Η ποικιλία των πλαστικοποιητών στο καουτσούκ: μια επισκόπηση

Οι πλαστικοποιητές ταξινομούνται συχνά ανάλογα με την προέλευσή τους σε πλαστικοποιητές με βάση τα ορυκτέλαια, συνθετικούς και φυσικούς πλαστικοποιητές. Για ειδικές απαιτήσεις, η Nordmann διαθέτει στο χαρτοφυλάκιό της πρόσθετες, εξειδικευμένες λύσεις πλαστικοποιητών.

Οι πλαστικοποιητές ορυκτελαίων, οι οποίοι προέρχονται απευθείας από το πετρέλαιο, χρησιμοποιούνται κυρίως για την επέκταση και τη μείωση του κόστους των πολυμερών και μπορούν να χωριστούν σε παραφινικά, ναφθενικά και αρωματικά έλαια (ανάλογα με το ποιο συστατικό επικρατεί).

Παραφινικά ορυκτέλαια: Αυτά τα ορυκτέλαια είναι κατάλληλα για βουλκανισμένα προϊόντα ανθεκτικά στην υπεριώδη ακτινοβολία και χαρακτηρίζονται από καλή διαλυτότητα. Οι ειδικοί διακρίνουν τα λευκά έλαια ανάλογα με το βαθμό καθαρότητας, κατατάσσοντάς τα σε τεχνικές ή ιατρικές ποιότητες. Τα ιατρικά λευκά έλαια πληρούν τις αυστηρές απαιτήσεις των διεθνών φαρμακοποιιών, όπως η Ευρωπαϊκή Φαρμακοποιία (Ph. Eur.) και η Φαρμακοποιία των ΗΠΑ (USP).

• Τεχνικά λευκά έλαια: Τα έλαια Shell Catenex T και Shell Risella X είναι εξαιρετικά εξευγενισμένα τεχνικά έλαια που παράγονται με διαφορετικές μεθόδους. Η Shell παράγει τα έλαια Catenex T χρησιμοποιώντας μια διαδικασία εκχύλισης με διαλύτη, ενώ τα έλαια Shell Risella X βασίζονται στην καινοτόμο τεχνολογία μετατροπής αερίου σε υγρά (GTL). Και τα δύο έλαια χαρακτηρίζονται από την πρακτικά άχρωμη και απαλλαγμένη από θείο σύνθεσή τους. Αυτό τα καθιστά ιδανικά για χρήση σε μείγματα καουτσούκ. Ως πλαστικοποιητές, προσφέρουν εξαιρετική σταθερότητα χρώματος, χαμηλή πτητικότητα και χαμηλά επίπεδα θείου. Τα τεχνικά λευκά έλαια αυξάνουν την κινητικότητα της αλυσίδας των πολυμερών. Αυτό βελτιώνει την ελαστικότητα και την ανθεκτικότητα των ελαστικών ενώσεων, συμβάλλει στην ομοιόμορφη κατανομή των πληρωτικών ουσιών και μειώνει τη σκληρότητα. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα βελτιωμένη ελαστικότητα και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής για τα τελικά προϊόντα. Τα λάδια Shell Catenex T και Risella X είναι συμβατά με ένα ευρύ φάσμα πολυμερών, συμπεριλαμβανομένων των BR, EPDM, IIR και NR.
• Ιατρικά λευκά έλαια: Τα έλαια Shell Ondina είναι αρωματικά, παραφινικά λευκά έλαια χωρίς αρωματικές ουσίες. Ως πλαστικοποιητές σε ενώσεις καουτσούκ, προσφέρουν εξαιρετική σταθερότητα χρώματος, χαμηλή πτητικότητα και χαμηλή περιεκτικότητα σε θείο. Τα έλαια Shell Ondina είναι συμβατά με ένα ευρύ φάσμα πολυμερών, συμπεριλαμβανομένων των BR, EPDM, IIR και NR.

Ναφθενικά ορυκτέλαια: Τα ναφθενικά ορυκτέλαια είναι ένας άλλος τύπος πλαστικοποιητή ορυκτελαίων που χρησιμοποιείται στην επεξεργασία καουτσούκ και περιέχουν κυρίως ναφθενικές, δηλαδή κυκλοαλκανικές ενώσεις.

• Έλαια επεξεργασίας: Τα έλαια HyPrene της Ergon International παράγονται με διύλιση αργού πετρελαίου. Σε σύγκριση με τα παραφινικά προϊόντα, προσφέρουν μεγαλύτερη διαλυτότητα και έτσι συμβάλλουν στη βελτίωση των φυσικών ιδιοτήτων των ελαστομερών. Οι ιδιότητές τους (συμπεριλαμβανομένων των σημαντικά χαμηλότερων σημείων ροής) τα καθιστούν επίσης ιδανικά για επεξεργασία σε χαμηλές θερμοκρασίες. Το HyPrene είναι συμβατό με πολλά πολυμερή (π.χ. NR, SBR, EPDM, BR και NBR). Ο συνεργάτης της Nordmann, η Ergon International, το προσφέρει σε διάφορα ιξώδη.
• Τα έλαια διεργασιών EcoPrene της Ergon International είναι έλαια μερικώς βιολογικής προέλευσης που έχουν βελτιωμένη περιβαλλοντική ισορροπία και είναι πιστοποιημένα με ISCC+.

Αρωματικά ορυκτέλαια: Τα αρωματικά ορυκτέλαια όπως τα TDAE, RAE και MES είναι δημοφιλή λόγω του χαμηλού κόστους και της καλής διαλυτότητάς τους. Βελτιώνουν τη διασπορά της αιθάλης και έχουν ως αποτέλεσμα αυξημένη αντοχή στο σχίσιμο και καλύτερη αντοχή στο σχίσιμο.

• Τα Aurora Process Oils της Ergon International αποτελούν μια βιώσιμη εναλλακτική λύση στα αρωματικά ορυκτέλαια και είναι 100% βιολογικής προέλευσης.
• Τα ναφθενικά ορυκτέλαια μπορούν επίσης να αντικαταστήσουν τα αρωματικά ορυκτέλαια χάρη στη σύνθεση και τις ιδιότητές τους. Για παράδειγμα, το Hyprene L2000 της Ergon International μπορεί να αντικαταστήσει το TDAE και το RAE, ενώ το Hyprene L1200 είναι ένα καλό υποκατάστατο του MES.

Οι συνθετικοί πλαστικοποιητές περιλαμβάνουν μονομερείς και πολυμερείς εστέρες, φωσφορικά άλατα, αιθέρες και θειοαιθέρες, φθαλικούς εστέρες και υγρά πολυμερή.

Οι μονομερείς εστέρες παράγονται συνθετικά με την αντίδραση καρβοξυλικών οξέων με αλκοόλες. Ανάλογα με το καρβοξυλικό οξύ και την αλκοόλη που χρησιμοποιούνται, οι εστέρες αυτοί μπορούν να διαχωριστούν μεταξύ άλλων σε αδιπικούς, σεμπακικούς και τριμελτικούς εστέρες:

• Οιεστέρες αδιπικού οξέος (αδιπικά άλατα) όπως το Glyplast DOA και το Glyplast DIDA της Condensia χρησιμοποιούνται συχνά για τη βελτίωση των ιδιοτήτων των ελαστομερών σε χαμηλές θερμοκρασίες. Προσφέρουν έναν καλό συνδυασμό χαμηλής πτητικότητας και ψυχρής συμπεριφοράς. Επιπλέον, είναι ιδιαίτερα κατάλληλοι ως πλαστικοποιητές για πολυμερή όπως ACM, AEM, CR ή NBR, καθιστώντας τους άριστες εναλλακτικές λύσεις για τους φθαλικούς εστέρες. Τα Glyplast 801 και Glyplast 803 είναι βελτιστοποιημένοι εστέρες αδιπικού οξέος με θερμοκρασίες χρήσης βελτιστοποιημένες σε σύγκριση με τα DOA και DIDA, καλύπτοντας εύρος τιμών από -50 έως 175-180 °C.
• Οι εστέρες σεβακικού οξέος (σεβακικά άλατα ) όπως το Glyplast DOS και το Glyplast DIDS χρησιμοποιούνται κυρίως για τη βελτιστοποίηση της ψυχρής ελαστικότητας, καθώς έχουν εξαιρετικές ιδιότητες σε χαμηλές θερμοκρασίες. Προσφέρουν επίσης εξαιρετική αντοχή στη γήρανση και την οξείδωση. Αυτό παρατείνει τη διάρκεια ζωής των προϊόντων από καουτσούκ. Οι σεβακικοί πλαστικοποιητές είναι επίσης γνωστοί για τη χαμηλή πτητικότητά τους, η οποία έχει ως αποτέλεσμα χαμηλότερες εκπομπές πτητικών οργανικών ενώσεων (VOC). Η υψηλή συμβατότητά τους με διάφορα ελαστομερή, όπως CR, CM, CSM και NBR, τους καθιστά ευέλικτους και βελτιώνει σημαντικά τις μηχανικές ιδιότητες των ελαστικών ενώσεων.
• Οι εστέρες τριμελλιτικού οξέος (τριμελλιτικά) προσφέρουν πολύ χαμηλή πτητικότητα και καλή αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες. Χρησιμοποιούνται συχνά ως υποκατάστατο των φθαλικών ενώσεων και είναι ιδιαίτερα συμβατοί με ACM, AEM, NBR και HNBR. Το Glyplast TML810 της Condensia αποτελείται κατά 70% από βιώσιμες πρώτες ύλες και συνεπώς συμβάλλει σημαντικά στη βιωσιμότητα. Επιπλέον, προσφέρει υψηλότερη αντοχή στη θερμότητα από το Glyplast TMO (επίσης γνωστό ως TOTM). Φθαλικές ενώσεις: DOP, DIDP και Glyplast DTDP
• Επιλεγμένες φθαλικές ενώσεις έχουν ήδη ταξινομηθεί ως τοξικές για την αναπαραγωγή. Σύμφωνα με την Υπηρεσία Προστασίας Περιβάλλοντος των ΗΠΑ, τα DINP και DIDP είναι επίσης ύποπτα για συσσώρευση σε υψηλά επίπεδα στους οργανισμούς. Η Ergon International έχει αναπτύξει μια εναλλακτική λύση για βιομηχανικές εφαρμογές βασισμένη σε βιώσιμες πρώτες ύλες: Aurora PHFree.

Οι πολυεστερικοί πλαστικοποιητές είναι πολυμερισμένοι εστέρες και μπορούν να παραχθούν ως προϊόντα αντίδρασης αλκοολών και καρβοξυλικών οξέων.

• Οι πλαστικοποιητές πολυμερισμένων εστέρων χαρακτηρίζονται κυρίως από αυξημένη αντίσταση στη μετανάστευση και την εκχύλιση. Προσφέρουν επίσης εξαιρετική συμβατότητα με διάφορα πολυμερή, όπως NBR/PVC, HNBR και CO/ECO. Οι πολυεστερικοί πλαστικοποιητές της σειράς Glyplast 206/X NL της Condensia καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα ιξώδους (850-9000 cP). Έχουν χαμηλή πτητικότητα και είναι ιδιαίτερα σταθεροί σε υψηλές θερμοκρασίες. Η σειρά πλαστικοποιητών Glyplast 20K/X NL της Condensia χαρακτηρίζεται από αυξημένη αντοχή στη θερμοκρασία και στο νερό. Το Glyplast 1070C, με ιξώδες 15.000 cP, είναι κατάλληλο για ακραίες απαιτήσεις αντίστασης στη μετανάστευση.

Τα φωσφορικά άλατα ή οι εστέρες φωσφορικού οξέος μπορούν συχνά να χρησιμοποιηθούν ως πλαστικοποιητές επιβραδυντές φλόγας. Είναι συμβατά με μη πολικά ελαστικά μόνο σε μικρές ποσότητες.

Υγρά πολυμερή

• Το KURARAY LIQUID RUBBER περιλαμβάνει το υγρό ελαστικό ισοπρένιο (LIR) και το υγρό ελαστικό βουταδιενίου (LBR). Αυτά τα συνθετικά ελαστικά υψηλού ιξώδους βασίζονται στο ισοπρένιο, το βουταδιένιο και το στυρένιο. Είναι άχρωμα, διαφανή, σχεδόν εντελώς άοσμα και έχουν χαμηλή περιεκτικότητα σε πτητικές οργανικές ενώσεις.
• Οι διάφοροι τύποι KURARAY LIQUID RUBBER χρησιμεύουν ως αντιδραστικοί πλαστικοποιητές και έχουν σημαντικά υψηλότερο μοριακό βάρος σε σύγκριση με άλλους πλαστικοποιητές. Είναι συν-βουλκανιζόμενα και μειώνουν σημαντικά τη μετανάστευση. Η χρήση του KURARAY LIQUID RUBBER στο στάδιο της σύνθεσης του ελαστικού συντομεύει το χρόνο επεξεργασίας, διατηρώντας παράλληλα παρόμοιες φυσικές ιδιότητες. Οι τυπικές εφαρμογές περιλαμβάνουν ελαστικά, ζώνες, σωλήνες και άλλα τεχνικά είδη από καουτσούκ.
• Η Kuraray έχει αναπτύξει έναν νέο τύπο υγρού καουτσούκ (LIR, LBR, L-SBR) που ονομάζεται υγρό καουτσούκ φαρνεζίνης (LFR). Το προϊόν βασίζεται σε φυσικές και βιώσιμες πρώτες ύλες και περιέχει μια πολυμερισμένη μορφή β-φαρνεζενίου (ένα ανανεώσιμο μονομερές). Μέσω καθιερωμένων διαδικασιών ζύμωσης, ιδιόκτητα στελέχη ζύμης μετατρέπουν πηγές ζάχαρης (π.χ. ζαχαροκάλαμο) σε β-φαρνεζένιο

Lucant

ΤοLucant της Mitsui Chemical είναι ένα ολιγομερές αιθυλενίου/α-ολεφίνης και επομένως ένα συνθετικό λάδι πλαστικοποίησης. Σε σύγκριση με τα ορυκτέλαια, προσδίδει στις ενώσεις EPDM ιδίως βελτιωμένη δυνατότητα επεξεργασίας, ευελιξία, αντοχή στη θερμότητα και το κρύο και βελτιστοποιημένες ιδιότητες λίπανσης και αφρισμού. Αυτό καθιστά το Lucant μια εξαιρετική επιλογή για εφαρμογές όπως ιμάντες μεταφοράς, αποσβεστήρες και σφραγίδες. Ειδικότερα, οι μηχανικές ιδιότητες, όπως η αντοχή σε εφελκυσμό και η επιμήκυνση κατά τη θραύση σε υψηλές θερμοκρασίες, βελτιώνονται σημαντικά με τη χρήση του Lucant, όπως και οι ιδιότητες επεξεργασίας στον κύλινδρο λόγω της αυξημένης κολλητικότητας. Το Lucant μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μειώσει σημαντικά τη συμπίεση των σύνθετων υλικών. Αυτή η ιδιότητα καθιστά το προϊόν ιδιαίτερα κατάλληλο για χρήση σε εφαρμογές αποσβεστήρων. Το Lucant διατίθεται σε διάφορα ιξώδη.

Τα φυτικά έλαια όπως το φοινικέλαιο, το σογιέλαιο, το κραμβέλαιο και το ηλιέλαιο και τα παράγωγά τους περιέχουν λιπαρά οξέα που μπορούν να έχουν μαλακτική επίδραση στο καουτσούκ.

• Έλαια επεξεργασίας: Τα φυτικά έλαια RBD της Ergon International είναι φιλικά προς το περιβάλλον έλαια διεργασίας που έχουν αναπτυχθεί ειδικά για χρήση σε μείγματα καουτσούκ. Τα έλαια αυτά μπορούν να παραχθούν από εξευγενισμένα, λευκασμένα και αποστειρωμένα φυτικά έλαια. Αυτό τα καθιστά μια βιώσιμη εναλλακτική λύση σε σχέση με τα συμβατικά ορυκτέλαια. Προσφέρουν εξαιρετική θερμική σταθερότητα και αντοχή στην οξείδωση. Αυτό παρατείνει τη διάρκεια ζωής των προϊόντων από καουτσούκ. Επιπλέον, τα φυτικά έλαια RBD βελτιώνουν τις μηχανικές ιδιότητες των ελαστικών ενώσεων αυξάνοντας την ευκαμψία και την ελαστικότητα. Η χαμηλή πτητικότητά τους έχει ως αποτέλεσμα μειωμένες εκπομπές πτητικών οργανικών ενώσεων (VOC). Συνολικά, τα φυτικά έλαια RBD της Ergon International συμβάλλουν στην κατασκευή προϊόντων καουτσούκ υψηλής απόδοσης και μεγάλης διάρκειας ζωής που λειτουργούν αξιόπιστα τόσο σε θερμά όσο και σε ψυχρά περιβάλλοντα.
• Το εποξειδωμένο σογιέλαιο είναι ένα παράγωγο του σογιέλαιου που παράγεται με εποξείδωση. Η εποξόλη της FACI χρησιμοποιείται συχνά ως φυσικός πλαστικοποιητής για το καουτσούκ, επειδή έχει καλή πλαστικοποιητική δράση και είναι πιο φιλική προς το περιβάλλον από ορισμένους συνθετικούς πλαστικοποιητές.
• Άλλοι φυσικοί πλαστικοποιητές περιλαμβάνουν ρητίνες όπως το κολοφώνιο, η ρητίνη κόμμι και η ρητίνη νταμάρ, καθώς και η πίσσα πίσσας άνθρακα, η οποία είναι ένα φυσικό προϊόν που λαμβάνεται από την απόσταξη πίσσας άνθρακα.

• Αντιστατικοί παράγοντες: Glyplast AS3 από την Condensia είναι ένας πολυμερής πλαστικοποιητής με υψηλή πολικότητα που έχει σχεδιαστεί για να βελτιώνει τις αντιστατικές ιδιότητες. Χαρακτηρίζεται από την ικανότητά του να μειώνει σημαντικά την ειδική ηλεκτρική αντίσταση των ελαστικών ενώσεων μετά από σύντομο χρονικό διάστημα μέσω της ενεργοποίησης με την υγρασία του αέρα. Είναι ο μόνος πλαστικοποιητής στην αγορά που παράγει αυτό το αποτέλεσμα σε ενώσεις χωρίς αιθάλη. Το φαινόμενο αυτό εμφανίζεται στην επιφάνεια και μπορεί να μειωθεί ή να εξαλειφθεί με τριβή. Το Glyplast AS3 είναι εγκεκριμένο από τον FDA.
• Εναλλακτικά, και σε συνδυασμό, μπορεί να χρησιμοποιηθεί το Glyplast AS809. Το αντιστατικό αποτέλεσμα αυτού του πλαστικοποιητή δεν είναι επιφανειακό, αλλά δρα μέσα στην ένωση καουτσούκ και επομένως δεν μπορεί να αφαιρεθεί με τριβή ή τριβή. Το Glyplast AS809 δεν είναι εγκεκριμένο από τον FDA.
• Βοηθήματα αποφόρτισης: Το Glyplast 706/5 αναπτύχθηκε ειδικά για την αποδιαμόρφωση πολικών ελαστομερών ACM/AEM. Αυτό το λάδι πλαστικοποιητή με βάση το νερό μειώνει τον αριθμό των κύκλων καθαρισμού. Μπορεί να ανακτηθεί με απόσταξη και επομένως να επαναχρησιμοποιηθεί αρκετές φορές.

Οι πλαστικοποιητές αποτελούν βασικό συστατικό στην επεξεργασία πολυμερών. Η στοχευμένη επιλογή και εφαρμογή τους μπορεί να επηρεάσει σημαντικά τις ιδιότητες των υλικών και την επεξεργασιμότητα των πολυμερών. Επιτρέπουν την κατασκευή εξατομικευμένων προϊόντων με συγκεκριμένες λειτουργίες και συμβάλλουν έτσι αποφασιστικά στην απόδοση των σύγχρονων υλικών.