Полимерные добавки. Анализ полимерных материалов на предмет добавок

Различные хроматографии, такие как эксклюзионная хроматография (SEC), высокоэффективная жидкостная хроматография (HPLC) и тонкослойная хроматография (TLC), помогают в этих анализах. Тем не менее, даже при таких больших усилиях полимер не может быть полностью охарактеризован, так как другие детали имеют большое практическое значение, такие как основной мономер (например, стирол в PS), олигомеры или летучие вещества (такие как вода в нейлонах). Остатки катализатора являются ещё одной важной примесью в полимере, особенно в отношении стабильности. Следовательно, полная характеристика неизвестного полимера является сложной задачей. Однако это не так серьёзно по сравнению с требованиями расширенного химического анализа полимерного материала, составленного из вышеупомянутой «статистической» сборки макромолекул с органическими и / или неорганическими добавками, наполнителями и т. д.

Учебники по различным аспектам определения сложной структуры полимеров (в частности, макромолекулярным характеристикам с точки зрения молярной массы, химического состава, функциональности и архитектуры) превосходят по численности те, которые охватывают анализ добавок в полимерах, или учебники, касающиеся вспомогательных аспектов материалов. На самом деле, в промышленной практике эти проблемы обычно рассматриваются по отдельности, поскольку рассматриваются разные интересы. Это не означает, что образец полимера / добавки никогда не будет исследован как для характеристики полимера, так и для композиции добавки. Однако часто химическая природа полимерной матрицы из составленного полимерного материала уже известна (но обычно не для каучуков).

В конце концов, для анализа добавки необходимо оценить только природу полимера (в основном для выбора растворителя), но не его полидисперсность или другие структурные детали. Следовательно, и ввиду значительного распространения аналитических тем неудивительно, что немногие авторы осмеливаются углубленно заниматься молекулярной характеристикой полимеров и анализом полимера / добавки в одной монографии, причём последние также довольно устарели. Требуемый уровень анализа часто заключается не только в идентификации добавок (что делается сравнительно просто), но и в полном анализе всех активных ингредиентов, присутствующих в полимерной матрице, как качественно (а это уже не просто), так и количественно (это ещё сложнее), а иногда даже пространственным способом (совсем сложно). Репрезентативная выборка, очевидно, имеет непосредственное значение.

Промышленные аналитические лаборатории ищут методики, которые позволяют проводить высококачественный анализ с повышенной чувствительностью, коротким общим временем анализа за счёт значительного сокращения подготовки проб, снижения затрат на анализ за счёт меньшего количества человеко-часов на пробу, сокращения затрат на использование растворителя и утилизации, а также минимизации ошибок из-за потерь и загрязнения во время испарения. Опыт и критика аналитиков оказывают существенное влияние на экономические аспекты методов анализа. Способность к воспроизводимости опытов по определению пакетов присадок, присутствующих в полимерах, представляет собой серьёзную проблему для производителей смол, составителей рецептов, конечных пользователей, регуляторов и других игроков рынка.

Качественные и / или количественные знания о составных ингредиентах, которые можно получить с помощью аддитивного анализа, могут потребоваться на различных этапах жизненного цикла продукта. Требуется аналитическая поддержка для базовых полимеров, соединений, добавок, продуктов на основе полимеров, а также для продуктов и компонентов производственного сектора. Разработка продукта (например, поверхностно-активных добавок, таких как антистатики, противоскользящие и антиблокирующие добавки), ведущая к получению более эффективных продуктов, требует глубокого понимания механизма действия. Полимерный / аддитивный анализ способствует этому пониманию. Помимо анализа микроструктуры полимера, анализ полимера / добавки является единственным способом исследования влияния условий обработки на полимер на молекулярном уровне.

Определение факторов, влияющих на потребление добавок, может привести к лучшему пониманию того, как обрабатывать полимеры как с точки зрения затрат, так и с целью сохранения свойств конечного продукта в качестве цели. Однако, чтобы определить расход добавки и сделать обоснованные выводы, технолог требует надежных и воспроизводимых методов определения уровня добавки. Для производителя и регулирующего органа одинаково важно знать уровень добавок в полимерном материале, чтобы гарантировать, что продукт соответствует своему назначению. Аддитивный анализ (анализ добавок) отмечает источники поставки, обеспечивает общую сигнатуру процесса и может фактически использоваться в качестве «отпечатка пальца» полимерного материала, поскольку молекулярная характеристика полимера часто даёт меньшую избирательность при детальном исследовании.