Пластификация полимеров

Пластифика́ция полиме́ров, способ физического модифицирования полимеров, заключающийся во введении в них добавок низкомолекулярных, термически и химически стабильных высококипящих жидкостей (пластификаторов; от греч. πλαστός – лепной, пластичный и лат. facio – делать). При введении пластификаторов увеличивается молекулярная подвижность, уменьшается вязкость, понижается температура стеклования и/или температура текучести полимера. Условием, определяющим возможность практического применения низкомолекулярного вещества в качестве пластификатора, является его совместимость с полимером – способность растворяться в нём, вызывая набухание, что достигается близостью энергии межмолекулярного взаимодействия полимера и низкомолекулярного компонента. Наиболее распространёнными пластификаторами являются сложные эфиры (например, дибутилфталат, диоктилфталат, дибутилсебацинат, трикрезил- и трибутилфосфат), продукты нефтепереработки (например, нефтяные масла), продукты переработки каменного угля и древесных материалов (например, инден-кумароновые смолы, канифоль).

Эффективность пластификации полимеров оценивается по влиянию на изменение вязкости или температуры стеклования полимера и зависит от агрегатного состояния, состава и структуры полимера, химической природы, размера и формы молекул пластификатора. Количество вводимых пластификаторов в различных полимерных материалах изменяется от 1–2 до 150 % (от массы полимера). При пластификации полимеров уменьшаются затраты энергии на всех стадиях переработки полимерных материалов, снижается температура переработки и, следовательно, уменьшается опасность деструктивных изменений от окислительных и механохимических реакций, увеличивается возможность применения больших объёмов наполнителей, что способствует снижению себестоимости конечного продукта. Введение в полимер пластификаторов способствует понижению модуля упругости получаемого материала, обеспечивая возможность его регулирования, улучшает эластичность и деформируемость, повышает морозостойкость пластифицированных полимеров. Использование хлор- и фосфорсодержащих пластификаторов способствует повышению огнестойкости пластифицированных полимеров. При увеличении содержания пластификатора всегда уменьшаются прочностные свойства и твёрдость полимерных материалов, у термопластов понижается верхний температурный предел эксплуатации, что и определяет выбор объёма применения пластификаторов при производстве различных видов изделий.

Пластификация некоторых полимеров, например поливинилхлорида (ПВХ), позволяет получать различные виды полимерных материалов. При содержании пластификаторов до 10 % ПВХ – жёсткий, хрупкий термопласт; увеличение количества пластификатора до 20 % позволяет получать полужёсткие продукты, используемые при производстве плёночных материалов и искусственной кожи; при содержании пластификаторов свыше 30 % ПВХ становится высокоэластичным термоэластопластом.

Пластификация полимеров может осуществляться непосредственно при получении полимеров, на стадии приготовления полимерных композиций при смешении вместе с другими ингредиентами (что наиболее характерно для переработки эластомеров) или на отдельной стадии переработки полимера с пластификатором (например, через получение пластизоля).