Полимерные добавки. Ещё о формах добавок

В целях снижения затрат иногда опасной практикой является ограничение анализа компонентов сухих смесей или других смесей определением только одного «критического» компонента. Как показали Паль и Гросс-Ашхофф, различные степени дисперсии могут легко опровергнуть такие традиционные предположения. Существуют методы (например, спектроскопия в ближней инфракрасной области), которые одновременно определяют все компоненты и, следовательно, могут справляться с проблемами неоднородности. Основными недостатками однопакетных систем являются потеря гибкости и цены. В настоящее время тенденция к однородности и рационализации ассортимента продукции особенно актуальна для производителей полиолефинов и ПВХ; однако в случае конструкционных термопластов ситуация иная, поскольку там практически невозможно избежать производства модифицированных изделий.

Только несколько добавок представляют собой жидкости (например, витамин Е), которые требуют различного обращения. Недавней разработкой является включение (вязкой) жидкости и легкоплавких добавок в высокой концентрации в высокопористые носители, такие как LDPE (Stamypor, d = 925 кг / м3). Такие негигроскопичные шарики с дыркой по центру могут успешно использоваться для производства полиолефиновых концентратов с жидкими и легкоплавкими полярными и неполярными добавками, такими как антистатики, антиконденсационные агенты, противоскользящие вещества, антиадгезивы, смазки, антиоксиданты, УФ-стабилизаторы, пигменты, полиизобутилен пасты и ароматизаторы. Также сюда можно отнести чувствительные к температуре реагенты, такие как силаны, пероксиды и удлинители молекулярной цепи, которые обеспечивают повышение безопасности и эффективности.

Благодаря своей сферической форме, комплексная добавка Stamypor остается сыпучим продуктом даже после сильной загрузки жидкости (более 50%), обеспечивая хорошее диспергирование. Процесс загрузки просто требует смесителя низкой скорости. Аналогично, микропористые носители AKZO (Accurel) на основе полипропилена, полиэтиленов HDPE и LDPE, EVA, поликарбонатов, акрилонитрил-бутадиен-стирола, SAN и нейлона имеют массу до 70%. Концентрация добавок в полимере зависит от предполагаемой функции. Каждая добавка имеет определенные диапазоны концентраций, в которых она не влияет на свойства смеси. Уровни добавок составляют, по меньшей мере, около 100 частей на миллион (например, витамин Е в качестве стабилизатора при обработке в расплаве), хотя остатки катализатора и непреднамеренные загрязнители могут демонстрировать более низкие уровни. Типичные уровни антиоксидантов для ингибирования термического окисления в полиолефинах составляют порядка 0,1%.

Однако в применениях LDPE, LLDPE (линейный полиэтилен низкой плотности, ЛПЭНП), HDPE и полипропилена, требующих очень хорошей вязкости или высокой деформируемости материала, содержание наполнителя легко составляет 30–40%. Существует много номинально изделий из органического пластика, которые на самом деле состоят из менее чем 50% органического полимера, а остальная часть материала представляет собой в основном неорганические добавки. Например, в общем, огнезащитные добавки с низким содержанием огнестойкости менее эффективны в полиамидах, чем галогенированные или вспучивающиеся добавки, и тогда требуются гораздо более высокие уровни нагрузки, обычно 50–60%, чтобы предотвратить негативные последствия и получить те же уровни огнестойкости, которые могут быть достигнуты с обычно 10–25% галогенированной или вспенивающей добавки.

Некоторые другие высоконаполненные соединения представляют собой сшитые ПММА (полиметилметакрилат) с 72% SiO2 (Силгранит), ПММА с 62% Si (Силакрон) и ПММА с 62% Al (ОН) 3 (Corian). Японский производитель Kanebo Gosen разработал полиамидную смолу для производства электронных и автомобильных компонентов с удельным весом 13 г/см3 (по сравнению с 11,3 для свинца). Композиционные полимерные материалы, содержащие высокий процент неполимерных материалов, широко используются в промышленности и машиностроении. Двухшнековые системы предназначены для непрерывного смешивания очень высоких уровней металлических наполнителей (более 90%) с различными полимерными связующими.

Очевидно, что при таких высоких уровнях нагрузки происходит искажение баланса механических свойств базового полимера, но это может быть приемлемым (например, 70% плавленого кварца правильно уравновешивает коэффициент теплового расширения в эпоксидной формовочной смоле). Аналогичным образом, большая часть автомобильных панелей имеет высокое содержание пластификатора (около 70 массовых долей). ПВХ почти уникален своей способностью принимать добавки очень высоких уровней пластификатора (до 100 массовых долей и выше), сохраняя при этом полезные механические свойства. А, например, для обработки ацетата целлюлозы необходимо включать относительно высокие уровни полярного пластификатора (обычно 50 массовых долей), чтобы снизить температуру размягчения ниже температуры разложения полимера (также называемой термодеструкцией). В следующей части речь пойдёт об экономической и логистической составляющих рынка полимерных добавок.