Пластизол

Пластизол — это дисперсия поливинилхлорида (ПВХ) в пластификаторе, представляющая собой пастообразную или жидкую композицию, которая при нагревании до определённой температуры (обычно 140—200 °C) превращается в эластичный полимерный материал (пластикат). Пластизолы относятся к классу термопластичных полимерных композиций и широко применяются в промышленности для производства покрытий, плёнок, герметиков, уплотнителей, а также в технологиях формования и печати.

Состав и структура

Пластизол представляет собой многокомпонентную систему, основные компоненты которой — поливинилхлорид и пластификатор.

Поливилхлорид

В основе пластизола лежит поливинилхлорид (ПВХ), используемый в виде тонкодисперсного порошка (размер частиц — от 0,1 до 100 мкм). Химическая стойкость и механическая прочность ПВХ задают базовые свойства конечного материала. Как правило, применяются суспензионные или эмульсионные марки ПВХ.

Пластификаторы

Пластификаторы обеспечивают текучесть пасты и эластичность отверждённого продукта. Наиболее распространённые — фталаты (диоктилфталат, диизононилфталат), а также адипаты, фосфаты и полиэфирные пластификаторы. Выбор пластификатора определяет морозостойкость, термостабильность и токсикологические свойства пластизола. В соответствии с санитарно-эпидемиологическими нормами РФ, в состав пластизолов для детских товаров, игрушек и медицинских изделий не допускается введение фталатов, способных мигрировать в организм.

Дополнительные компоненты

• Стабилизаторы (термические и световые) — замедляют разложение ПВХ при нагревании. Используются соли металлов (кальций-цинковые, барий-кадмиевые), эпоксидные смолы, фосфиты.
• Наполнители — снижают себестоимость, регулируют вязкость и физико-механические свойства. Типичные наполнители: мел, тальк, каолин, диоксид титана.
• Пигменты и красители — обеспечивают необходимый цвет и декоративные свойства.
• Адгезионные добавки — улучшают сцепление с подложкой (например, с тканью или металлом).
• Вспенивающие агенты — при введении газообразователей (например, азодикарбонамида) после термообработки получается пористый материал (пенопластизол).

Технология переработки

Переработка пластизолов основана на термическом гелеобразовании: жидкая паста при нагреве сначала загустевает, а затем превращается в однородный эластичный гель (пластикат). Основные методы нанесения и формования:

Нанесение покрытий

• Окунание — изделие погружают в ванну с пластизолом, затем извлекают и подвергают термофиксации в печи. Применяется для изготовления перчаток, рукояток инструмента, уплотнителей, изоляции.
• Распыление — пластизол наносится пульверизатором на поверхность (автомобильные кузова, металлические детали) с последующей полимеризацией.
• Намазывание — с помощью ракеля или валика пластизол равномерно распределяется по подложке (текстиль, бумага) и нагревается.

Формование

• Ротационное формование — пластизол заливается в закрытую форму, которая вращается в нагретой камере. Под действием центробежных сил материал равномерно распределяется по стенкам формы, после охлаждения получается полое изделие. Метод используется для изготовления игрушек, мячей, светоотражающих элементов, автомобильных деталей.
• Литьё под давлением — при повышенном давлении пластизол подаётся в форму и отверждается под нагревом. Применяется для получения плотных и сложнопрофильных деталей.
• Каландрирование и экструзия — пластизол подаётся между вращающимися валками или через экструдер для получения плёнок, листов, шлангов.

Свойства

Отверждённый пластизол сочетает преимущества эластомера и пластика. Основные характеристики:

• Твёрдость по Шору А — от 30 до 90 (регулируется рецептурой).
• Прочность на разрыв — от 5 до 25 МПа.
• Относительное удлинение при разрыве — до 500 %.
• Плотность — 1,2–1,5 г/см³ (без наполнителя).
• Диапазон рабочих температур — от –20 °C до +80 °C (для морозостойких марок до –50 °C).
• Высокая стойкость к маслам, щелочам, кислотам (в умеренных концентрациях).
• Диэлектрические свойства (электрическая прочность — до 20 кВ/мм).

Применение

Пластизолы используются практически во всех отраслях промышленности:

• Производство перчаток (бытовых, хозяйственных, медицинских) — методом окунания.
• Автомобильная промышленность — защитные покрытия днища кузова («антигравий»), уплотнители, изоляция проводки.
• Строительство — герметизация швов, изоляция труб, покрытие для кровельных материалов.
• Производство игрушек — полые игрушки (мячи, куклы, фигурки), детали для конструкторов. Все игрушки из пластизола, предназначенные для детей до 3 лет, должны соответствовать требованиям Технического регламента Таможенного союза ТР ТС 008/2011 «О безопасности игрушек».
• Легкая промышленность — нанесение принтов и аппликаций на текстиль, искусственная кожа.
• Электротехника — изоляция проводов и кабелей, электроизоляционные ленты.
• Медицина — капельницы, ёмкости для крови, некоторые виды катетеров (при условии использования нетоксичных пластификаторов).

Пластизольная печать (трафаретная)

Отдельное направление — пластизольная печать на текстиле (футболки, толстовки, сумки). В данном случае пластизол выступает в роли краски, которая после термофиксации (140–180 °C) образует на ткани эластичное, устойчивое к стирке и трению изображение. Технология популярна в России у производителей мерчандайза, рекламной продукции и форменной одежды.

Преимущества и недостатки

Преимущества

• Широкий диапазон твёрдости и эластичности.
• Возможность получать изделия сложной формы без давления (методом ротационного формования).
• Высокая адгезия к различным подложкам.
• Относительно низкая температура переработки (по сравнению с литьём термопластов).
• Устойчивость к агрессивным средам и атмосферным воздействиям.

Недостатки

• Ограниченная термостойкость (размягчение и разложение при температурах выше 100–120 °C).
• Возможность миграции пластификатора со временем (вызывает «испарение» гибкости, появление липкости).
• Горючесть (поливинилхлорид горит с выделением едких газов хлороводорода), поэтому в состав часто вводят антипиреновые добавки.
• Экологические риски: при сжигании пластизольных отходов образуются диоксины и другие токсичные соединения; фталатные пластификаторы ограничены к применению в ряде стран, в том числе в России для детских товаров.

Экологические аспекты и утилизация

В России пластизольные отходы классифицируются как полимерные отходы 4–5 класса опасности. Основные пути обращения:

• Механическая переработка (измельчение с последующим использованием в качестве наполнителя для неответственных изделий).
• Химическая рециркуляция (сольволиз или пиролиз для восстановления ПВХ и пластификатора) — ограниченно распространена из-за сложности разделения компонентов.
• Захоронение на полигонах — нежелательно из-за длительного срока разложения (свыше 100 лет).

В 2023 году в РФ вступили в силу требования об обязательной маркировке товаров из пластизола, содержащих фталаты, если они контактируют с пищевыми продуктами или кожей человека (п. 4.15 ТР ТС 008/2011 в редакции от 15.09.2022).

Источники

1. Технология переработки пластмасс / Под ред. А. М. Коганова. — М.: Химия, 1985.
2. Садыков Р. А. Пластификаторы для поливинилхлорида: свойства и применение. — М.: Научные основы и технологии, 2018.
3. Грасси Н., Скотт Дж. Деструкция и стабилизация полимеров. — М.: Мир, 1988.
4. Тагер Э. А. Физико-химия полимеров. — М.: Химия, 1978.
5. ТР ТС 008/2011 «О безопасности игрушек» (с изменениями от 15.09.2022).
6. ГОСТ Р 51275-99 «Паста поливинилхлоридная пластизольная. Технические условия».