2022 Le guide complet des plastifiants : Le guide ultime
Plastifiant est un additif pour matériaux polymères largement utilisé dans la production industrielle, également connu sous le nom de plastifiant. Il est ajouté au matériau pour le rendre plus souple et plus flexible, pour augmenter la plasticité d'une substance, pour réduire sa viscosité ou pour réduire les frottements au cours du processus de fabrication.
Les plastifiants sont généralement ajoutés aux polymères pour faciliter la manipulation des matières premières au cours du processus de fabrication ou pour répondre aux besoins de l'application du produit final. Par exemple, des plastifiants sont généralement ajoutés au polychlorure de vinyle (PVC), sinon il deviendrait dur et cassant, ce qui le rendrait souple et volatile. Il convient donc pour des produits tels que les revêtements de sol en vinyle, les vêtements, les sacs, les tuyaux et les revêtements de fils.
Tels que les plastifiants inorganiques
Béton
Dans la technologie du béton, les plastifiants et les superplastifiants sont également appelés réducteurs d'eau à haut rendement. Lorsqu'ils sont ajoutés aux mélanges de béton, ils leur confèrent de nombreuses propriétés, notamment une meilleure ouvrabilité et une plus grande résistance. La résistance du béton est inversement proportionnelle à la quantité d'eau ajoutée (c'est-à-dire au rapport eau-ciment). Pour produire un béton plus résistant, il faut ajouter moins d'eau, ce qui rend le mélange de béton difficile à construire et à mélanger. Il faut donc utiliser des plastifiants, des réducteurs d'eau, des superplastifiants, des fluidifiants ou des dispersants.
Lorsque la pouzzolane est ajoutée au béton pour en augmenter la résistance, des plastifiants sont également souvent utilisés. Cette méthode de rapport de mélange est particulièrement populaire dans la production de béton à haute résistance et de béton renforcé de fibres.
Il suffit généralement d'ajouter 1-2% de plastifiant par unité de poids de ciment. L'ajout d'une trop grande quantité de plastifiant entraînera une ségrégation excessive du béton et n'est donc pas recommandé. En fonction des produits chimiques spécifiques utilisés, l'utilisation d'une trop grande quantité de plastifiant peut avoir un effet bloquant.
Les plastifiants sont généralement produits à partir de lignosulfonates, qui sont des sous-produits de l'industrie du papier. Les superplastifiants sont généralement produits à partir de condensats de naphtalène sulfoné ou de formaldéhyde de mélamine sulfoné, bien que de nouveaux produits à base d'éthers polycarboxyliques soient désormais disponibles. Les plastifiants traditionnels à base de lignosulfonate et les superplastifiants à base de naphtalène et de mélamine sulfonate dispersent les particules de ciment floculées par un mécanisme de répulsion électrostatique. Dans les plastifiants ordinaires, les substances actives sont adsorbées sur les particules de ciment, ce qui les charge négativement et entraîne une répulsion entre les particules. Les superplastifiants à base de lignine, de naphtalène et de sulfonate de mélamine sont des polymères organiques. De longues molécules s'enroulent autour des particules de ciment, ce qui les rend très négativement chargées et les fait se repousser les unes les autres.
Le rôle du superplastifiant polycarboxylate-éther (PCE) ou du polycarboxylate (PC) seul est différent de celui des superplastifiants à base de sulfonate, dispersant le ciment par stabilisation stérique. L'effet de cette forme de dispersion est plus fort et améliore la maniabilité du mélange de ciment.
Stuc
Des plastifiants peuvent être ajoutés au mélange de plaques de plâtre et de stuc pour améliorer la maniabilité. Afin de réduire l'énergie consommée pour sécher la plaque de plâtre, on ajoute moins d'eau, ce qui rend les mélanges de gypse très peu pratiques et difficiles à mélanger, d'où la nécessité d'utiliser des plastifiants, des réducteurs d'eau ou des dispersants. Certaines études ont également montré qu'une trop grande quantité de dispersant à base de lignosulfonate peut provoquer une hystérésis. Les données indiquent que des cristaux amorphes se forment, ce qui nuit à l'interaction des cristaux mécaniques en forme d'aiguille dans le noyau, empêchant ainsi la formation d'un noyau plus solide. L'agent chélateur du sucre, le lignosulfonate (tel que l'acide aldonique) et le composé d'extraction jouent principalement un rôle de blocage. Ces dispersants réducteurs d'eau à faible portée sont généralement fabriqués à partir de lignosulfonate, un sous-produit de l'industrie du papier.
Les superplastifiants haut de gamme sont généralement produits à partir de condensats de naphtalène sulfonés, bien que les éthers de polycarboxylate représentent une alternative plus moderne. Ces réducteurs d'eau à haut rendement sont utilisés à raison de 1/2 à 1/3 du type de lignosulfonate.
Les plastifiants traditionnels à base de lignosulfonate et de naphtalènesulfonate dispersent les particules de gypse floculées par un mécanisme de répulsion électrostatique. Dans les plastifiants classiques, la substance active est adsorbée sur les particules de gypse, ce qui les charge négativement et entraîne une répulsion entre les particules. Les plastifiants à base de lignine et de sulfonate de naphtalène sont des polymères organiques. Les longues molécules s'enroulent autour des particules de gypse, ce qui les rend très négativement chargées et les fait se repousser les unes les autres.
Matériaux énergétiques
Les compositions pyrotechniques de matériaux à haute énergie, en particulier les propergols solides et les poudres sans fumée pour fusils, utilisent souvent des plastifiants pour améliorer les propriétés physiques du liant du propergol ou du propergol entier afin de fournir un carburant auxiliaire et, dans des conditions idéales, d'améliorer le rendement énergétique spécifique (tel que l'impulsion spécifique). Les plastifiants à haute énergie améliorent les propriétés physiques des matériaux à haute énergie et augmentent en même temps leur rendement énergétique spécifique. Les plastifiants à haute énergie sont généralement préférables aux plastifiants sans haute énergie, en particulier pour les propergols solides. Les plastifiants à haute énergie réduisent la masse de propergol nécessaire, ce qui permet aux fusées de transporter davantage de charges utiles ou d'atteindre des vitesses plus élevées. Toutefois, pour des raisons de sécurité ou de coût, des plastifiants non énergétiques peuvent être nécessaires dans les propergols de fusée. Le propergol solide est utilisé pour alimenter la navette spatiale. Le propulseur à poudre utilise le HTPB, un caoutchouc synthétique, comme carburant secondaire non énergétique.
Application de cloisons sèches en plâtre
Le plastifiant utilisé dans les cloisons sèches en plâtre est également appelé dispersant, ce qui peut augmenter l'aptitude à la transformation du plâtre avant qu'il ne durcisse. Afin de réduire l'énergie nécessaire au séchage de la cloison sèche, moins d'eau est ajoutée pendant la production, et l'aptitude à la transformation à ce moment-là se dégrade. L'ajout d'un plastifiant peut améliorer l'aptitude à la transformation. Toutefois, si une quantité excessive de plastifiant est ajoutée, un effet de retard se produira et la résistance de la cloison sèche en plâtre se détériorera également.
Application de matériaux énergétiques
Les matériaux énergétiques et les agents pyrotechniques utilisent généralement des plastifiants. D'une part, ils permettent d'améliorer les propriétés physiques du propergol ou de son liant. D'autre part, ils peuvent également être utilisés comme carburant auxiliaire pour augmenter la propulsion fournie par l'unité de masse de carburant (c'est-à-dire Than punch). Dans les propergols solides et les poudres sans fumée, les plastifiants sont particulièrement nécessaires pour améliorer les propriétés physiques ou augmenter l'impulsion spécifique. Les plastifiants capables d'augmenter l'impulsion spécifique sont généralement appelés plastifiants énergétiques. L'avantage est qu'ils permettent de réduire la masse du propergol, d'augmenter la charge de la fusée ou d'accroître sa vitesse maximale.
Emballage alimentaire
L'acide polylactique (PLA) présente des avantages uniques lorsqu'il est utilisé comme matériau d'emballage alimentaire. Il peut remplacer complètement les matériaux d'emballage traditionnels et sa protection environnementale unique lui confère une place importante dans le développement futur des matériaux d'emballage. Le matériau PLA présente une surface lisse et un degré élevé de transparence, ce qui lui permet de concurrencer le polystyrène et le polyéthylène téréphtalate (PET) dans les applications d'emballage alimentaire. Le PLA est actuellement utilisé dans des emballages rigides tels que les fruits et légumes, les œufs, les aliments cuits et les produits de boulangerie. Le film PLA est utilisé dans l'emballage de produits tels que les sandwiches, les biscuits et les fleurs. Il existe également des applications pour le soufflage du PLA en bouteilles pour l'emballage d'eau, de soupe, d'aliments et d'huile comestible.
Le film étirable souvent utilisé dans la vie quotidienne est un matériau PE (polyéthylène) non additif, qui a une faible viscosité ; l'autre est un film étirable en PVC (chlorure de polyvinyle), qui contient une grande quantité de plastifiant pour rendre le matériau PVC (chlorure de polyvinyle) plus souple et augmenter la viscosité, adapté à l'emballage des produits alimentaires frais, et donc plus largement utilisé. Les jouets pour enfants en PVC sont un autre produit contenant des plastifiants. L'Union européenne a spécifié que la teneur en plastifiants des jouets en plastique doit être inférieure à 0,1%. Les cosmétiques tels que les parfums et les vernis à ongles, souvent utilisés par les femmes, contiennent également des plastifiants.
Quel est le rôle des plastifiants et quelles sont les méthodes de détection ?
Le rôle des plastifiants
Les plastifiants sont des produits industriels en vrac, largement utilisés dans divers domaines de l'économie nationale, notamment les plastiques, le caoutchouc, les adhésifs, la cellulose, les résines, les appareils médicaux, les câbles et des milliers d'autres produits.
Par exemple, le film étirable généralement utilisé est le PE (polyéthylène) sans additifs, mais sa viscosité est faible ; un autre film étirable largement utilisé est le PVC (polychlorure de vinyle), qui contient un grand nombre de plastifiants pour rendre le PVC (polychlorure de vinyle) souple et augmenter sa viscosité, idéal pour l'emballage des denrées alimentaires fraîches.
Les jouets pour enfants en PVC sont un autre produit à base de plastifiants très répandu. L'UE a explicitement indiqué que la teneur en plastifiants des jouets en plastique devait être inférieure à 0,1%, mais il n'existe pas de réglementation ou de restriction claire à Taïwan.
Les femmes utilisent souvent des parfums, des vernis à ongles et d'autres produits cosmétiques. Les phtalates servent d'agent fixateur de parfum pour maintenir l'odeur du parfum ou pour rendre le film du vernis à ongles plus lisse.
Méthode de détection des plastifiants
À l'heure actuelle, la détection des plastifiants fait principalement appel à la technologie de l'analyse des gaz et à celle de l'analyse des liquides. La méthode gazeuse d'analyse des plastifiants présente l'avantage de ne pas poser de problèmes d'interférence de fond, mais la méthode gazeuse pour les échantillons liquides contenant de l'eau ne peut pas être utilisée directement dans le traitement de l'échantillon, le temps d'exécution est long (environ 30 minutes) et la sensibilité n'est pas aussi élevée que celle de la méthode liquide. Du point de vue de la réponse aux défis posés par les réglementations et le nombre croissant de sources d'échantillons, ainsi que les types de plastifiants, la technologie d'analyse de masse liquide est plus tournée vers l'avenir. Cependant, la technique liquide-liquide présente également des inconvénients, à savoir que l'interférence de fond des plastifiants est trop élevée, ce qui affecte sérieusement la caractérisation et la quantification.
Plastifiants ignifuges de la même série
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