). Красная линия и точки данных в областях A и B представляют общую скорость миграции пластификатора из полимера. Точки данных в области C представляют скорость испарения пластификатора из чистой жидкости. График упрощен и ограничен следующими частными случаями: (1) коэффициент диффузии на графике взят как среднее значение коэффициента диффузии, зависящего от концентрации, (2) система существует выше точки стеклования для всех концентраций пластификатора и (3) ) влияние температуры и концентрации пластификатора на энергии активации диффузии и испарения не учитывается.

За исключением температуры, на фактический режим миграции могут влиять другие факторы, особенно когда температура старения близка к T c .Royaux et al. 40 сообщил, что при 80 ° C миграция пластификатора из ПВХ перешла из режима с контролируемой диффузией на открытом воздухе в режим с контролируемым испарением в условиях ограниченного пространства (закрытые чашки Петри). Этому способствовало как ограниченное пространство, создающее давление паров пластификатора, так и застойный / не циркулирующий воздух. Это переключение привело к большой разнице в потере массы, которая составила 25% после 20 недель в открытой среде, но менее 5% в закрытой среде.Об этом типе перехода между модами также сообщалось в Shashoua 34 для ПВХ, пластифицированного ДЭГФ, в закрытых и открытых средах при 70 ° C. Audouin и Verdu 30 заметили, что как начальная концентрация пластификатора, так и размер пластификатора играют важную роль в определении доминирующего режима. Они заметили, что режим, контролируемый испарением, преобладает для больших пластификаторов и высоких начальных концентраций пластификатора и, следовательно, что режим, контролируемый диффузией, доминирует для малых пластификаторов и низких начальных концентраций пластификатора.Авторы также показали, что кинетика миграции как дидецилфталата, так и динонилфталата из ПВХ контролировалась испарением, когда концентрация была выше 20 мас.%, Но контролировалась диффузией при более низких концентрациях. Это согласуется с тем фактом, что коэффициент диффузии зависит от концентрации пластификатора и уменьшается с концентрацией (уравнение 2). Кроме того, меньший градиент концентрации при низких концентрациях пластификатора также способствует преобладанию режима, контролируемого диффузией.Их результаты показывают, что в некоторых случаях, например, для миграции пластификатора из образцов с высокой начальной концентрацией пластификатора, можно наблюдать оба режима во время старения, когда миграция сначала контролируется диффузией, а затем переключается на контролируемую испарение при снижении концентрации пластификатора выше критического уровня.

Кроме того, неорганические наполнители (например, волокна, технический углерод и наночастицы) могут влиять на диффузию пластификатора в полимерах, но опубликовано лишь несколько исследований по этой теме.Вероятная причина в том, что пластификатор в основном используется для смягчения полимера, но неорганический наполнитель в основном действует противоположным образом, усиливая / придавая полимеру жесткость. В результате введение наполнителей в коммерческие продукты из пластифицированных пластиков не так распространено или наполнитель используется в небольшой концентрации. Например, внешний слой топливопровода из пластифицированного полиамида 12 содержит только 0,5 мас.% Углерода, который добавлен в качестве УФ-стабилизатора и пигмента. 41 Тем не менее, Wang et al.№ 42 сообщил, что коэффициент диффузии пластификатора в PLA значительно снижается с увеличением содержания в задней части углерода. Они объяснили, что это было вызвано сильным взаимодействием между пластификатором и сажей. Иная ситуация с каучуками, где большое количество углеродной основы часто используется в сочетании с пластификатором. Однако влияние технического углерода на диффузию пластификатора отдельно не исследовалось. 29,43 В сущности, однако, неорганические наполнители могут действовать как геометрические препятствия (они непроницаемы, по крайней мере, для более крупных пенетрантов), а также могут сильно взаимодействовать с пластификатором, что приводит к уменьшению диффузии пластификатора в полимере.

Способы определения типа режима миграции

Тип режима миграции пластификатора традиционно определяется путем анализа формы кривой десорбции пластификатора или профиля концентрации в образце. Кривые зависимости потери массы от времени старения или квадратного корня из времени старения обычно получают путем периодического измерения потери массы как функции времени с использованием аналитических весов или путем измерения оставшейся концентрации пластификатора внутри образца.Концентрацию пластификатора в полимерах можно измерить с помощью термогравиметрии и инфракрасной спектроскопии (ИК) 30 напрямую или путем экстрагирования пластификатора растворителями с последующим измерением концентрации пластификатора в экстрагированном растворе с помощью хроматографии. 31,43 Всякий раз, когда есть основания полагать, что существует неравномерное распределение пластификатора внутри образца, всегда следует использовать методы, фиксирующие общее или среднее содержание пластификатора, при оценке любых свойств, зависящих от пластификатора.Например, измерение ИК-излучения на поверхности, которое обычно включает внешние 1–5 мкм образца, 44 завышает среднюю концентрацию в режиме с контролируемым испарением, когда на поверхности есть пленка пластификатора. Однако в режиме с контролируемой диффузией то же измерение занижает среднюю концентрацию пластификатора в образце из-за наличия градиента концентрации по направлению к поверхности.

В случаях, когда невозможно контролировать потери пластификатора с течением времени, можно использовать форму профиля концентрации пластификатора за одно время старения для выявления режима миграции.Нарезка — это наиболее распространенный метод, используемый для определения концентрации пластификатора. 30,45 Технологии двумерного картирования, такие как инфракрасное изображение, были использованы для получения пространственного распределения / концентрации пластификатора. 46 Конфокальные методы, такие как рамановская микроспектроскопия, 47 могут использоваться для получения профилей концентрации в образце без необходимости нарезки. Кроме того, в недавнем исследовании, проведенном Адамсом и др., 48 , было показано, что односторонняя спектроскопия ядерного магнитного резонанса может использоваться для определения профиля концентрации пластификатора в ПВХ прямым и неразрушающим способом.

Прогноз потерь пластификатора

Ожидаемый срок службы полимерных продуктов может достигать нескольких десятилетий, и для целей прогнозирования необходимо ускорить процесс миграции путем старения образцов при высоких температурах. Потери пластификатора затем можно предсказать, экстраполируя полученные данные при высоких температурах на рабочие температуры. Исследования показали, что процессы испарения пластификатора и диффузии подчиняются закону Аррениуса, который указывает на то, что закон Аррениуса применим для экстраполяции. 25,27,43,49 Однако энергия активации диффузии зависит от концентрации, а также, как и в случае энергии активации испарения, от температуры. Следовательно, при рассмотрении больших концентраций пластификатора и температурных интервалов это не следует игнорировать. Из-за существования двух режимов с преобладанием скорости ускоренное старение должно следовать тому же режиму миграции, что и фактические условия эксплуатации. Например, максимальная температура ускорения должна быть ниже T c для фактического случая, контролируемого испарением.Это требует определения температурных областей для этих двух режимов перед выбором ускоряющих температур. Игнорирование существования этих двух режимов может привести к ложному прогнозу. Как показано на рис.6, экстраполяция скорости потерь пластификатора в температурной области режима с контролируемой диффузией (точки данных в области A) к температуре в области с контролируемым испарением приводит к завышению скорости потерь пластификатора и занижению жизни.

Потери пластификатора обычно контролируются процессом испарения при низких температурах, то есть при рабочей температуре в большинстве случаев (подразумевая пленку пластификатора на поверхности образца). Это упрощает прогноз, поскольку процесс испарения не зависит от температуры стеклования полимера и концентрации пластификатора в полимерном продукте, но зависит от характеристик испарения пластификатора. В этом случае для целей прогнозирования полезна база данных о скоростях испарения обычных пластификаторов при различных температурах и их энергиях активации.Однако такая база данных, охватывающая различные распространенные пластификаторы, в настоящее время недоступна.

Как упоминалось выше, скорость испарения пластификатора из полимера аналогична (в пределах порядка величины) скорости испарения пластификатора из его жидкого состояния, когда на поверхности образуется пленка пластификатора. Скорость испарения должна быть возможна для оценки, используя данные скорости испарения для чистого пластификатора напрямую. При таком подходе температуры для ускоренного тестирования могут быть больше T c , как показано экстраполяцией точек данных в области C на рис.6.

Однако важно, чтобы высокие температуры, выбранные для ускоренного старения, не вызывали деградации пластификатора. Экелунд и др. 25 наблюдали, что деградированный ДЭГФ испарялся быстрее, чем неразложившийся ДЭГФ, из-за более высокой летучести продуктов разложения, которые имеют более низкую молярную массу, чем неразложившееся соединение. Разложение DEHP привело к более низкой энергии активации испарения (55 кДж моль -1 по сравнению с 91 кДж моль -1 для исходного DEHP).Кроме того, другие процессы старения, такие как окисление и отжиг полимеров, также ускоряются при высокой температуре. 50 Любое влияние этих процессов на процесс миграции пластификатора должно быть определено, чтобы дать правильный прогноз.

В некоторых случаях продукт из пластифицированного полимера, такой как топливопровод на основе полиамида в автомобиле, может подвергаться воздействию высоких температур во время эксплуатации и миграции, контролируемой диффузией. 41 Экстраполяция коэффициента диффузии более сложна, поскольку коэффициент диффузии зависит от концентрации, а процесс десорбции при определенной температуре должен описываться по крайней мере двумя факторами, например.g., α и D co (уравнение 2). В этом случае для прогноза необходимы энергии активации как α , так и D co , которые получены экстраполяцией. Однако в настоящее время нет исследований с доступными данными по экстраполяции как α , так и D co .

Пластификаторы в биополимерах и пластификаторы на биологической основе

Пластификаторы все чаще используются в широком спектре биополимеров, чтобы в основном улучшить их плохую обрабатываемость, сделать их более пластичными и прочными. 3,4,51,52,53 Для более или менее хрупких биополимеров, таких как PLA, крахмал и белки, важно понимать весь процесс миграции пластификатора и ограничивать потери пластификатора, так как это приведет к тому, что материалы вернутся к присущее им хрупкое состояние и сбои в обслуживании. Исследования показали, что миграционное поведение пластификатора в биополимерах часто бывает сложным. Это вызвано: (i) холодной кристаллизацией во время эксплуатации / старения, (ii) разделением фаз между пластификатором и полимером и (iii) гидролизом и взаимодействием с водой.Холодная кристаллизация биополимеров, таких как PLA 38,54,55,56 и крахмал 57,58 , ускоряется в присутствии пластификаторов, 59 , которые увеличивают кристалличность, а затем концентрацию пластификатора в аморфной области. . Это, в свою очередь, влияет на диффузионные свойства пластификатора при старении. В некоторых случаях разделение фаз между биополимером и пластификатором происходит во время старения / длительного хранения даже при комнатной температуре. 55 Это следствие холодной кристаллизации и / или ограниченной смешиваемости между биополимером и пластификатором. 54,60 Кроме того, влага может оказывать комплексное влияние на пластификацию и миграцию гигроскопичных пластификаторов в гигроскопичных биополимерах. 61

Растет интерес к разработке пластификаторов на биологической основе (зеленых) из попутных / побочных продуктов и отходов сельскохозяйственной промышленности для замены пластификаторов на нефтяной основе. 3,5,62 Глицерин и эпоксидированные триглицеридные растительные масла являются примерами обычных пластификаторов на биологической основе, 3 и их использование приводит к продуктам, в которых как матричный полимер, так и пластификатор имеют биологическую основу. 3,63 В большинстве исследований, связанных с пластификаторами на биологической основе и их применением, полное исследование механизмов миграции отсутствует и требует дальнейшего развития в этой быстрорастущей области.

Способы предотвращения потери пластификатора

Чтобы избежать ухудшения качества полимерных материалов, вызванного потерей пластификатора, было использовано несколько подходов, препятствующих миграции пластификатора. Наиболее распространенным способом является увеличение молекулярного размера пластификатора, чего можно достичь с помощью полимерных пластификаторов и олигомеров, 64,65 и пластификаторов разветвленной и звездообразной формы. 66,67,68 Коэффициент диффузии этих пластификаторов в полимерах невысок из-за их большого размера, что приводит к медленным потерям пластификатора. Однако пластификаторы с более крупным размером молекул имеют более низкую пластифицирующую способность, чем большинство традиционных пластификаторов. 4 Другой распространенный подход — прививка пластификаторов к полимерным цепям. 69,70,71 Благодаря химическим связям привитые пластификаторы не мигрируют. Кроме того, для подавления миграции пластификатора обычно используются модификации поверхности, такие как поверхностные покрытия и сшивание. 1,72,73 Модифицированный поверхностный слой действует как барьер для пластификатора и изолирует пластификатор от открытой среды, предотвращая его миграцию. 1,74

В этой статье мы обсуждаем потери пластификатора из пластмасс и каучуков, потери, которые приводят к ухудшению свойств продукта, утечке и возможному загрязнению окружающей среды. Потери в окружающую газовую фазу происходят за счет диффузии внутри материала к поверхности и за счет испарения с поверхности.Потери контролируются диффузией или испарением, причем первое обычно происходит при высоких температурах, а второе — при низких. В режиме с контролируемым испарением на поверхности часто образуется пленка пластификатора, на что указывает линейная потеря во времени, по крайней мере, в течение определенного периода времени. Помимо температуры, реальный преобладающий режим зависит от нескольких факторов, включая характеристики пластификатора и полимера, геометрию продукта и конкретную среду.Тот факт, что коэффициент диффузии пластификатора зависит от концентрации пластификатора, может привести к изменению режима потерь (от диффузии к контролю испарения) при прочих постоянных условиях. Здесь также показано, как можно определить, какой режим ограничивает потери, и способы экстраполяции тестов ускоренной миграции на условия эксплуатации. Также даются предупреждения, что значимая экстраполяция и прогноз миграции пластификатора требует учета нескольких важных факторов.

LEAVE A REPLY

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *