Разноликост пластификатора у гуми: преглед

Пластификатори се често класификују према пореклу у минерално-уљне, синтетичке и природне пластификаторе. За посебне захтеве, Нордман има у свом портфолију додатна, специјализована решења за пластификаторе.

Пластификатори од минералног уља, који се директно добијају из нафте, углавном се користе за продужење трајања и смањење трошкова полимера и могу се поделити на парафинска, нафтена и ароматична уља (у зависности од доминантне компоненте).

Парафинска минерална уља: Ова минерална уља су погодна за УВ-отпорне вулканизоване производе и карактерише их добра растворљивост. Стручњаци разликују бела уља према степену њихове чистоће, класификујући их као техничка или медицинска. Медицинска бела уља испуњавају строге захтеве међународних фармакопеја као што су Европска фармакопеја (Ph. Eur.) и Американска фармакопеја (USP).

• Техничка бела уља: Уља Shell Catenex T и Shell Risella X су високо прерађена процесна уља произведена различитим методама. Компанија Shell производи уља Catenex T коришћењем процеса екстракције растварачем, док су уља Shell Risella X заснована на иновативној технологији гас у течност (GTL). Оба уља карактерише практично безбојна и без сумпора композиција. То их чини идеалним за употребу у гуменим мешавинама. Као пластификатори, они пружају одличну стабилност боје, ниску испарљивост и низак ниво сумпора. Техничка бела уља повећавају покретљивост ланаца полимера. То побољшава еластичност и издржљивост гумених мешавина, доприноси равномерној расподели пуњења и смањује тврдоћу. То резултира побољшаном флексибилношћу и дужим веком трајања коначних производа. Уља Shell Catenex T и Risella X су компатибилна са широким спектром полимера, укључујући BR, EPDM, IIR и NR.
• Медицинска бела уља: Shell Ondina уља су парафинска бела уља без ароматичних угљеникова. Као пластификатори у гуменим смешама, они пружају одличну стабилност боје, ниску испарљивост и низак садржај сумпора. Shell Ondina уља су компатибилна са широким спектром полимера, укључујући BR, EPDM, IIR и NR.

Нафтеничка минерална уља: Нафтеничка минерална уља су још један тип пластификатора на бази минералних уља који се користе у преради гуме и садрже углавном нафтеничка, односно циклоалканска једињења.

• Процесна уља: Уља HyPrene компаније Ergon International производе се прерадом сирове нафте. У поређењу са парафинским производима, они нуде већу растворљивост и тиме помажу у побољшању физичких својстава еластомера. Њихове особине (укључујући знатно ниже тачке точења) такође их чине идеалним за прераду на ниским температурама. HyPrene је компатибилан са многим полимерима (нпр. NR, SBR, EPDM, BR и NBR). Партнер компаније Nordmann, Ergon International, нуди га у различитим вискозностима.
• EcoPrene процесна уља компаније Ergon International су делимично био-базирана уља која имају побољшани еколошки биланс и поседују ISCC+ сертификат.

Ароматична минерална уља: Ароматична минерална уља као што су TDAE, RAE и MES су популарна због ниске цене и добре растворљивости. Побољшавају дисперзију црног угљеника и доприносе повећаној отпорности на кидање и бољој отпорности на кидање.

• Процесна уља Aurora компаније Ergon International су одржива алтернатива ароматичним минералним уљима и 100% су биолошког порекла.
• Нафтенична минерална уља такође могу да замене ароматична минерална уља захваљујући свом саставу и својствима. На пример, Hyprene L2000 компаније Ergon International може да замени TDAE и RAE, док је Hyprene L1200 добар замена за MES.

У синтетичке пластификаторе спадају мономерни и полимерни естери, фосфати, етери и тиоетери, фталати и течни полимери.

Мономерични естери се синтетички производе реакцијом карбоксилних киселина са алкохолима. У зависности од коришћене карбоксилне киселине и алкохола, ови естери се могу поделити на адипате, себакате и тримеллитате, између осталих:

• Естери адипичне киселине (адипати) као што су Glyplast DOA и Glyplast DIDA компаније Condensia често се користе за побољшање својстава еластомера на ниским температурама. Они пружају добру комбинацију ниске испарљивости и понашања на хладно. Поред тога, посебно су погодни као пластификатори за полимере као што су ACM, AEM, CR или NBR, што их чини одличним алтернативама фталатима. Glyplast 801 и Glyplast 803 су оптимизовани естри адипичне киселине са побољшаним радним температурама у поређењу са DOA и DIDA, у распону од -50 до 175-180 °C.
• Естери себацинске киселине (себакати) као што су Glyplast DOS и Glyplast DIDS углавном се користе за оптимизацију флексибилности на хладно јер имају одлична својства на ниским температурама. Такође пружају одличну отпорност на старење и оксидацију. То продужава век трајања гумених производа. Себацитни пластификатори су такође познати по својој ниској испарљивости, што доводи до нижег испуштања испарљивих органских једињења (VOC). Њихова висока компатибилност са различитим еластомерима као што су CR, CM, CSM и NBR чини их свестраним и значајно побољшава механичка својства гумених мешавина.
• Естери тримелитачне киселине (тримелитати) нуде веома ниску испарљивост и добру отпорност на високе температуре. Често се користе као замена за фталате и веома су компатибилни са ACM, AEM, NBR и HNBR. Glyplast TML810 компаније Condensia састоји се од 70% одрживих сировина и тиме даје значајан допринос одрживости. Поред тога, нуди већу отпорност на топлоту од Glyplast TMO (познатог и као TOTM). Фталати: DINP, DOTP, DOP, DIDP и Glyplast DTDP
• Изабрани фталати су већ класификовани као токсични за репродукцију. Према Агенцији за заштиту животне средине САД, DINP и DIDP се такође сумњиче да се акумулирају у високим нивоима у организмима. Ергон Интернешнел је развио алтернативу за индустријску примену засновану на одрживим сировинама: Аурора ПХФри.

Полиестерски пластификатори су полимеризовани естери и могу се производити као реакциони производи алкохола и карбоксилних киселина.

• Полимерни пластификатори естерске структуре карактеришу првенствено повећана отпорност на миграцију и екстракцију. Они такође нуде одличну компатибилност са разним полимерима као што су NBR/PVC, HNBR и CO/ECO. Полиестерски пластификатори из серије Glyplast 206/X NL компаније Condensia покривају широк опсег вискозитета (850–9000 cP). Имају ниску испарљивост и веома су стабилни на високим температурама. Серија пластификатора Glyplast 20K/X NL компаније Condensia карактерише повећана отпорност на температуру и воду. Glyplast 1070C, са вискозитетом од 15.000 cP, погодан је за захтеве за изузетну отпорност на миграцију.

Фосфати или естри фосфорне киселине често се могу користити као пластификатори-успоривачи пламена. Компатибилни су само са неполарним гумама у малим количинама.

Течни полимери

• KURARAY LIQUID RUBBER обухвата течни изопренски гуму (LIR) и течни бутадиенски гуму (LBR). Ови синтетички гумови високе вискозности засновани су на изопрену, бутадиену и стирену. Они су безбојни, провидни, готово потпуно без мириса и имају низак садржај испарљивих органских једињења (VOC).
• Различите врсте KURARAY LIQUID RUBBER служе као реактивни пластификатори и имају значајно већу молекуларну масу у поређењу са другим пластификаторима. Оне су ко-вулканизоване и значајно смањују миграцију. Коришћење KURARAY LIQUID RUBBER у фази мешања гуме скраћује време обраде уз одржавање сличних физичких својстава. Типичне примене укључују пнеуматике, траке, црева и друге техничке гумене предмете.
• Компанија Курараи је развила нову врсту течног каучука (LIR, LBR, L-SBR) названог течни фарнесен каучук (LFR). Производ је заснован на природним и одрживим сировинама и садржи полимеризовани облик β-фарнесена (обнављајући мономер). Кроз успостављене процесе ферментације, власничке сојеве квасца претварају изворе шећера (нпр. шећерна трска) у β-фарнесен

Lucant

Lucant компаније Mitsui Chemical је олигомер етилена/α-олефина и стога синтетичко уље-пластификатор. У поређењу са минералним уљима, оно пружа EPDM смешама, нарочито, побољшану обрадивост, флексибилност, отпорност на топлоту и хладноћу, као и оптимизована својства подмазивања и одваздушивања. То чини Lucant одличним избором за примене као што су транспортерске траке, амортизери и заптивке. Посебно, механичка својства као што су чврстоћа на истезање и продужење при прекиду на високим температурама значајно се побољшавају употребом Луканта, као и својства обраде на ваљку због повећане лепљивости. Лукант се може користити за значајно смањење компресионе деформације смеша. Ово својство чини производ нарочито погодним за употребу у апликацијама као што су амортизери. Лукант је доступан у различитим вискозностима.

Биљна уља као што су палмино уље, сојино уље, уље репице и сунцокретово уље и њихови деривати садрже масне киселине које могу имати омекшавајући ефекат на гуму.

• Процесне уља: RBD биљна уља компаније Ergon International су еколошки прихватљива процесна уља посебно развијена за употребу у гуменим мешавинама. Ова уља могу се производити од рафинисаних, избељених и деодорисаних биљних уља. То их чини одрживом алтернативом конвенционалним минералним уљима. Нуде одличну топлотну стабилност и отпорност на оксидацију. То продужава век трајања гумених производа. Поред тога, RBD биљна уља побољшавају механичка својства гумених мешавина повећањем флексибилности и еластичности. Ниска испарљивост доводи до смањења емисије испарљивих органских једињења (VOC). Све у свему, RBD биљна уља компаније Ergon International доприносе производњи високоучинских, издржљивих гумених производа који поуздано функционишу и у врућим и у хладним условима.
• Епоксидисано сојино уље је дериват сојиног уља произведен епоксидацијом. Епоксол компаније FACI често се користи као природни пластификатор за гуму јер има добар пластификациони ефекат и еколошки је прихватљивији од неких синтетичких пластификатора.
• Други природни пластификатори укључују смоле као што су балазна смола, гумаста смола и дамар смола, као и катрански битум, који је природни производ добијен дестилацијом катрана.

• Антистатички агенси: Glyplast AS3 компаније Condensia је полимерни пластификатор високог поларитета дизајниран за побољшање антистатичких својстава. Карактерише га способност да након кратког времена значајно смањи електричну отпорност гумених мешавина активирањем влажношћу ваздуха. То је једини пластификатор на тржишту који постиже овај ефекат у мешавинама без угљеничног црнила. Овај ефекат се јавља на површини и може се смањити или уклонити абразијом. Glyplast AS3 је одобрен од стране FDA.
• Алтернативно, и у комбинацији, може се користити Glyplast AS809. Антистатички ефекат овог пластификатора није површински, већ делује унутар гумене смеше и стога се не може уклонити абразијом или трењем. Glyplast AS809 није одобрен од стране FDA.
• Помоћна средства за одвођење из калупа: Glyplast 706/5 је развијен посебно за одвођење поларних ACM/AEM еластомерних мешавина. Ово пластификационо уље на бази воде смањује број циклуса чишћења. Може се повратити дестилацијом и самим тим користити више пута.

Пластификатори су кључна компонента у преради полимера. Циљани избор и примена пластификатора могу значајно утицати на својства материјала и обрадивост полимера. Они омогућавају производњу прилагођених производа са специфичним функцијама и тиме дају одлучујући допринос перформансама савремених материјала.