Технические решения для промышленности
Закрыть
Технические решения для промышленности
Технологии

Полимерные добавки. Подготовка образцов для анализа. Перспективы методов. Часть 4

24 сентября 2020
Полимерные добавки. Подготовка образцов для анализа. Перспективы методов. Часть 4

В этой части рассмотрим ряд исследований, важных для анализа полимерных компаундов, в том числе полиэтиленовых. Так, ряд специалистов использовали ультразвуковую обработку для извлечения переработанного HDPE, продемонстрировав всю мощь этого метода с обнаружением 170 соединений. но в то же время этот метод экстракции демонстрирует довольно низкую селективность. Сообщалось о нескольких селективных экстракциях для анализа добавок в полимерах. Было описано селективное фракционирование с помощью SFE с демонстрацией регулируемого характера процесса SFE с помощью различных комбинаций температуры, давления и периодов времени. Также была описана селективная экстракция сверхкритическим CO2 из PA 6.6 различных фракций монтаната кальция, который представляет собой технический продукт, состоящий из жирных кислот C28 – C32, сложных эфиров жирных кислот и солей кальция с загрязнением алифатическими углеводородами. Алифатические углеводороды, экстрагируются с помощью scCO2 (сверхкритического CO2), свободные жирные кислоты с помощью scCO2 / MeOH и соли кальция с помощью scCO2 / MeOH / лимонной кислоты, в результате чего комплексообразующий агент лимонная кислота связывает катионы и освобождает кислоты.

Антиоксиданты, биоциды, антикоррозионные, противоизносные и противопенные агенты в низкомолекулярных жидких полиалкиленгликолях (ПАГ) могут быть выборочно экстрагированы с помощью SFE путем иммобилизации ПАГ на адсорбенте, несмотря на то, что как добавки, так и смазочные материалы, не содержащие ПАГ имеют тенденцию растворяться в scCO2. Также сообщалось о фракционировании полиизобутена и PDMS с использованием SFE. Обнаруженные олигомеры можно было использовать для расчета усредненной молярной массы и полидисперсности. Недавно был проведен обзор фракционирования полимеров с использованием SFE. Анализ с помощью NMR показал, что экстракты scCO2 при 7 и 10 МПа сложного эфира сорбитана (сложная смесь сахаридов) содержат в основном циклические моноэфиры, тогда как экстракты scCO2 при 15 и 20 МПа содержат циклические ди- и триэфиры с некоторым количеством жирных кислот, а экстракты 10% MeOH – scCO2 состоят из линейных эфиров. Этот конкретный пример показывает ценность SFE как метода пробоподготовки для спектроскопической характеристики технических смесей. Фракционирование очень высокого класса с помощью SFE применяется в промышленности при производстве ароматизаторов. При соответствующем регулировании температуры также субкритическая водная экстракция (SWE) или экстракция горячей водой под давлением (PHWE) допускает селективную экстракцию полярных (хлорированные фенолы), низкополярных (PCB, PAH) и неполярных (алканы) органических соединений из загрязненных грунтов.

Полимерные добавки. Подготовка образцов для анализа. Перспективы методов. Часть 4

Теперь рассмотрим другие методы аддитивного анализа. Современные технологии предъявляют всё более высокие требования к долговечности пластиков, каучуков, различных изделий из них и покрытий. Высокие требования к условиям эксплуатации вместе с критическим отношением потребителей способствовали увеличению спроса на более высокую стойкость полимерных добавок. Поэтому сохранение аддитивной функциональности в полимерах приобретает всё большее значение. Были разработаны олигомеры и полимеры, полученные из реакционноспособных функционализированных низкомолекулярных соединений и обладающие свойствами различных классов добавок (таких как AO, MD, LS, FR и BIO-S). Не оптимальное соотношение цены и качества позволяет использовать такие системы только в очень требовательных областях и для специальных полимеров. Кроме того, низкая физическая устойчивость ограничивает использование некоторых химически эффективных добавок в полимерах, используемых в сложных условиях в быту, машиностроении или медицине. Поэтому синтетические полимерные материалы всё чаще используются в средах, неблагоприятных для их долговечности. Высокие температуры приводят к быстрой потере многих антиоксидантов и стабилизаторов из полимеров, но не менее важным является выщелачивающее действие агрессивных сред, таких как смазочные масла в компонентах двигателя, а также растворителей для химической чистки или детергентов в волокнах.

Полимерные добавки. Подготовка образцов для анализа. Перспективы методов. Часть 4

Другие примеры эксплуатируются в условиях, которые увеличивают физические потери присадок, включают контакт резиновых изделий с горячими маслами (это характерно и для некоторых трубопроводных систем с каучуковыми уплотнениями), контакт с бензинами, содержащими полярные добавки (например, метил-трет-бутиловый эфир) и гидравлическими жидкостями, контакт полиолефинов с проточной горячей водой (опять же, распространенный случай для пластиковых трубопроводов). Также можно отметить инженерное применение различных полимеров в атмосфере горячего воздуха или даже в условиях космоса. В некоторых областях применения с высокими требованиями (производство волокна, добывающая отрасль и т. д.) низкомолекулярные стабилизаторы типа HALS не оправдывают ожиданий. Более стойкие высокомолекулярные и полимерные стабилизаторы были представлены на рынке еще в начале 1980-х годов как решение для требовательных приложений. Полимерные стабилизаторы с Mn = 800 Да (дальтон), которые обладают достаточной устойчивостью к экстракции компонентами пищевых продуктов и не вступают в метаболический цикл, обычно могут преодолеть проблемы экстрагируемости из пищевых продуктов. Неэкстракция не менее важна для медицинских приложений. Полимерные материалы в химически стойких областях применения были описаны в статьях еще прошлого века, однако серьезный прорыв в этой области случился только в последнее десятилетие.

Устойчивость к извлечению или отсутствие извлечения важны для широкого спектра наружных применений, таких как пластиковая обшивка, автомобильные бамперы, уличная мебель и контейнеры, трубы для газа и горячей воды, резервуары, телекоммуникационные провода и кабели, сельскохозяйственные пленки, геомембраны и другие изделия. Различные добавки демонстрируют значительную устойчивость к экстракции, такие как модификаторы ударной вязкости (полиакрилаты и смеси: ПВХ / ЭВА, ПВХ / АБС и т. д.), высокополимерные технологические добавки (на основе ПММА), эластомеры в качестве пластификаторов с высоким молекулярным весом, реактивные антипирены (например, тетрабромбисфенол-A, тетрабромфталевый ангидрид, тетрабромфталатдиол, дибромстирол). Прямое измерение добавок с помощью УФ- и ИК-спектроскопии формованных пленок особенно полезно при анализе трудноизвлекаемых добавок, хотя в таких случаях может представлять проблему калибровка и возможны помехи со стороны других добавок. Полярность органических растворителей и их способность набухать в полимерном компаунде увеличивают потери добавок из-за выщелачивания. В этом отношении вода обычно считается менее опасной по сравнению с органическими растворителями. Тем не менее, длительный контакт с водой может привести к серьезным повреждениям. Например, сообщалось об экстракции ароматических аминов из шин или фенольных антиоксидантов из полиэтилена.

Полимерные добавки. Подготовка образцов для анализа. Перспективы методов. Часть 4

Легкость, с которой вода вымывает различные производные фенилендиамина из NR и SBR, изменяется обратно пропорционально молекулярной массе фенилендиамина и кислотности выщелачиваемого вещества. Интенсивное извлечение стабилизаторов может происходить при обработке текстильных изделий водными растворами моющих средств. После расширенного применения светостабилизаторов на основе затрудненных аминов (HALS) для стабилизации фольги и волокон большое внимание также было уделено экстрагируемости HALS водой и водными растворами моющих средств или растворителей, используемых в химической чистке. Определение экстрагируемости стабилизаторов является существенной частью оценки эффективности стабилизатора, когда выщелачивание является обычным эффектом разрушения или когда законодательство требует получения определенных количественных данных, касающихся экстрагируемости стабилизаторов из упаковочных материалов имитаторами пищевых продуктов. В этом отношении можно констатировать, что, если ингредиент пластикового материала не может быть извлечен пищевыми продуктами, с которыми он контактирует, он не представляет токсической опасности. Продолжим эту важную тему в следующей части.

Полимерные добавки. Подготовка образцов для анализа. Перспективы методов. Часть 4

Для получения более полной информации, надо обратиться к нашим специалистам по телефону
+7 (495) 268-0242, или почте info@nomitech.ru, они окажут помощь в подборе необходимого оборудования, которое будет соответствовать вашим требованиям как в части технических характеристик, так и в ценовом плане.

комментарии
Комментариев нет

Прежде, чем Вы сможете добавить свой комментарий, он будет проверен администратором.
вернуться назад