Dodatki do tworzyw sztucznych

Dodatki ognioodporne

Pomimo wielu zalet, większość tworzyw sztucznych łatwo ulega zapłonowi i spaleniu, wydzielając przy okazji dużą ilość ciepła. W rezultacie dodatki zwiększające ognioodporność lub zmniejszające palność są bardzo ważnymi składnikami w wielu zastosowaniach. Globalny rynek środków uniepalniających jest duży, szacowany na 2,2 mln ton i prawie 6 mld dolarów w 2014 r. (Roskill, 2015). Większość (ponad 90%) środków zmniejszających palność jest wykorzystywana tylko w czterech obszarach: elektryce i elektronice, budownictwie i konstrukcji, transporcie, a także przemyśle meblarskim.

Porofory

Wiele polimerów jest stosowanych w postaci komórkowej, w której matryca polimerowa jest wypełniona zamkniętymi lub otwartymi komórkami. W piankach o zamkniętych komórkach pęcherzyki powietrza są uwięzione w ciągłej matrycy polimerowej, zaś pianki otwartokomórkowe mają sieć komórkową składającą się z ciągłych kanałów. Pianki o zamkniętych komórkach są na ogół sztywne, podczas gdy pianki o otwartych komórkach są zwykle elastyczne. Produkowane są z wielu tworzyw termoplastycznych i duroplastów. Główne korzyści płynące z pianek to redukcja użytego materiału i wagi, co zmniejsza koszty energii w zastosowaniach transportowych. Pianki można wytwarzać przy użyciu większości metod przetwarzania polimerów, w tym wytłaczania, formowania tłocznego, formowania wtryskowego i reaktywnego formowania wtryskowego.

Przez lata opracowano wiele metod otrzymywania polimerów komórkowych.

  • Włączanie związku chemicznego, który rozkłada się na pewnym etapie operacji przetwarzania, dając lotne produkty reakcji. Są one znane jako chemiczne środki porotwórcze.
  • Włączanie niskowrzących cieczy, które ulatniają się podczas przetwarzania. Takie lotne środki porotwórcze są ważne dla pianek PS i poliuretanowych.
  • Dyfuzję gazów do polimeru pod ciśnieniem, a następnie rozszerzanie kompozycji w podwyższonych temperaturach po dekompresji. Taki proces można zastosować w przypadku wielu różnych polimerów.
  • Reakcje chemiczne półproduktu polimerowego podczas polimeryzacji i/lub sieciowania. Jest to ważne w przypadku poliuretanów, gdy dwutlenek węgla można wytwarzać in situ.
  • Mechaniczne ubijanie polimerów w postaci płynnej, a następnie ''utwardzanie'' w stanie ubitym. Najbardziej znanym przykładem takiego podejścia jest produkcja pianki lateksowej.
  • Wprowadzanie wydrążonych lub rozszerzalnych kulek z żywicy lub mikropęcherzyków szklanych.
  • Wypłukiwanie rozpuszczalnych dodatków. Sole mineralne można dodawać, a następnie usuwać przez zanurzenie w wodzie.
  • Spiekanie.

Szereg innych dodatków jest używany do bardziej specyficznych zastosowań. Jednym z nich jest betulina, którą stosuje się jako modyfikator właściwości antybakteryjnych i przeciwzapalnych. Znane jest wykorzystanie pochodnej (3,28-diakryloilo)betuliny jako bifunkcyjnego monomeru w reakcji kopolimeryzacji z olejem sojowym modyfikowanym dwiema dodatkowymi funkcjami: akryloilową i epoksydową. Polimeryzacja przeprowadzona w warunkach reakcji wolnorodnikowej pod wpływem UV doprowadziła do otrzymania usieciowanego polimeru charakteryzującego się znacznie lepszą trwałością termiczną [N. Auclair, A. Kaboorani, B. Riedl, V. Landry, ''Ind. Crops Prod.'', 2015, 76, 530–537].

Kolejny znany opis literaturowy [M.N. Gorbunova, G.F. Krainova, I.A. Tolmacheva, V.V. Grishko, ''Russ. J. Appl. Chem.'', 2012, 85, 1137–1141] dotyczy syntezy kopolimerów betuliny w oparciu o reakcję maleinianu-28-O-betuliny z N-winylo-2-pirolidonem lub octanem winylu lub akrylonitrylem. Pomimo, że maleinian betuliny praktycznie nie ulega homopolimeryzacji, to łatwo wchodzi w reakcję kopolimeryzacji z N-winylo-2-pirolidonem, octanem winylu i akrylonitrylem w obecności wolnorodnikowego inicjatora azobis(izobutyronitrylu) (AIBN) z wytworzeniem liniowych kopolimerów. Otrzymane produkty są rozpuszczalne w chloroformie, DMSO, DMF, THF, benzenie, acetonie i innych rozpuszczalnikach organicznych, natomiast nie rozpuszczają się w wodzie. Ocena aktywności cytotoksycznej in vitro otrzymanych kopolimerów wykazała ich znaczne działanie w kierunku hamowania rozwoju komórek nowotworowych rhabdomyosarcoma (RD TE32), co wskazuje na możliwość ich wykorzystania w medycynie i biotechnologii.

Podobny opis [M.N. Gorbunova, G.F. Krainova, D.M. Kiselkov, V.O. Nebogatikov, ''Russ. J. Appl. Chem.'', 2016, 89, 439–446] obejmuje syntezę kopolimerów betuliny na drodze reakcji winylooctanu-28-O-betuliny lub 4-winylobenzoesanu-28-O-betuliny z winylo-2-pirolidonem lub akrylonitrylem w obecności wolnorodnikowego inicjatora azobis(izobutyronitrylu) (AIBN). Dodatkowo otrzymane kopolimery zmodyfikowano poprzez dodanie nanosrebra w ilości 7%. Otrzymane produkty są rozpuszczalne w rozpuszczalnikach organicznych, natomiast ich zaletą jest znaczna rozpuszczalność w wodzie. Test toksyczności in vivo, przy podaniu doustnym, wykazał wartość LD50 >> 3 g/kg mc. Najwyższą aktywność cytotoksyczną in vitro, oznaczoną wobec linii komórek nowotworowych rhabdomyosarcoma (RD), płuc (A549) i czerniaka (MS), posiadają kopolimery zawierające nanosrebro.

Polimeryzacja alliloamidów kwasu betulonowego lub 2-hydroksyiminobetulonowego z akrylonitrylem lub N-winylopirolidonem w warunkach reakcji wolnorodnikowej (w obecności AIBN) prowadzi do powstania odpowiednich liniowych kopolimerów, wykazujących znaczną aktywność cytotoksyczną wobec linii komórek nowotworowych czerniaka (MS) i płuc (A549) [M.N. Gorbunova, G.F. Krainova, I.A. Tolmacheva, V.V. Grishko, ''Russ. J. Bioorg. Chem.'', 2015, 41, 732–738].



Reportaże

Forum