Прогрессивные технологии стабилизации полимерной продукции

простота в обращении (минимальное измельчение и пылеобразование при разгрузке и транспортировании за счет достаточной прочности гранул, облегчение транспортирования в технологических процессах производства продукции, возможность дальнейшего транспортирования без потери свойств концентратов, отсутствие расслоения компонентов, пониженный риск перекрестного загрязнения, снижение трудоемкости при технологических операциях, обеспечение чистоты рабочего помещения);

точность и эффективность дозирования (упрощение дозирования, высокая точность и стабильность ввода компонентов, в том числе при низких концентрациях, меньший расход дорогостоящих компонентов, лучшее распределение компонентов в полимерном материале, повышение качества и стабильности продукции, технологичность управления дозированием);

эффективность и экономичность использования на производстве (облегчение очистки агрегатов на участках разгрузки, транспортирования и дозирования сырья, уменьшение длительности простоев оборудования, минимальные потери концентратов, упрощенная заводская логистика, сокращение расходов на складирование);

улучшение техники безопасности (снижение взрывоопасности в технологическом процессе производства продукции).

По поводу точности дозирования стабилизаторов и других добавок достаточно привести следующие данные: отклонения по массе (от заданного значения содержания компонентов) порошкообразных компонентов при их раздельном добавлении в основной полимер могут достигать ±15 %, в то время как при добавлении нескольких компонентов в виде одного гранулированного концентрата – не превышают ±0,3 %.

Экономичный подход к специальной (целенаправленной) модификации полимеров концентратами, осуществляемой непосредственно на перерабатывающем оборудовании, эффективен не только для стабилизации полимеров, но и для других направлений модификации [9].

Виды, состав и назначение стабилизирующих концентратов

Расширение ассортимента стабилизаторов и стабилизирующих концентратов позволяет все в большей степени дифференцированно защищать полимер от тех видов деструкции, которые происходят на каждой стадии его жизненного цикла. При выборе стабилизаторов и стабилизирующих концентратов следует учитывать возможные виды деструкции ПМ в конкретных условиях переработки и эксплуатации, а также те явления [10], которые могут сопровождать деструкцию ПМ. Так, деструкцию, протекающую на различных стадиях жизненного цикла полимеров (см. табл. 1), сопровождают различные негативные явления, основные из которых перечислены ниже:

1) уменьшение молекулярной массы (ММ) полимера, сопровождаемое снижением вязкости его расплава и увеличением показателя текучести расплава (ПТР);
2) сшивание (структурирование) полимера (характерно для ПЭ), сопровождаемое снижением его эластичности, возрастанием вязкости, ухудшением формуемости;
3) снижение эксплуатационных механических свойств полимера. Обычно в первую очередь уменьшается ударная прочность (ударная вязкость), происходят охрупчивание полимера и уменьшение эластичности (уменьшается относительное удлинение при разрыве), что снижает надежность изделий при эксплуатации и сборке;
4) образование веществ, которые окрашивают (как правило, в первую очередь появляется пожелтение) полимер (характерно для ПОМ, ПММА, ПА, ПК, ПВХ и др.);
5) ухудшение оптических свойств (снижение коэф¬фициента светопропускания) у прозрачных полимеров (ПК, ПСФ, ПС, САН, ПММА и др.);
6) образование веществ, которые имеют запах, что приводит, например, и к появлению запаха во внутреннем объеме изделий (в частности, при изготовлении выдувным формованием бутылок, канистр и т.п.). Характерными для деструкции ПВХ являются следующие явления: выделение HCl (дегидрохлорирование), образование в структуре двойных связей, различным образом распределенных в цепи, хромофорный эффект, появление запаха;
7) образование вредных веществ (например, ацетальдегида при деструкции ПЭТ), что снижает санитарно-гигиенические показатели изделий (например, прозрачных бутылок);
8) образование пригара в нагревательном цилиндре перерабатывающего оборудования (компаундера, литьевой машины, экструдера и пр.);
9) образование характерных дефектов изделий в виде темных включений, хаотично разбросанных в разных частях изделий, темных разводов или полос на поверхности изделий.

Стойкость полимеров к деструкции зависит от их химического строения. Карбоцепные насыщенные (нет кратных связей) полимеры (ПС и полиолефины – ПО) более стойки к деструкции. На стойкость полимера к деструкции влияют также степень разветвленности и наличие заместителей в макромолекуле. Наличие заместителей снижает стойкость полимера к термоокислительной деструкции. ПП (имеет заместитель) менее термостоек по сравнению с ПЭ. Гетероцепные полимеры, содержащие сложную (ПК, ПБТ, ПЭТ) и простую (полиоксиметилен – ПОМ) эфирные группы, амидную группу (ПА) или серу (полисульфон – ПСФ) в главной цепи, деструктируют быстрее, чем карбоцепные (ПО, ПС).

Скорость деструкции промышленных полимеров возрастает с увеличением содержания примесей, непрореагировавших продуктов реакции синтеза, остатков катализаторов, низкомолекулярных продуктов и про¬чих активных веществ.