Оцените нашу компанию   
Голосование

Нравится ли вам наш сайт

Отличный сайт Хороший Нормальный, средний Не очень

Пластизоли

Технология пластизолей

Пластизоли - это дисперсии в пластификаторе виниловых смол специального назначения. Предполагают, что при переработке в готовое изделие в композиции останется почти весь пластификатор, то есть улетучивание будет мало. Если течению композиции способствует добавляемый растворитель - «пластификатор», который улетучивается при переработке, то такую композицию называют органозолем. Разделительная линия между этим терминами определяется тем, что органозоль содержит несколько процентов (например, >5 %) растворителя. Фактически термин «растворитель» здесь употреблен неверно. Никто не ожидает, что «растворитель» будет растворять смолу; это повысило бы вязкость и мешало бы переработке используемых для пластизолей относительно высокомолекулярных эмульсионных смол. Применяемые в пластизолях и органозолях «растворители» вызывают очень ограниченное набухание смолы и снижают вязкость дисперсии. Поэтому они являются по своему действию летучими разбавителями (или разжижителями). Иногда для описания таких композиций используют термин «модифицированный пластизоль». Следует учесть, что для полимеров с меньшим молекулярным весом растворители используют в классическом понимании как средства для растворения полимера.

Дисперсионные смолы для пластизолей имеют очень малый размер частиц (1-2 мкм) по сравнению с суспензионными смолами, предназначенными для обычного компаундирования, что приводит к быстрому диспергированию в пластификаторе. Их часто используют с небольшим количеством ПВХ, имеющего частицы большего размера, называют «смолой для смешивания» (экстендер). Влияние расширения распределения частиц смеси смолы заключается в снижении количества пластификатора, израсходованного на заполнение пустот между частицами смолы, и повышении количества пластификатора в дисперсии. Результатом является пониженная и более стабильная вязкость как при складском хранении, так и при смешивании и переработке. Однако использование частиц большего размера увеличивает склонность к осаждению и может снизить механические свойства, прозрачность, глянец и скорость желатинизации. Применяют также сополимеры винилацетата, такие пластизоли обладают пониженными температурами желатинизации и плавления по сравнению с гомополимерами, но вследствие повышенной растворимости в пластификаторе они могут иметь повышенную вязкость.

При разработке композиций пластизолей наиболее важным моментом является правильный выбор смолы и пластификатора. Пластификаторы общего назначения (ОН), такие как ДОФ, обеспечивают приемлемую вязкость пластизоля и его обработку во всем диапазоне концентраций. Алифатические диэфиры, такие как адипинаты и карбоксилаты циклогексана, а также линейные фталаты, обеспечивают вязкость ниже, чем сорта ОН. Низколетучие пластификаторы, такие как ДИДФ, обычно придают более высокую вязкость, чем пластификаторы ОН. Пластификаторы с быстрой сольватацией, такие как ДГФ и ББФ, приводят к получению пластизолей, обладающих повышенной вязкостью вследствие набухания частиц смолы. Вторичные углеводородные пластификаторы обеспечивают низкую вязкость, но их применение ограничено небольшими количествами (кроме органозолей) вследствие незначительной совместимости с винилом. Как и для всех составов композиций, тип и количество пластификатора определяются требуемыми свойствами старения и механическими характеристиками для определенного применения. Чтобы обеспечить получение требуемых свойств, переработчик должен правильно выбрать смолу и другие добавки, а также условия переработки.

Большинство наполненных композиций ПВХ (и не только пластизолей) содержат карбонат кальция. Обычно размер частиц наполнителя составляет 1-2 мкм, а его концентрация равна или несколько выше концентрации пластификатора. Наполнение приводит к повышению вязкости пластизоля, приемлемой для большинства способов переработки, обычно снижающейся со скоростью сдвига. Часто это не относится к сортам карбоната кальция (или другого наполнителя) с субмикронными размерами. Как правило, повышенную вязкость получают, используя наполнитель с повышенным маслопоглощением, меньшим размером частиц и неправильной формы. К другим применяемым наполнителям относятся бариты, используемые для поглощения звука вследствие их высокой плотности; кальцинированная глина - для придания электрических свойств; и гидратированные наполнители - для придания огнестойкости и дымоподавления. Диоксид титана, используемый в качестве пигмента и для поглощения УФ, повышает вязкость пластизоля при концентрации 2-8 ч. на 100 ч. смолы, однако это повышение не влияет на перерабатываемость. С другой стороны, можно ожидать, что высокодисперсная сажа существенно повысит вязкость. В связи с тем, что в любом случае необходим высокий уровень дисперсности, заслуживает внимания использование дисперсий паст пластификатора. Добавляемые антипирены для эффективной работы требуют тесного контакта добавки со смолой; поэтому не удивительно, что такие АП, как оксид сурьмы и гидратированные наполнители (ТГА и БМС), увеличивают вязкость и ее рост при хранении.

Часто с наполнителем при смешении вводят смеси металлических стабилизаторов или другие порошкообразные добавки, что особенно предпочтительно при загрузке композиций с большой концентрацией наполнителя. С пластификатором добавляют оловоорганические и смешанные жидкометаллические стабилизаторы. В связи с тем, что термостабилизаторы для пластифицированного ПВХ обычно имеют поверхностно-активные свойства, изменение стабилизатора может оказать заметное влияние на вязкость пластизоля. Это также справедливо в отношении смазок и родственных добавок.

Обычно радикально повысить вязкость пластизоля можно введением полимеров относительно высокого молекулярного веса или эластомеров, таких как НБК. Это удобнее проводить со смесями латексов. Обычно разработчик материалов должен рассматривать латексы, растворы и композиции пластизолей как широкое единое поле для использования в различных применениях.

Добавки, регулирующие реологические свойства

При разработке пластизолей и органозолей, так же как в случае виниловых латексов и растворов, технолог рассматривает переработку многофазной системы до стадий желатинизации и плавления, которые происходят, когда переработка обычно кончается. Это отличается от разработки «сухих» композиций, переработка которых обычно продолжается после плавления композиции; то есть формование в готовое изделие происходит после плавления, а не до этого.

Для снижения вязкости пластизоля применяют различные добавки; их называют вязкостными депрессантами. Обычно это поверхностно-активные вещества, которые снижают поверхностное натяжение пластификатора, возможно, это происходит избирательно на границе раздела полимера и наполнителя. Простейшими из них являются спирты, такие как 2-этилгексанол (2-ЭГС) и изодециловый спирт (ИДС). Их обычно используют с соответствующими сложноэфирными пластификаторами: 2-ЭГС, например, с ДОФ или ДОА, ИДС с ДИДФ. При концентрации 1-3 ч. вязкость и, особенно, ее рост снижаются. Оба этих соединения являются летучими и испаряются при температуре плавления, поэтому они оказывают слабое отрицательное влияние на свойства расплавленной композиции. С другой стороны, они обладают выраженным запахом, который может стать неприемлемым при переработке. В некоторых случаях после плавления остаются следы запаха, которые могут оказаться недопустимыми.

Добавки, которые используются как вещества, повышающие совместимость жидких стабилизаторов (компатибилизаторы), также используются для понижения вязкости, например, монобутиловый эфир этиленгликоля (Butyl Cellosolve) или монобутиловый эфир диэтиленгликоля (Butyl Carbitol, оба выпускаются фирмой Dow Chemical). При концентрации 1-3 ч. их эффективность в понижении вязкости и ее роста выше, чем у алифатических спиртов. При плавлении поверхностно-активные гликолевые эфиры могут полностью испаряться. После переработки их присутствие имеет заметный запах.

Применяют и постоянные нелетучие ПАВы, обычно в количестве 1-2 ч. К ним относятся этоксилированные производные нонилфенола, такие как Tergitol NP-10 (Dow) или Igepal CO-520 (Rhodia) (CAS 127087-87-0). Их можно добавлять для термостабильности композиций, стабилизированных нонилфенолятами кальция или бария, перенасыщенными основаниями. ПАВ на основе нонил-фенолятов (как и стабилизаторы) чувствительны к обесцвечиванию оксидом азота (кислый газ), что должно быть сбалансировано с эффективностью в отношении снижения вязкости. Для лучшего сохранения цвета может быть предпочтительным использование алифатических неионных ПАВ на основе полигликолей, таких как Pegosperse 400 МО (ПЭ гликоль моноолеат; CAS 9004-96-0) и 400 LM (ПЭ гликоль монолаурат; CAS 9004-91-3) (оба фирмы Lonza), или сложных эфиров полиолов, таких как Polysorbate 80 (CAS 9005-65-6) (BASF). Все эти соединения не испаряются при переработке и полезны как средства для обработки наполнителя, как вещества для деаэрации и вещества, улучшающие структуру пены во вспененных пластизолях. Иногда применяют ионные ПАВ, но чаще используют ПАВ на основе солей натрия тауриновой кислоты с общей формулой RCONR'—CH2CH2—SO3H, которые выпускаются под торговой маркой (Igepon Rhodia) и Hostapon (Clariant). Они особенно полезны в получении пластизолей, когда затруднено диспергирование наполнителя. Они могут усилить эффективность поверхностных антистатиков, что аналогично ПАВ на основе полиолов. Композиции, содержащие вещества, снижающие вязкость, должны быть испытаны на долговременную термостабильность и возможность экссудации.

В качестве веществ, снижающих вязкость, могут выступать и стабилизаторы пены пластизоля. Для вспененных пластизолей эти факторы должны быть рассмотрены совместно. И наоборот, вышеуказанные вещества, снижающие вязкость, действуют и как вещества для деаэрации. Во всех трех областях можно использовать силиконовые добавки, но необходимо соблюдать осторожность, если требуются, даже на других линиях, обеспечение адгезии, нанесения печати или декорирование. В некоторых областях применения необходимо повышение вязкости пластизолей, а не ее уменьшение. Это, например, покрытия волокон, когда нежелательно просвечивание и необходима стойкость герметиков к стеканию во время отверждения. Во многих таких случаях необходимы высокая вязкость при низкой скорости сдвига и низкая вязкость при более высоких скоростях сдвига. Для пластизолей с высокой степенью наполнения карбонатом кальция такой эффект может быть достигнут за счет выбора сорта карбоната кальция. Сорта с размером частиц 1-2 мкм обеспечивают значительное повышение вязкости, если, например, концентрация их использования такая же, как и концентрация сложноэфирного пластификатора. Сорта с более крупными частицами 8-10 мкм оказывают лишь незначительный эффект загущения, но осажденные сорта с субмикронным размером частиц и высоким маслопоглощением (>20 г/100 г) обеспечивают большое увеличение вязкости. Поэтому в композициях, наполненных обычно некоторым количеством карбоната кальция с размером частиц 1-2 мкм и большим количеством более крупно¬го наполнителя, будет полезно включать фракцию мелкого осажденного карбоната кальция. При переработке с высокими скоростями сдвига широкий диапазон фракционного состава также способствует снижению вязкости при сдвиге.

Когда степень наполнения невелика, загущают пластизоль обычно низкой концентрацией (1-3 ч.) высокодисперсного кремнезема. Наиболее эффективен ультратонкий коллоидный оксид кремния; подходящими сортами являются Cab-0-Sil (Cabot) и Aerosil (Degussa). Сорта осажденного гидратированного кремнезема, такие как HiSil (PPG) и Zeothix (Huber), менее эффективны в загущении и их применяют в более высоких концентрациях (2-5 ч.); но они также менее подвержены действиям низкомолекулярных добавок, притягиваемых к их поверхности. Для коллоидного оксида кремния взаимодействие с добавками, снижающими вязкость, обеспечивающими деаэрацию и стабилизирующими пену, может снизить эффективность. Для сведения этого эффекта к минимуму часто их добавляют в композицию после диспергирования других добавок; это не представляет проблемы благодаря высокодисперсному коллоидному оксиду кремния. Обычно количество добавляемого коллоидного оксида кремния очень мало, чтобы придать мутность или рассеивать свет, что также связано с высокодисперсностью частиц и может быть использовано в полупрозрачных композициях. Потребители должны учитывать возможность существования опасной пыли при использовании коллоидного оксида кремния.

Существует целый ряд загустителей специального назначения. Например, дистеарат алюминия (Ferro, Norac) используют в бетонных покрытиях как загуститель и связующее. Когда необходима прозрачность, применяют, по меньшей мере, два класса органических загустителей. Один из них - полиакриловая кислота, выпускаемая под маркой Carbopol (Noveon). Она полезна и для обработки наполнителя; сочетание наполнителя и полиакриловой кислоты может ликвидировать взаимный эффект загущения. Используют в концентрации 0,5-3 ч. Другой класс - сульфонат кальция, выпускаемый под маркой Ircogel 900 фирмой Noveon, который применяют в концентрации 0,5-3 ч. Обычно ни один из них не является столь эффективным, как коллоидный оксид кремния; однако оба они обеспечивают повышенную стабильность при хранении, к температуре и сдвигу, а также - прозрачность.

03.06.2011

Органозоли, приготовление пластизолей

03.06.2011

Читайте также




537-37-37