PostHeaderIcon Соединения, применяемые в производстве полимерных материалов

На практике для производства материалов полимеры применяют не в чистом виде, а в различных сочетаниях. При этом в состав полимерных композиций вводят отвердители, пластификаторы, наполнители, красители, порообразователи, другие компоненты для придания полимерам определенных свойств. Добавки подразделяются на допустимые и недопустимые в зависимости от биологической активности, степени миграции из полимерных материалов, опасности вредного влияния на организм. Использование добавок регламентируется гигиеническими нормативами, определенными в токсикологическом эксперименте.

Такими нормативами являются: ДКМ – допустимое количество миграции, ДМ – максимально допустимая суточная доза.

Наиболее часто в технологии производства полимерных материалов применяются следующие соединения:

     

  1. Мономеры. Типичными представителями являются стирол (винилбензол), используемый при получении полистирола (ДКМ – 0,01 мг/л); винилхлорид (ДКМ 0,01 мг/л).

     

  2. Катализаторы и инициаторы полимеризации. В качестве катализаторов используются, как правило, неорганические соединения. Их остаточное содержание в полимере характеризуется величиной зольности. Например, зольность полиэтилена, контактирующего с пищевыми продуктами, не должна превышать 0,02%. В качестве инициаторов используют кислородорганические и неорганические перекиси, гидроперекиси и диазосоединения. Их содержание в полимерных материалах не должно превышать 0,2%.

     

  3. Стабилизаторы. Применяются для сохранения заданных свойств полимеров. Среди термостабилизаторов широко распространены стеараты металлов: кальция, цинка, бария, свинца и т.д. Стеараты кальция и цинка малотоксичны, остальные известные стеараты обладают высокой степенью токсичности.

    Светостабилизаторы позволяют длительное время сохранять первоначальный цвет изделия и его механическую прочность, обеспечивая защиту от ультрафиолетовых лучей. В качестве действующего вещества применяют производные бензонитризола, бензофенола, никелевые и кобальтовые соли замещенных фенолов и др. Они эффективны даже при очень низких концентрациях (менее 0,1 %).

     

  4. Антиоксиданты вводят в полимер во время экструзии или литья под давлением для предотвращения термоокисления в процессе переработки и для замедления деструкции во время хранения и эксплуатации изделия. Также данные добавки применяются и для защиты полимера при работе в агрессивных средах. Действующее вещество – смесь соединений фенолов и фосфидов.

     

  5. Пластификаторы. Применяются для придания полимерным материалам морозо-, водо- и жиростойкисти, пластических свойств и т.д. Наиболее широко применяются глицерин, парафиновое масло, этаноламины, эфиры фталиевой, себациновой, адипиновой и лимонной кислот, низкомолекулярные полиэфиры, стеариновая кислота и ее соли и др. Указанные пластификаторы практически нетоксичны.

     

  6. Растворители. Используют в процессе проведения полимеризации или поликонденсации. Как правило, это органические соединения: толуол, бензол, этилацетат, гексан, бензин, метиленхлорид и др., которые могут оставаться в незначительные количествах в готовых полимерных материалах и мигрировать в пищевой продукт. Степень их токсичности определена в специальных справочниках.

     

  7. Антипирены делают полимеры негорючими. Специальные антиперены используют для производства негорючих пленок, листов и литьевых изделий.

     

  8. Антистатики позволяют избавиться от статического эффекта, присущего всем полимерам. Избавиться от него иногда не просто желательно, но иногда и просто необходимо. Например, при изготовлении корпусов под аудио и видеотехнику. Действующим веществом, чаще всего, служат алкиламины.

     

  9. Скользящие добавки служат, своего рода, внутренней смазкой в полимере. Они уменьшают вязкость расплава, ощутимо повышают производительность экструзии. И в тоже время делают поверхности пленок и других полимерных изделий более гладкой, блестящей и глянцевой. Уменьшают коэффициент трения готовых изделий. Действующие вещества – производные высших жирных кислот.

     

  10. Нуклеаты оказывают влияние на надмолекулярную структуру полимера, делая ее более мелкозернистой. При этом существенно сокращается время кристаллизации, быстрее осуществляется процесс охлаждения изделия. Кроме этого создается эффект большей прозрачности пленок. Нуклеаты применяются исключительно для полипропилена.

     

  11. Вспенивающие добавки используются для производства пористых изделий из полипропилена и полиэтилена. При введении добавок структура полимера разрыхляется, исчезают утяжки. Применяются для получения декоративных пленок, применяющихся при упаковке подарочных наборов, в качестве декоративных лент, прокладок в пробки и других.

     

  12. Модификатор применяют при производстве растягивающихся пленок. Придает им эффект дополнительной упругости, а некоторым полимерам, в том числе и полипропилену – ударопрочность.

     

  13. Наполнители. Используют двуокись кремния, мел, целлюлозу, древесный шпон, двуокись титана, которые малотоксичны и не представляют опасности для здоровья человека.

     

  14. Красители. Могут быть как природного, так и синтетического происхождения. Последние подразделяются на органические и неорганические, включая различного рода пигменты. В зависимости от происхождения красители отличаются по степени своей безопасности. Гарантия безвредности красителей устанавливается допустимым количеством миграции (ДКМ).

    В настоящее время для окрашивания полимеров применяются суперконцентраты (так называемые мастербатчи). Это полимеры с диспергированными в них концентрированными пигментами. По типу полимеров выделяют полиолефиновые, полистирольные и универсальные суперконцентраты.

    По сравнению с традиционными способами окрашивания полимеров введение суперконцентратов имеет ряд существенных преимуществ. Это возможность окрашивания фактически в любые цвета, при высоком качестве окраски на любом стандартном оборудовании. Отсутствие пыли красителя и загрязнения оборудования и помещений. Минимальное количество отходов при переходе с одного цвета на другой. Простота применения суперконцентрата. Экологичность и безопасность процесса окрашивания.