Пластификация полимеров

Одним из способов модификации полимеров для придания определенных свойств является пластификация.

Пластификация – физико-химический процесс изменения межмолекулярного взаимодействия макроцепей вследствие запол-нения нанопространства между ними органическими веществами, называемыми пластификаторами, если они снижают силы взаимодействия, и антипластификаторами в случае противоположного воздействия. Эффект пластификации определяется не только надмолекулярной организацией полимера, но и химическими свойствами компонентов этого процесса.

Пластификаторами в основном являются низкомолекулярные жидкие органические соединения с высокой температурой ки-пения и низким давлением паров. Они легко совмещаются с по-лимерами, не вступая с ними, как правило, в химические реакции. Молекулы пластификатора раздвигают полимерные цепи и окру-жают их, создавая промежуточный слой. Появление промежуточного слоя в полимере облегчает перемещение цепей, в результате чего всегда снижается температура плавления и увеличивается пластичность (текучесть) полимера, что облегчает технологию его переработки. Количество пластификатора, которое добавляют к полимеру, ограничивается их взаимной растворимостью. Если растворимость не ограничена, образуется термодинамически устойчивая система. Если растворимость очень мала или пластификатор вообще не совмещается с полимером, то образуется коллоидная система, способная разрушаться во времени из-за миграции («выпотевания») пластификатора на поверхность полимера.

Окружая макромолекулы, пластификатор экранирует те или иные группы в них. Это сказывается на межмолекулярном взаимодействии звеньев каждой макромолекулы, на снижении их потенциальных барьеров внутреннего вращения, что приводит к большей гибкости цепей полимера. В результате пластификации увеличивается способность материала к большим высокопластическим и вынужденно эластическим деформациям, повышается морозостойкость, но снижается модуль упругости и прочность, снижается теплостойкость и т.д.

Обычно количество пластификатора составляет несколько де-сятков процентов от массы полимера. Для большинства поли-мерных материалов одновременно применяют смеси двух-трех и более пластификаторов различных типов. К числу важнейших
пластификаторов для пластмасс относятся сложные эфиры орто-фталевой и себациновой кислот (диметил-, дибутил-, диоктилфталат, дибутилсебацинат), эфиры фосфорной кислоты (трифенилфосфат, трикрезилфосфат), полиэфиры, эпоксидированные соединения и др.

Разновидностью процесса является так называемая структур-ная пластификация, когда эффект достигается введением в полимер очень небольших количеств (до 1%) пластификатора. В этом случае его молекулы, как правило, располагаются на границах раздела надмолекулярных структур полимера, что и вызывает, как это происходит при обычной пластификации, изменение физико-механических свойств полимера.

Известен процесс так называемой антипластификации, когда введение в полимер мономера приводит к возрастанию межмо-лекулярного взаимодействия, что проявляется в некотором улучшении физико-механических свойств полимера.