Добавки к полимерам
Предлагаемый читателю справочник является уникальным пособием для производителей и
переработчиков полимеров, открывая перед ними мир возможностей изменения и модификации
функциональных и технологических свойств полимеров. За последние 25 лет справочник «Добавки к
полимерам» выдержал в Германии шесть переизданий, каждый раз пополняясь самыми свежими материалами и рекомендациями по модификации полимеров. Среди авторов глав и разделов справочника — ведущие специалисты в данной отрасли, сотрудники лидирующих мировых компаний, занимающихся производством добавок для полимеров.
Предлагаемая вашему вниманию книга содержит обширный справочный материал по механизмам
действия, ассортименту, достигаемому эффекту и конкретным примерам использования самых разнообразных добавок, используемых для модификации свойств полимеров. В настоящее время в связи с ужесточением требований к физико-механическим характеристикам, пожароопасности, долговечности и декоративным свойствам изделий из полимерных материалов, к их экологической безопасности резко возросло потребление самых разнообразных добавок к полимерам — от тривиальных наполнителей и термостабилизаторов до оксобиодеградантов и наноглин, улучшающих барьерные и огнестойкие свойства полимерных композиций. Поэтому подробное справочное издание, посвященное всем аспектам выбора, технологии применения и описанию достигаемого эффекта от введения модифицирующих добавок, а также окрашиванию и наполнению полимеров, будет полезно,
прежде всего, технологам, работающим в области синтеза и переработки полимеров и композиций.
Поскольку в данном издании также глубоко рассматриваются механизмы действия самых разнообразных добавок, их взаимодействие с полимерами при растворении или миграции, а
также основные аналитические методы разделения, идентификации и контроля качества добавок, этот справочник представит интерес для научных сотрудников в области полимерной химии и технологии. Справочник имеет несомненную практическую ценность и для технологов — переработчиков полимеров, обеспечивая их необходимой информацией для конструирования и производства конечных потребительских изделий, деталей и узлов, обладающих заданными техническими параметрами и
свойствами.
Справочник охватывает широкий круг полимеров — как крупнотоннажных широко распространенных
полимеров, таких как ПВХ, полиолефины и полистирольные пластики, так и высокоэффективных конструкционных пластиков — ПА, ПЭТ, ПК и др.
Наибольшее внимание в книге (главы 1–2) уделено рассмотрению свойств и применению
различных добавок для предотвращения старения полимеров — антиоксидантов, светостабилизаторов,
поглотителей кислот, удлинителей макроцепей. Подробно разобраны проблемы долговечности разных классов полимеров (полиолефинов, полистирольных пластиков, ПВХ, полиэфиров и др.) при повышенных температурах переработки и атмосферном старении под действием солнечного света, что необходимо учитывать при анализе причин брака на производстве и разборе рекламаций на выгорание и разрушение полимерных изделий при эксплуатации на открытом воздухе.
Несколько глав (главы 3–5) посвящено добавкам для ПВХ, без использования которых невозможно изготовить и переработать качественные ПВХ-компаунды, — стабилизаторам, пластификаторам, внутренним смазкам и поглотителям кислот. Подробно рассмотрены различные аспекты использования, даны примерные рецептуры компаундов, описаны основные методы испытаний.
Класс очень полезных для любого технологического процесса добавок, который еще мало используется в отечественном производстве, — полимерные процессинговые добавки — описан подробно в
главе 6. Назначение добавок, способ действия и достигаемые эффекты, методы анализа и
испытаний, взаимодействие их с другими классами добавок, без сомнения, будут полезны всем технологам-переработчикам.
Представит большой интерес для читателя, связанного с производством разного рода пленок, впервые публикуемый на русском языке обзор ассортимента и свойств антиблокирующих (глава 7) и
мигрирующих (главы 8–10) добавок (скользящих, антистатиков и антифогов). Эти добавки меняют свойства поверхности пленок, предотвращают их слипание и придают им пониженный коэффициент трения, поверхностную проводимость и гидрофильность. Описаны классы добавок, используемые в
пленках различного назначения, методы их ввода. Рассмотрены свойства различных классов антистатиков и антифогов — отдельно для полярных и неполярных полимеров, что позволит технологам избежать ошибок при выборе активных компонентов (и их концентратов) для решения конкретных задач при производстве изделий.
Еще больший интерес представляет глава 11, посвященная антимикробным добавкам. Здесь описаны как биостабилизаторы, защищающие полимеры от биодеструкции, вызванной действием микроорганизмов, так и добавки, придающие бактерицидные свойства полимерным изделиям, в
основном полимерным упаковкам для пищевых продуктов, увеличивающих сроки хранения упакованных в них продуктов. Описаны также нормативные требования и
документы, относящиеся к использованию этого класса добавок.
В связи с ужесточением требований к пожароопасным свойствам изделий из полимеров (например, в строительстве и кабельной промышленности) очень актуален приведенный в книге (глава 12) обзор различных антипиренов, используемых для повышения негорючести полимеров и создания трудногорючих композиций (с применением галогенсодержащих веществ, а также на безгалогенной основе). Эту главу мы можем рекомендовать прочесть и специалистам по проектированию современных зданий и сооружений, и конструкторам сложной бытовой техники.
Изготовителям теплоизолирующих упаковочных материалов будет полезна глава 13, посвященная
химическим вспенивающим агентам, их назначению, областям применения, принципам выбора, основным классам добавок.
Обширная глава 14 посвящена регулируемой деструкции и сшивке полимеров с помощью пероксидов и
силанольных соединений. В результате этих процессов можно из рядовых полимеров получать материалы с совершенно уникальными свойствами. В главе описаны механизмы действия, технологические приемы и рецептуры проведения этих процессов и перспективы их развития.
Не совсем обычно включение в справочное руководство по добавкам главы 15, посвященной
окрашиванию полимерных материалов пигментами и красителями, и главы 16 — «оптические отбеливатели», т. е. эти вещества в данном контексте также рассматриваются как добавки к полимерам. Несмотря на краткость и некоторую схематичность этих глав, основные законы цветовосприятия, свойства неорганических и органических пигментов, смачивание и диспергирование пигментов при окрашивании полимеров или производстве красящих концентратов дают представление о
сложном процессе окрашивания в массе термопластичных полимерных материалов. Желающим более углубленно изучить крашение полимеров мы можем посоветовать ознакомиться с недавно изданными специальными пособиями по этой тематике.
Исчерпывающая информация приведена в главе 17 по наполнителям, армирующим наполнителям
и связующим агентам. Подробно описаны все типы наполнителей, их свойства и характеристики, влияние на свойства полимеров, способы ввода и компаундирования.
Улучшить прозрачность частично-кристаллических полимеров, главным образом полипропилена,
помогают добавки-нуклеаторы (просветлители), описанные в главе 18. Помимо прозрачности, они также позволяют менять механические свойства получаемых изделий, регулировать литьевую усадку.
Большое внимание в справочнике (глава 19) уделено способам и рецептурам переработки
вторичных полимерных материалов. Для различных видов полимерных отходов конкретно
по видам пластиков и по видам отходов даны рекомендации по восстановлению свойств полимеров,
совмещению смесей различных полимеров, регенерации материалов.
В главе 20, посвященной физическому поведению добавок, подробно разобраны теория и практика растворимости и диффузии добавок к полимерам, пути их миграции, испарения, выпотевания. Рассмотрено влияние природы, морфологии, структуры полимеров. Даны практические рекомендации по предотвращению потери добавок.
Аналитическим методам определения наличия и содержания добавок в полимерном материале
посвящена следующая глава (глава 21). Описаны современные методы хроматографического
и спектроскопического определения добавок, применение их для контроля качества и безопасности производственных процессов.
Характерно для зарубежных изданий пристальное внимание к аспектам техники безопасности,
охраны окружающей среды и охраны здоровья производственного персонала и воздействия
добавок в полимерах на конечных потребителей, чему посвящена заключительная 22-я глава. Детально рассмотрены вопросы токсикологии добавок, безопасного обращения с ними, пути их превращения в
природе после использования изделия. Подробно описано нормативное регулирование использования добавок в различных регионах и областях применения.
Завершает справочник обширный перечень торговых марок и производителей добавок с
адресами их интернет-сайтов, что позволяет сразу же практически использовать полученные
сведения.
Это краткое описание содержания книги наглядно показывает, насколько широко и разнообразно
раскрыта тема применения добавок. Справочник справедливо считается энциклопедией по модификации полимеров, освещающей все аспекты теоретических основ, практического применения, технологии использования, анализа и нормативного регулирования добавок для полимеров.
Подробно знакомясь с этой широкомасштабной книгой, полной очень интересного иллюстративного
материала, все-таки сознаешь некоторую односторонность в изложении общих закономерностей поведения добавок, обусловленную тем, что основную часть авторского коллектива этого справочника составляли сотрудники компании Ciba Specialty Chemicals (сейчас вошедшей в концерн BASF). Так, например, при описании физических свойств добавок (глава 20) и методов их анализа (глава 21) все примеры содержат только исследования антиоксидантов и светостабилизаторов, выпускаемых Ciba Specialty Chemicals, хотя, например, нуклеаторы или антистатики резко отличаются от стабилизаторов как по механизму действия, так и по методам анализа.
Здесь представлен перевод последнего, шестого издания книги «Добавки для полимеров»,
но на русском языке данное пособие издается в первый раз, несмотря на то, что в Европе оно с
первого выпуска пользуется у специалистов заслуженным уважением. Мы надеемся, что предлагаемая вам русская версия также найдет широкий отклик в отрасли полимерной химии и технологии. Для русского издания редакторы прежде всего постарались сделать адекватный перевод на принятую в
отечественной литературе терминологию обозначения полимеров, химических соединений, методов анализа и физических величин. В тех случаях, где встречались устаревшие сведения или отрывочная трактовка того или иного факта, мы в кратких комментариях постарались внести некоторую ясность в
понимание затронутых вопросов. Мы будем благодарны читателям за высказанные критические замечания и пожелания при будущем переиздании этого многостороннего справочного руководства, где каждый специалист-химик сможет найти для себя ценную и полезную информацию.
Кандидат технических наук В. Б. Узденский
Кандидат химических наук А. О. Григоров
Предисловие к шестому изданию
Начиная с момента публикации первого издания 25 лет назад, эта книга была признана широким
кругом специалистов как основной справочник в мире по добавкам к полимерам.
В новом тысячелетии имеющееся в то время полностью пересмотренное пятое издание являлось
основным справочным материалом. Благодаря огромному успеху соредакторы шестого издания оставили концепцию и структуру изложения материала прежней.
Редакторы отметили, что техническое содержание отдельных глав до сих пор является актуальным,
таким образом, не было никакой необходимости в полном пересмотре содержания этих глав. Единственным исключением оказалась глава, касающаяся добавок к поливинилхлориду,
— область, в которой законодательство Европейского союза и США претерпело быстрое и
значительное изменение. Эти изменения отражены в полностью переработанной главе, в
которой, кроме всего прочего, обсуждены исторические, токсикологические, а также новые научные аспекты. Редакторы также возвратили главу, касающуюся пластификаторов, которая не была внесена в
пятое издание, а теперь включена в состав главы, касающейся добавок к поливинилхлориду.
Во всех главах были обновлены таблицы, содержащие информацию относительно продуктов
и поставщиков, и теперь они отражают изменения, касающиеся образований, слияний и
ликвидаций компаний – производителей добавок к пластмассам, которые произошли, начиная с
2000 г. Редакторы также отметили интенсивное развитие Интернета, которое наблюдалось в
течение прошлого десятилетия, и представили электронные адреса сайтов производителей и
поставщиков добавок, исключив при этом из таблиц почтовые адреса и номера телефонов. Для обеспечения быстрого поиска в конце этого справочника представлен сводный перечень торговых марок и поставщиков. Этот список непрерывно обновляется и доступен в Интернете. Ожидается, что этот перечень внесет свою лепту в полноценность издания.
Редакторы хотели бы поблагодарить всех авторов, которые внесли изменения в отдельные главы. Особая благодарность д-ру Кристине Стром (Christine Strohm) и издательству Hanser Publishers
за их финансовую поддержку и материальное обеспечение, а также компаниям Ciba Corporation
и Chemson GmbH за их помощь при редактировании этого справочника по добавкам к
пластмассам.
Тэрритаун (Tarrytown) и
г. Арнольдштэйн (Arnoldstein), ноябрь 2008
Ральф Д. Мэйер (Ralph D. Maier)
Михаэль Шиллер (Michael Schiller)