Добавки к полимерам

                Hans Zweifel Ralph D. Maier Michael Schiller





Plastics
Additives
Handbook
6th Edition


With contributions by

St. E. Amos, P Bataillard, Prof. Dr N. C. Billingham, Dr. K. Chmil, L. Exa.ngeli.sta,
Dr. M. H. Fisch, G. M. Giacoletto, Dr B. Gilg, F. Gugumus, W Hohenberger, A. Holzner, J. H. Horns, H. Hurnik, J. Kaufhold, Dr. G. Knobloch, Prof. Dr E. Kramer; L. G. Krauskopf, Dr. T Kromminga, Dr. J. Jurja, C. LavaJIee, D. Muller, Dr D. Munteano,
D. Ochs, Alfred G. Oertli, J.-Fl. Pauquet, R. Pfaendner; P F Ranken, Dr E. Richter;
Dr. P Rota-Graziosi, R. Scherrer, Dr A Schmitter; Dr. K. Schvarzenbach, Prof. Dr. W.H. Starnes Jr., M. Thomas, Dr. G. Van Esche, Dr. H. J. Weideli, S. S. Woods, F. Wylin, J. Zingg




HANSER

Hanser Publishers, Munich

Hanser Publications, Cincinnati

Ханс Цвайфель Ральф Д. Маер Михаэль Шиллер




Добавки к полимерам
Справочник


Перевод с английского 6-го издания под редакцией
канд. техн, наук Уздене кого В. Б. канд. хим. наук Григорова А. О.

Авторы разделов:
С. Е. Амос, П. Баталиард Н. К. Биллингхэм, К. Хмил, Л. Эвангелиста, М. X. Фиш, Д. М. Джиколетто, Б. Гилг, Ф. Гугумус, В. Хохенбергер, А. Хольцнер, Д. X. Хорне, X. Хурник, Д. Кауфхолд Г. Кноблох, Е. Крамер, Л. Г. Краускопф, Т. Кромминга, Дж. Юри а, К. Лавали, Д. Мюллер, Д. Мунтяну, Д. Охе, А. Г. Оертли, Ж.-Р Пауке, Р. Пфэнднер, П. Ф. Ранкен, Е. Рихтер, П. Рота-Грациози, Р. Шеррер, А. Шмиттер, К. Шварценбах, В. X. Старнес, М. Томас, Г. Ван Эше, X. Д. Вейдели, С. С. Вудс, Ф. Вайлин, Д. Зинг

1

Санкт-Петербург
2010

УДК 678.04
ББК 35.710Англ
Ц25


Ц25 X. Цвайфель, Р. Д. Мавр» М. Шиллер. Добавки к полимерам. Справочник / Пер. с англ. 6-го изд. подред. В. Б. Узденского, А. О. Григорова — СПб.: ЦОП «Профессия», 20 10. — 1 144стр., ил., табл.

       ISBN 978-5-91884-008-5
       ISBN 978-1 - 56990- 430-5(ан гл.)

       Впервые в России издается справочник по всем основным добавкам к полимерным материалам. В книге собрано большое количество практической и теоретической информации, в том числе по свойствам, назначению, химическому составу и вариантам применения добавок. В справочнике представлены наиболее распространенные торговые марки добавок, а также приведены контакты их основных производителей.
       Издание будет полезно абсолютно всем специалистам по переработке пластмасс, так как в настоящ ее время ни одно производство не о бходнтся без применения добавок.


УДК 678.04
ББК 35.710Англ






ЛИ right        Cari Hanas' Munioh/FRG
ЛиЖогтхеН franriation from the original Enrfiri-) edition puhliri-iedhy Cari HanasrV&iag, Munioh/FJtG


Все права защищены. Никакая часть даннэн книги не может быть воспроизвед ена в какой бы то ни было форме без письменного разрешения владельце в авторских прав.

Информация, со держащие-я в данной книге, получена из источников, рассматриваемых издательством как надежные. Тем не менее, имея в виду возможные человеческие или технические ошибки, издательство не может гарантировать абсолютную точность и полноту приводимых сведении и не гесет ответственности за возможные ошибки, связанные с использованием книги.









ISBN 978-5-91884-008-5
ISBN 978-1 - 56990- 430-5(ан гл.)

■© ЦОП «Профессия»,2010
■© Carl Hanser Veilag, Munich/FRG ,2009
■© Перевод, оформление: ЦОП «Профессия», 2010

Содержание


Предисловие к русскому изданию.............................................21
Предисловие к шестому изданию..............................................25
Предисловие к пятому изданию...............................................26

1. Антиоке нданты..........................................................28
  1.1. Введение............................................................28
  1.2. Экономическая ситуация..............................................29
  1.3. Основы механизма окислительной деструкции...........................30
   1.3.1. Введение.........................................................30
   1.3.2. Автоокисление....................................................30
  1.4. Ингибированное автоокисление........................................36
  1.5. Основные механизмы действия антиоксидантов..........................37
   1.5.1. Доноры водорода..................................................37
   1.5.2. Разрушители гидропероксидов......................................40
   1.5.3. Акцепторы алкильных радикалов....................................41
   1.5.4. Дезактиваторы металлов ..........................................44
   1.5.5. Многофункциональные стабилизаторы................................44
   1.5.6. Смеси стабилизаторов.............................................45
  1.6. Испытания антиоксидантов............................................45
   1.6.1. Общие замечания..................................................45
   1.6.2. Механизм разрушения в полимерах .................................45
   1.6.3. Подготовка образцов..............................................48
   1.6.4. Обзор методов проверки ..........................................49
   1.6.5. Стабильность расплава при переработке............................49
   1.6.6. Термический анализ...............................................53
   1.6.7. Хемилюминисценцня................................................55
   1.6.8. Проверка долговременной термической стабильности.................56
   1.6.9. Прогноз срока службы ............................................63
  1.7. Стабилизация отдельных полимеров....................................65
   1.7.1. Полиолефины .....................................................65
   1.7.2. Эластомеры.......................................................85
   1.7.3. Полистирол, ударопрочный полистирол и сополимеры.................91
   1.7.4. Полиамиды (ПА)...................................................99
   1.7.5. Сложные полиэфиры ..............................................102
   1.7.6. Полиацетали.....................................................103
   1.7.7. Поликарбонат....................................................105
   1.7.8. Полиуретаны.....................................................106
   1.7.9. Высокоэффективные конструкционные термопласты...................107
   1.7.10. Полимерные смеси н сплавы .....................................108
  1.8. Тенденции в технологии.............................................108
  1.9. Литература.........................................................108
  1.10. Приложение А. Химическая структура, САУ-регистрационные номера, производители и торговые марки стабилизаторов...........................114
   1.10.1. Первичные антиоксиданты .......................................114
   1.10.2. Вторнчныеантноксиданты/фосфиты/фосфониты.......................121
   1.10.3. Вторичные антиоксиданты/серосодержащие соединения..............123

Добавки к полимерам. Справочник

   1.10.4. Дезактиваторы металлов..........................................123
   1.10.5. Ni-тушители (Ni-квенчеры, Ni-Qyencferj).........................124
   1.10.6. УФ-абсорберы (..................................................125
   1.10.7. Затрудненные аминные стабилизаторы..............................129
   1.10.8. Интернет-адресапоставщиков......................................136

2. Сьетостабнлнзаторм......................................................138
  2.1. Введение............................................................138
  2.2. Фотсдеструкция синтетических полимеров..............................140
   2.2.1. Ультрафиолетовый спектр солнечного света.........................140
   2.2.2. Физико-химические процессы, происходящие при поглощении света....143
   2.2.3. -Энергия света и ее поглощение...................................146
   2.2.4. Схема фотоокисления..............................................148
   2.2.5. Фотоокисление полиолефинов.......................................149
   2.2.6. Фотоокнсленне эластомеров........................................159
   2.2.7. Фотоокнсленне стирольных полимеров...............................161
   2.2.8. Фотоокнсленне полиамидов.........................................163
   2.2.9. Фотоокнсленне поливинилхлорида...................................167
   2.2.10. Фотоокнсленне поликарбоната.....................................170
   2.2.11. Фотоокнсленне полиацеталей......................................174
   2.2.12. Фотоокнсленне полиуретана.......................................175
   2.2.13. Фотоокнсленне линейных сложных полиэфиров.......................179
   2.2.14. Фотоокнсленне термопластичных эластомеров на основе сложных полнэф нров.... 182
   2.2.15. Фотоокнсленне полнакрилатов н полиметакрилатов..................182
   2.2.16. Фотокисление ПФЭ................................................186
   2.2.17. Фотоокнсленне полнсульфона......................................190
   2.2.18. Фотоокнсленне эпоксидных смол...................................192
   2.2.19. Фотоокнсленне других полимеров..................................194
  2.3. Механизм УФ-светостабилизации.......................................195
   2.3.1. УФ-поглощение....................................................195
   2.3.2. Квенчинг.........................................................204
   2.3.3. Разложение гидропероксндов.......................................207
   2.3.4. Поглощение свободных радикалов...................................207
   2.3.5. Светостабилизаторы на основе затрудненных аминов.................209
  2.4. Испытания светостабилизаторов.......................................222
   2.4.1. Ускоренное атмосф ерное старение.................................223
   2.4.2. Естественное атмосферное старение................................225
   2.4.3. Влияние пигментов на испытания светостабилизаторов...............226
  2.5. Технические аспекты светостабилизации...............................228
   2.5.1. Стабильность н летучесть.........................................228
   2.5.2. Растворимость, совместимость, миграция и экстракция светостабилизаторов.... 229
   2.5.3. Работай безопасность.............................................230
   2.5.4. Практические аспекты светостабилизации...........................230
   2.5.5. Структуры светостабилизаторов...................................23 1
  2.6. Стабилизация отдельных полимеров...................................23 1
   2.6.1. Стабилизация полиолефинов.......................................23 1
   2.6.2. Стабилизация эластомеров.........................................297
   2.6.3. Стабилизация полистирольных пластиков............................310

Содержание

7

   2.6.4. Стабилизация полиамидов...........................................314
   2.6.5. Стабилизация поливинилхлорида.....................................324
   2.6.6. Стабилизация поликарбоната........................................329
   2.6.7. Стабилизация полиацеталя..........................................332
   2.6.8. Стабилизация полиуретанов.........................................338
   2.6.9. Стабилизация линейных сложных полнзф нров.........................345
   2.6.10. Стабилизация ненасыщенных полнзф нров.............................350
   2.6.11. Стабилизация термопластичных эластомеров на основе сложных полиэфиров........................................................350
   2.6.12. Стабилизация полиакрилатов......................................35 1
   2.6.13. Стабилизация полифениленэфира....................................353
   2.6.14. Стабилизация полисульфонов.......................................355
   2.6.15. Стабилизация эпоксидных смол.....................................356
   2.6.16. Стабилизация других полимеров....................................357
  2.7. П еречень торговых марок и поставщиков...............................357
  2.8. Литература...........................................................357
  2.9. Приложение В.........................................................376

3.  Стабилизаторы и пластификаторы ПВХ......................................382
  3.1. Мировой рынок стабилизаторов П ВХ....................................382
  3.2. Химия деструкции и стабилизации......................................383
  3.3. Механизм термического дегидрохлорирования............................384
   3.3.1. Термически нестабильные структурные деф екты......................384
   3.3.2. Гипотетические лабильные структуры................................386
   3.3.3. Удлинение участков полиенов.......................................386
  3.4. Термостабнлнзацня....................................................389
   3.4.1. Общие механизмы...................................................389
   3.4.2. Металлосодержащие стабилизаторы ..................................390
   3.4.3. Органические стабилизаторы........................................391
  3.5. Свинцовые стабилизаторы...............................................394
   3.5.1. История применения свинцовых стабилизаторов........................395
   3.5.2. Производство свинцовых стабилизаторов..............................396
   3.5.3. Механизмы стабилизации свинцовыми соединениями.....................397
   3.5.4. Свинцовые стабилизаторы промышленного значения.....................398
   3.5.5. Сильные н слабые стороны свинцовых стабилизаторов.................398
   3.5.6. Уровни ввода свинцового стабилизатора и смазки.....................400
  3.6. Оловоорганические стабилизаторы.......................................400
   3.6.1. История создания оловоорганических стабилизаторов..................40 0
   3.6.2. Производство оловоорганических стабилизаторов......................403
   3.6.3. Механизмы стабилизации оловоорганическими стабилизаторами..........40 4
   3.6.4. Промышленные оловоорганические стабилизаторы ......................405
   3.6.5. Синергисты оловоорганических стабилизаторов........................40 6
   3.6.6. Смазывание оловоорганическими стабилизаторами......................407
   3.6.7. Сильные н слабые стороны оловоорганических стабилизаторов..........408
   3.6.8. Уровни ввода оловоорганических стабилизаторов и смазок.............40 8
  3.7. Смешанные металлические стабилизаторы ................................40 9
   3.7.1. История смешанных металлических стабилизаторов.....................40 9
   3.7.2. Производство смешанных металлических стабилизаторов металлов......411

Добавки к полимерам. Справочник

   3.7.3. Механизмы стабилизации смеш анными металлическими соединениями ....413
   3.7.4. Синергисты смешанных металлических стабилизаторов..................415
   3.7.5. Сильные и слабые стороны смешанных металлических стабилизаторов....419
   3.7.6. Уровни ввода смеш анных металлических стабилизаторов и смазок......42 О
  3.8. -Экологические проблемы, связанные с применением стабилизаторов ПВХ...421
   3.8.1. О бщие э кологические проблемы.....................................421
   3.8.2. Экологические про блемы соединений свинца..........................422
   3.8.3. Экологические проблемы кадмиевых соединений........................424
   3.8.4. Экологические про блемы барийсодержащих соединений.................425
   3.8.5. Экологические про блемы оловоорганических соединений...............425
   3.8.6. Стабилизаторы, основанные на пищ евыхдобавках........................42 6
  3.9. Методы испытаний......................................................429
   3.9.1. Испытание на термостойкость........................................429
   3.9.2. Испытание влияния термостабилизаторов на технологические характеристики..........................................................43 1
   3.9.3. Испытание электрических свойств....................................432
   3.9.4. Испытание на конденсацию летучих (запотевание).....................432
   3.9.5. Испытание на атмосферостойкость и светостойкость...................433
  3.10. Благодарность........................................................433
  3.11. П еречень торговых названий и поставщиков стабилизаторов П ВХ..........43 3
  3.12. Литература..........................................................43 7
  3.13. Пластификаторы.......................................................440
   3.13.1. Введение..........................................................440
   3.13.2. Концепции пластификации...........................................442
   3.13.3. Растворяющая способность, смешиваемость/совместимость.............443
   3.13.4. Классификация пластификаторов.....................................444
   3.13.5. Характеристики действия плас тиф икатора в П ВХ...................447
   3.13.6. Влияние на переработку ПВХ........................................454
   3.13.7. Рынки ПВХ-пластиката..............................................457
   3.13.8. Безопасность, защита здоровья и окружающей среды..................464
   3.13.9. Тенденции развития................................................465
  3.14. Благодарность........................................................465
  3.15. Перечень торговых названий и поставщиков плас тиф икаторов ПВХ.......465
  3.16. Литература...........................................................467

4.  Поглотители кислот.......................................................469
  4.1. Введение..............................................................469
  4.2. Основные принципы механизма действия..................................469
  4.3. Физическое и химическое описание добавок..............................471
   4.3.1. Стеараты металлов..................................................471
   4.3.2. Гидротальцит.......................................................474
   4.3.3. Гидрокалюмит.......................................................475
   4.3.4. Оксид цинка........................................................476
  4.4. В вод до бавок в полимеры.............................................477
  4.5. Испытание добавок к полимерам.........................................477
   4.5.1. Испытание на коррозионную стойкость................................477
   4.5.2. Многократная экструзия.............................................478
   4.5.3. Индекс желтизны ...................................................479

Содержание

9

   4.5.4. Показатель текучести расплава/Объемный показатель текучести расплава (ASTMD 1238-95; DIN ISO 1133-1991)......................................479
   4.5.5. Фильтр-тест......................................................479
  4.6. П римеры рецептур и э ф ф ективность до бавок в различных полимерах.480
  4.7. Взаимодействие с другими добавками..................................489
  4.8. Технологические тенденции..........................................48 9
  4.9. Заключение.........................................................48 9
  4.10. Список производителей рассматриваемых групп соединений.............490
  4.11. Литература.........................................................490

5. Смазки (лубриканты).....................................................492
  5.1. Введение............................................................492
   5.1.1. Смазки для переработки полимеров.................................492
   5.1.2. Определения и особенности........................................493
   5.1.3. Коммерческое значение смазок.....................................493
  5.2. Действие смазок.....................................................495
   5.2.1. Понимание смазывающего эф ф екта.................................495
   5.2.2. Внутренние смазывающие эффекты...................................497
   5.2.3. Внешние смазывающие эф ф екты....................................501
   5.2.4. Влияние на поверхность готового изделия..........................504
   5.2.5. Диспергирующий эффект ...........................................506
  5.3. Испытание смазок....................................................508
   5.3.1. Характеристика продукта..........................................508
   5.3.2. Испытания расплавов пластмасс....................................509
   5.3.3. Испытание готового изделия.......................................515
  5.4. Группы смазывающ их материалов и их свойства........................516
   5.4.1. Структура и эффективность........................................516
   5.4.2. Важные группы смазывающих материалов.............................516
  5.5. Практическое использование смазок...................................523
   5.5.1. Смазки для ПВХ...................................................523
   5.5.2. Смазки для стирольных полимеров..................................526
   5.5.3. Смазки для полиолефинов..........................................526
   5.5.4. Смазки для конструкционных термопластов..........................527
  5.6. Технологические тенденции и перспективы............................53 0
  5.7. Список торговых марок и поставщиков.................................530
  5.8. Литература..........................................................532

6. Процессинговые добавил..................................................534
  6.1. Введение............................................................534
  6.2. Механизмы действия процессинговых добавок...........................534
   6.2.1. Разрыв расплава..................................................534
   6.2.2. Механизмы образования покрытия...................................535
  6.3. Технологии и история создания процессинговых добавок................538
   6.3.1. Исходная технология..............................................538
   6.3.2. Добавки на основе фторполнмеров.................................53 8
   6.3.3. Добавки на основе силиконов.....................................53 9
  6.4. Введение процессинговых добавок.....................................540
  6.5. Применение процессинговых добавок...................................541

Добавки к полимерам. Справочник

   6.5.1. Устранение разрыва расплава......................................541
   6.5.2. Уменьш енне о брастания ф ильеры.................................542
   6.5.3. Повышение производственной мощности..............................544
   6.5.4. Снижение количества геликов......................................545
   6.5.5. Вторичные пластики...............................................546
  6.6. Действие и преимущества в различных процессах переработки...........546
   6.6.1. Рукавная и каст-пленки...........................................546
   6.6.2. -Экструзия труб и шлангов........................................547
   6.6.3. Экструзия волокон и узких лент...................................548
   6.6.4. Раздувное формование.............................................548
   6.6.5. Литье под давлением..............................................548
  6.7. Использование процессинговых добавок в других полимерах.............549
   6.7.1. Термоэластопласты................................................549
   6.7.2. Полиамиды (нейлоны)..............................................550
   6.7.3. Сложные полиэфиры................................................550
  6.8. Методы оценки процессинговой добавки................................550
   6.8.1. Капиллярная реометрия............................................55 0
   6.8.2. Промышленное испытание...........................................552
  6.9. Аналитические методики..............................................554
   6.9.1. Анализ продуктов сгорания........................................55 4
   6.9.2. Рентгеновская флуоресцентная спектрометрия.......................555
   6.9.3. Инфракрасная спектроскопия.......................................556
   6.9.4. Спектроскопия ядерного магнитного резонанса (¹⁹Р-ЯМР)............557
   6.9.5. Оптическая микроскопия...........................................55 8
  6.10. В заимсдействия добавок............................................559
   6.10.1. Положительные взаимодействия....................................559
   6.10.2. Отрицательные взаимодействия....................................562
  6.11. Статус регулирования...............................................564
  6.12. Перечень торговых марок» классов и производителей процессинговых добавок ....564
  6.13. Литература.........................................................564

7. Ангнблоклрующие добавки.................................................567
  7.1. Введение............................................................567
  7.2. Основной механизм действия..........................................567
  7.3. Физическое и химическое описание антиблокирующих добавок............569
   7.3.1. Синтетический силикагель.........................................569
   7.3.2. Натуральный диоксид кремния......................................570
   7.3.3. Тальк............................................................570
   7.3.4. Цеолиты..........................................................570
   7.3.5. Известняк........................................................571
   7.3.6. Органические антиблокирующие добавки.............................571
  7.4. Применение анти блокирующих добавок.................................571
   7.4.1. Полиэтилен (ПЭ)..................................................572
   7.4.2. ПП пленки........................................................573
   7.4.3. Пленки из сложных полиэфиров.....................................575
   7.4.4. Пленки из ПВХ-пластиката.........................................576
   7.4.5. Другие пленки....................................................577
  7.5. Методы измерения....................................................577