Химическая энциклопедия
,
повышение эластичности и(или) пластичности полимерного материала, обусловленное введением низкомол. в-в ( пластификаторов). Сущность П. п. заключается в увеличении гибкости и подвижности макромолекул в присут. низкомол. компонента. Как правило, непременное условие П. п.-термодинамич. совместимость пластификатора с полимером, т. е. образование истинного р-ра пластификатора в полимере. Иногда эффект П. п. может быть достигнут введением очень небольших кол-в (до 1 % по массе) ограниченно совместимых с полимером низкомол. в-в.
Введение пластификаторов изменяет весь комплекс физ.-мех. св-в полимера. Большое значение с практич. точки зрения имеет понижение его т-р стеклования, текучести и хрупкости. Величина снижения т-ры стеклования обычно пропорциональна кол-ву пластификатора в полимере. Как правило, разные пластификаторы в равных объемах понижают т-ру стеклования примерно на одну и ту же величину (~ 2-3 0C на 1% по объему пластификатора). При содержании пластификатора больше предела его совместимости с полимером т-ра стеклования не зависит от концентрации пластификатора. В результате снижения т-ры стеклования расширяется температурная область высокоэластичного состояния полимеров, повышается их морозостойкость. Вследствие понижения т-ры текучести и вязкости расплавов полимеров существенно облегчается их переработка. Это особенно важно для таких полимеров, у к-рых т-ра текучести лежит вблизи или выше т-ры разложения.
В результате П. п. уменьшаются времена релаксации полимеров, возрастает их способность к большим высокоэластичным и вынужденно высокоэластичным деформациям (см. Стеклообразное состояние), существенно снижаются упругие гистерезисные потери и выделение тепла при многократных деформациях резин, а также т-ры хрупкости стеклообразных полимеров. Модуль упругости, прочность и долговечность полимера непрерывно снижаются с увеличением концентрации пластификатора. В ряде случаев при введении совместимых с полимером низкомол. в-в модуль упругости и прочность стеклообразных полимеров могут возрастать, а относит. удлинение уменьшаться. Этот эффект наз. антипластификацией.
Наиб. широко П. п. используют для улучшения переработки и эксплуатац. св-в каучуков и пластмасс.
Лит.: Энциклопедия полимеров, т. 2, M., 1974; Тагep A. А., Физикохимия полимеров, 3 изд., M., 1978; Козлов П. В., Папков СП., Физико-химические основы пластификации полимеров, M., 1982. А. В. Ефимов.
Энциклопедический словарь
ПЛАСТИФИКАЦИЯ ПОЛИМЕРОВ
ПЛАСТИФИКА́ЦИЯ ПОЛИМЕ́РОВ, технологическая операция, заключающаяся в ведении в полимеры(см. ПОЛИМЕРЫ) веществ (пластификаторов(см. ПЛАСТИФИКАТОРЫ)), повышающих эластичность и (или) пластичность материала в условиях его эксплуатации и (или) переработки. Пластификация полимеров является одним из распространенных способов получения материалов с заданными свойствами.
Основное условие пластификации — термодинамическая совместимость пластификатора с полимером, то есть образование истинного раствора пластификатора в полимере. Совместимость зависит от природы полимера и пластификатора. Общие принципы пластификации полимеров и молекулярной совместимости с ними пластификаторов изучены при исследовании фазового равновесия в системе полимер-пластификатор. Для многих систем построены диаграммы фазового равновесия, которые позволяют оценить пределы совместимости обоих компонентов и ее температурную зависимость. На практике применяют как хорошо растворимые, так и ограниченно совместимые с полимером пластификаторы, часто в смесях друг с другом.
Способы пластификации:
1) Растворение полимера в растворе пластификатора (изготовление искусственной кожи, лакокрасочных материалов, полимерных пленок);
2) Сорбция пластификатора полимером (пластификация производных целлюлозы, полиамидов(см. ПОЛИАМИДЫ));
3) Добавление пластификатора к мономерам перед их полимеризацией(см. ПОЛИМЕРИЗАЦИЯ) или поликонденсацией(см. ПОЛИКОНДЕНСАЦИЯ) (пластификация полиэфиров);
4) Введение пластификатора в эмульсию полимера перед его переработкой (пластификация поливинилхлорида(см. ПОЛИВИНИЛХЛОРИД));
5) Непосредственная переработка полимера с пластификатором (производство пластизолей(см. ПЛАСТИЗОЛЬ)).
При смешении пластификатора с полимером при пластификации полимеров процесс протекает по двум механизмам. Происходит диффузия молекул пластификатора в частицы полимерного материала. Этот процесс очень медленный, и завершенность его практически зависит от размеров частиц полимера, то есть от степени его диспергирования. И одновременно происходит капиллярное течение пластификатора. Этот процесс значительно быстрее диффузии.
В зависимости от характера распределения молекул пластификатора в полимере и образовавшейся при этом структуры различают молекулярную и структурную пластификацию. Возможно также их сочетание.
Молекулярная пластификация осуществляется при неограниченном совмещении пластификатора с полимером. Молекулы пластификатора распределяются между макромолекулами(см. МАКРОМОЛЕКУЛА) полимера и уменьшают взаимодействие между ними. В результате увеличивается подвижность молекулярных цепей и образуемых ими надмолекулярных структур(см. НАДМОЛЕКУЛЯРНАЯ СТРУКТУРА). Температура стеклования полимера при этом снижается и зависит от концентрации введенного пластификатора. Температура текучести изменяется незначительно.
Структурная пластификация происходит при введении в полимер низкомолекулярных веществ, ограниченно совмещающихся или не совмещающихся с ним. В этом случае изменение механических и термомеханических свойств происходит, по-видимому, за счет воздействия пластификатора на границы раздела между относительно крупными элементами надмолекулярной структуры. В этом случае эффект взаимодействия молекул пластификатора с активными группами молекулярных цепей значительно слабее межмолекуляного взаимодействия в самом полимере. Молекулы пластификатора размещаются не среди молекулярных цепей, а на поверхности надмолекулярных структурных образований, увеличивая их подвижность.
Большинство пластифицируемых полимеров относятся к частично кристаллизующимся. Поэтому необходимо учитывать влияние кристаллической фазы на свойства полимера.