Полимерные добавки. История исследований добавок

Лидерство во многих отраслях химии находится за пределами традиционных академических границ. Во многих областях, включая анализы полимеров / добавок, лидерство взяли на себя промышленные лаборатории, что не удивительно из-за того, что отрасль требовала изучения, однако традиционные учёные заниматься этим не хотели. По идентификации и анализу пластмасс значительный аналитический опыт накопила в своё время организация ICI, став признанным лидером по справочным материалам для промышленных химиков, занимавшихся анализом пластмасс в период 1965–1983 гг. (хотя эти издания и выпускались только до 1970 года). Однако авторы имеют дело главным образом с молекулярной характеристикой полимеров, таких как виниловые смолы, сложные полиэфиры, нейлоны, полиолефины, фторуглеродные полимеры, каучуки (как термореактивные, так и натуральные каучуки), при этом долгое время наблюдалось ограниченное внимание к анализу пластификаторов, наполнителей и растворители.

В то время как в первом издании (1965 г.) внимание было ограничено в основном ИК-методами, современные технологии в 1970 г. значительно расширились и теперь включают в себя UV/VIS, IR, NMR, GC, PyGC, GC-IR, AAS, AES, XRF и автоматическое титрование. Несмотря на то, что эта книга устарела и явно освещает современную инструментальную методологию, она содержит обширную информацию по анализу полимеров / добавок. Из литературы на немецком языке следует упомянуть ранние книги по анализу полимеров Шрёдера и об анализе резины Остромоу. Краузе с соавторами также кратко описывали химический анализ добавок (ограниченный наполнителями, стабилизаторами, красителями и пигментами) и составили обширный и полезный индекс для стандартов ASTM и DIN (многие стандарты DIN затем легли в основу более современных стандартов ISO) для анализа и характеристики полимеров, смол, каучуков, пластмасс и волокон.

В прошлом для определения добавок наиболее широко использовались хроматографические, спектральные, масс-спектрометрические, электрохимические и радиоизотопные методы. Кромптон регулярно предоставлял подробные отчёты о научных принципах, лежащих в основе современной практики, ориентированных в основном на опытных промышленных технологов. Обширный обзор анализа полимеров / добавок (период 1960–1980) содержится в монографиях Кромптона, а в 1980 году тот же автор описал анализ полимеров (микроструктура полимера, состав сополимера, молекулярно-массовое распределение, функциональные группы, фракционирование) вместе с анализом добавок (разделение полимера и добавок, идентификация добавок, летучих веществ и остатков катализатора). Монография предоставляла единый источник информации о методах анализа полимеров / добавок до 1980 года.

Кромптон описал практические аналитические методы определения классов добавок (по функциональности: антиоксиданты, стабилизаторы, антиозонанты, пластификаторы, пигменты, антипирены, ускорители и т. д.). Несколько позже Митчелл охватил многие аспекты анализа и характеристики полимеров, включая анализ добавок, остаточных мономеров и олигомеров, влаги и случайных примесей, а в начале 2000-х годов Гуч занимался анализом и деформацией различных полимерных материалов (красок, пластмасс, клеев). В более позднем руководстве по анализу пластмасс Кромптон рассматривает все аспекты анализа полимеров, включая структуру полимера (анализ состава), а также преднамеренно добавленные неполимерные химикаты для обработки, используемые во время производства, химикаты, добавленные для улучшения свойств полимера в течение срока службы, и примеси, такие как вода и обрабатывающие растворители, непрореагировавшие мономеры и т. д.

Однако в этот учебник включена лишь скромная и очень избирательная доля (20%) ссылок после 1980 года, которая поэтому не может претендовать на то, чтобы быть современным или полным обзором мировой литературы по теме полимер-аддитивного анализа. Было включено более ста подробных экспериментальных процедур, опять же в значительной степени датированных прошлым веком (1950-е годы 3%, 1960-е годы 27%, 1970-е годы 30%, 1980-е годы 7%, ранее неопубликованные 33%). В этом отношении нынешние тексты, организованные при помощи кластеризации аналитических методов, снабжённые приложениями, являются более рациональным, нежели описательным подходом, за исключением того, что они посвящен исключительно анализу полимеров / добавок и являются более современными. Также следует упомянуть и других авторов.

В частности, Шейрс описал ряд методов и стратегий для анализа состава и разрушения полимерных материалов и изделий с применением аналитических методов для устранения промышленных проблем. Это практическое описание (с охватом литературы до 1997 года) дополняет нынешний более аналитический подход. А Форрест недавно коснулся методов, используемых для характеристики и проведения контроля качества работ по пластмассам, деформирования полимерных соединений и исследования разрушения пластмассовых изделий (как молекулярных характеристик, так и аддитивного анализа). Тот же автор описал аналитические аспекты характеристики резиновых полимеров с акцентом на определение основных компонентов в резиновых смесях и деформацию продукта.