Разнообразието от пластификатори в каучука: преглед

Пластификаторите често се класифицират според произхода си на базирани на минерални масла, синтетични и естествени пластификатори. За специални изисквания Nordmann разполага с допълнителни, специализирани решения за пластификатори в своето портфолио.

Пластификаторите от минерални масла, които се добиват директно от нефт, се използват главно за удължаване и намаляване на цената на полимерите и могат да бъдат разделени на парафинови, нафтенови и ароматни масла (в зависимост от това кой компонент преобладава).

Парафинови минерални масла: Тези минерални масла са подходящи за вулканизирани продукти, устойчиви на ултравиолетови лъчи, и се характеризират с добра разтворимост. Експертите разграничават белите масла според степента им на чистота, като ги класифицират като технически или медицински класове. Медицинските бели масла отговарят на строгите изисквания на международните фармакопеи, като например Европейската фармакопея (Ph. Eur.) и Фармакопеята на САЩ (USP).

• Технически бели масла: Маслата Shell Catenex T и Shell Risella X са високо рафинирани технологични масла, произведени по различни методи. Shell произвежда маслата Catenex T чрез процес на екстракция с разтворител, докато маслата Shell Risella X се основават на иновативна технология за превръщане на газ в течност (GTL). И двете масла се характеризират с почти безцветен състав и липса на сяра. Това ги прави идеални за използване в каучукови смеси. Като пластификатори те предлагат отлична стабилност на цвета, ниска летливост и ниски нива на сяра. Техническите бели масла увеличават подвижността на веригите на полимерите. Това подобрява еластичността и издръжливостта на каучуковите смеси, допринася за равномерното разпределение на пълнителите и намалява твърдостта. Това води до подобрена гъвкавост и по-дълъг експлоатационен живот на крайните продукти. Маслата Shell Catenex T и Risella X са съвместими с широка гама полимери, включително BR, EPDM, IIR и NR.
• Медицински бели масла: Маслата Shell Ondina са бели парафинови масла, които не съдържат аромати. Като пластификатори в каучуковите съединения те предлагат отлична стабилност на цвета, ниска летливост и ниско съдържание на сяра. Маслата Shell Ondina са съвместими с широка гама полимери, включително BR, EPDM, IIR и NR.

Нафтенови минерални масла: Нафтеновите минерални масла са друг вид пластификатор от минерални масла, използван в каучукопреработката, и съдържат предимно нафтенови, т.е. циклоалканови съединения.

• Технологични масла: Маслата HyPrene на Ergon International се произвеждат чрез рафиниране на суров нефт. В сравнение с парафиновите продукти те предлагат по-висока разтворимост и по този начин спомагат за подобряване на физичните свойства на еластомерите. Техните свойства (включително значително по-ниски температури на застиване) ги правят идеални за обработка при ниски температури. HyPrene е съвместим с много полимери (напр. NR, SBR, EPDM, BR и NBR). Партньорът на Nordmann - Ergon International - го предлага в различни вискозитети.
• Процесните масла EcoPrene на Ergon International са частично биомасла, които имат подобрен екологичен баланс и са сертифицирани по ISCC+.

Ароматни минерални масла: Ароматните минерални масла като TDAE, RAE и MES са популярни поради ниската си цена и добрата си разтворимост. Те подобряват дисперсията на саждите и водят до повишена устойчивост на разкъсване и по-добра устойчивост на разкъсване.

• Процесните масла Aurora от Ergon International са устойчива алтернатива на ароматните минерални масла и са на 100% биологична основа.
• Нафтеновите минерални масла също могат да заменят ароматните минерални масла благодарение на своя състав и свойства. Например Hyprene L2000 на Ergon International може да замени TDAE и RAE, а Hyprene L1200 е добър заместител на MES.

Синтетичните пластификатори включват мономерни и полимерни естери, фосфати, етери и тиоетери, фталати и течни полимери.

Мономерните естери се произвеждат синтетично чрез реакция на карбоксилни киселини с алкохоли. В зависимост от използваните карбоксилна киселина и алкохол тези естери могат да бъдат разделени на адипати, себакати и тримелитати, наред с други:

• Естерите на адипиновата киселина (адипати ), като Glyplast DOA и Glyplast DIDA от Condensia, често се използват за подобряване на нискотемпературните свойства на еластомерите. Те предлагат добра комбинация от ниска летливост и поведение при ниски температури. Освен това те са особено подходящи като пластификатори за полимери като ACM, AEM, CR или NBR, което ги прави отлични алтернативи на фталатите. Glyplast 801 и Glyplast 803 са оптимизирани естери на адипиновата киселина с температури на работа, оптимизирани в сравнение с DOA и DIDA, които обхващат диапазони от -50 до 175-180 °C.
• Естерите на себациевата киселина (себакати), като Glyplast DOS и Glyplast DIDS, се използват главно за оптимизиране на студената гъвкавост, тъй като имат отлични нискотемпературни свойства. Те също така предлагат отлична устойчивост на стареене и окисляване. Това удължава експлоатационния живот на каучуковите изделия. Себакатните пластификатори са известни и с ниската си летливост, което води до по-ниски емисии на летливи органични съединения (ЛОС). Високата им съвместимост с различни еластомери, като CR, CM, CSM и NBR, ги прави универсални и значително подобрява механичните свойства на каучуковите съединения.
• Естерите на тримелитовите киселини (тримелитати ) предлагат много ниска летливост и добра устойчивост на високи температури. Те често се използват като заместител на фталатите и са силно съвместими с ACM, AEM, NBR и HNBR. Glyplast TML810 от Condensia се състои от 70% устойчиви суровини и по този начин има значителен принос към устойчивостта. Освен това той предлага по-висока устойчивост на топлина от Glyplast TMO (известен също като TOTM). Фталати: DINP, DOTP, DOP, DIDP и Glyplast DTDP
• Избрани фталати вече са класифицирани като токсични за репродукцията. Според Американската агенция за опазване на околната среда DINP и DIDP също са заподозрени, че се натрупват до високи нива в организмите. Ergon International разработи алтернатива за индустриални приложения, базирана на устойчиви суровини: Aurora PHFree.

Полиестерните пластификатори са полимеризирани естери и могат да се произвеждат като продукти от реакцията на алкохоли и карбоксилни киселини.

• Полимеризираните естерни пластификатори се характеризират предимно с повишена устойчивост на миграция и екстракция. Те предлагат и отлична съвместимост с различни полимери, като NBR/PVC, HNBR и CO/ECO. Полиестерните пластификатори от серията Glyplast 206/X NL на Condensia покриват широк вискозитетен диапазон (850-9000 cP). Те са с ниска летливост и са много стабилни при високи температури. Серията пластификатори Glyplast 20K/X NL на Condensia се характеризира с повишена устойчивост на температура и вода. Glyplast 1070C, с вискозитет от 15 000 cP, е подходящ за екстремни изисквания за устойчивост на миграция.

Фосфатите или естерите на фосфорната киселина често могат да се използват като пластификатори, забавящи горенето. Те са съвместими с неполярни каучуци само в малки количества.

Течни полимери

• KURARAY LIQUID RUBBER включва течен изопренов каучук (LIR) и течен бутадиен каучук (LBR). Тези синтетични каучуци с висок вискозитет са на основата на изопрен, бутадиен и стирен. Те са безцветни, прозрачни, почти напълно без мирис и с ниско съдържание на ЛОС.
• Различните видове KURARAY LIQUID RUBBER служат като реактивни пластификатори и имат значително по-високо молекулно тегло в сравнение с други пластификатори. Те са ко-вулканизируеми и значително намаляват миграцията. Използването на KURARAY LIQUID RUBBER на етапа на каучуковото съединение съкращава времето за обработка, като същевременно запазва сходни физични свойства. Типичните приложения включват гуми, ремъци, маркучи и други технически изделия от каучук.
• Kuraray разработи нов вид течен каучук (LIR, LBR, L-SBR ), наречен течен фарнезен каучук (LFR). Продуктът е базиран на естествени и устойчиви суровини и съдържа полимеризирана форма на β-фарнезен (възобновяем мономер). Чрез утвърдени процеси на ферментация патентовани щамове дрожди превръщат източниците на захар (напр. захарна тръстика) в β-фарнезен

Lucant

Lucant на Mitsui Chemical е етилен/α-олефинов олигомер и следователно синтетично пластифициращо масло. В сравнение с минералните масла то придава на EPDM съединенията по-специално подобрена обработваемост, гъвкавост, устойчивост на топлина и студ и оптимизирани смазочни и разпенващи свойства. Това прави Lucant отличен избор за приложения като транспортни ленти, амортисьори и уплътнения. По-специално, механичните свойства, като якост на опън и удължение при скъсване при високи температури, се подобряват значително при използването на Lucant, както и свойствата за обработка на ролките поради повишената лепкавост. Лукантът може да се използва за значително намаляване на степента на сгъстяване на съединенията. Това свойство прави продукта особено подходящ за използване в демпфери. Lucant се предлага с различен вискозитет.

Растителните масла, като палмово, соево, рапично, слънчогледово и техните производни, съдържат мастни киселини, които могат да имат омекотяващ ефект върху каучука.

• Технологични масла: Растителните масла RBD на Ergon International са екологично чисти технологични масла, които са специално разработени за използване в каучукови смеси. Тези масла могат да се произвеждат от рафинирани, избелени и дезодорирани растителни масла. Това ги прави устойчива алтернатива на конвенционалните минерални масла. Те предлагат отлична термична стабилност и устойчивост на окисление. Това удължава експлоатационния живот на каучуковите изделия. Освен това растителните масла RBD подобряват механичните свойства на каучуковите съединения, като увеличават гъвкавостта и еластичността им. Ниската им летливост води до намаляване на емисиите на летливи органични съединения (ЛОС). Като цяло растителните масла RBD на Ergon International допринасят за производството на висококачествени и дълготрайни каучукови продукти, които функционират надеждно както в гореща, така и в студена среда.
• Епоксидираното соево масло е производно на соевото масло, произведено чрез епоксидиране. Епоксолът от FACI често се използва като естествен пластификатор за каучук, тъй като има добър пластифициращ ефект и е по-екологичен от някои синтетични пластификатори.
• Други естествени пластификатори включват смоли като колофон, гума смола и дамар смола, както и смола от каменовъглен катран, която е естествен продукт, получен от дестилацията на каменовъглен катран.

• Антистатични агенти: Glyplast AS3 от Condensia е полимерен пластификатор с висока полярност, който е създаден за подобряване на антистатичните свойства. Той се характеризира със способността си да намалява значително електрическото съпротивление на каучуковите смеси след кратко време чрез активиране с въздушна влажност. Той е единственият пластификатор на пазара, който предизвиква този ефект в съединения без сажди. Този ефект се проявява на повърхността и може да бъде намален или елиминиран чрез абразия. Glyplast AS3 е одобрен от FDA.
• Алтернативно и в комбинация с него може да се използва Glyplast AS809. Антистатичният ефект на този пластификатор не е повърхностен, а действа вътре в каучуковото съединение и следователно не може да бъде отстранен чрез абразия или триене. Glyplast AS809 не е одобрен от FDA.
• Помощни средства за разформироване: Glyplast 706/5 е разработен специално за разформироване на полярни еластомерни съединения ACM/AEM. Това пластифициращо масло на водна основа намалява броя на циклите на почистване. То може да бъде възстановено чрез дестилация и следователно да се използва многократно.

Пластификаторите са ключов компонент при обработката на полимери. Техният целенасочен избор и приложение могат да окажат значително влияние върху свойствата на материалите и обработваемостта на полимерите. Те позволяват производството на персонализирани продукти със специфични функции и по този начин имат решаващ принос за експлоатационните характеристики на съвременните материали.