25.04.2024
PFAS-free процессинговые добавки
Процессинговые добавки наряду с антиблоками и слип-добавками являются одними из самых широко используемых функциональных продуктов, применяющихся в процессе экструзии полимерных изделий. Такие аддитивы позволяют не только повысить качество, например, пленок из линейного ПЭНП (LLDPE), но и увеличить скорость работы оборудования, снизить нагрузку на него. В течение многих лет для этих целей использовались добавки на основе фторполимеров, которые представляют собой сополимеры винилиденфторида и гексафторпропилена и относятся к классу перфторполиалкильных соединений (PFAS). Однако в настоящее время эту группу добавок могут полностью запретить.
Применение многих видов PFAS уже сейчас запрещено в мире, так как они относятся к так называемым «вечным химикатам» — трудно разрушающимся веществам, обладающим способностью к бионакоплению, высокой токсичностью, канцерогенностью и мутагенностью, то есть вредными для человека и окружающей среды. Особенно опасными являются перфторированные ПАВ — вещества, использующиеся при эмульсионной полимеризации различных фторполимеров, например, перфтороктаноаты (PFOA) даже в концентрации 4 ppt (частей на триллион) способны причинить вред человеку. Несмотря на то, что высокомолекулярные фторплимеры, по-видимому, не так опасны, как многие другие PFAS, в отношении них также планируются ввести существенные ограничения в Европе и США ввиду их потенциальной опасности.
К сожалению, запрет определенной группы PFAS регулирующими органами в ЕС и Северной Америке привел к синтезу веществ с несколько измененной структурой и формально не относящихся к запрещенной группе, но при этом обладающих аналогичной коммерческой эффективностью и, увы, похожим профилем токсичности. В связи с этим регуляторами рассматривается введение полного запрета производства, размещения на рынке и использования PFAS как таковых в качестве компонентов других веществ или смесей, а также в изделиях в концентрации выше установленного норматива.
Некоторые ограничения уже вступили в силу. В частности PFOA запрещены в соответствии с регламентом по POPs с 4 июля 2020 года, а их аналоги — перфторированные карбоновые кислоты
(C9-14 PFCA), их соли и прекурсоры ограничены в ЕС/ЕЭЗ с февраля 2023 года. Программа, предложенная экологическими агентствами пяти стран — Дании, Германии, Нидерландов, Норвегии и Швеции — серьезно ограничит производство более чем 12 тыс. веществ. В США несколько штатов (Нью-Гэмпшир, Вермонт, Айова, Иллинойс, Гавайи, Массачусетс, Северная Каролина, Орегон и Невада) приняли законы, запрещающие использование продуктов с намеренно добавленными PFAS.
Ситуация осложняется тем, что для многих применений просто не существует в настоящее время альтернативных решений, либо замена требует длительных исследований и сложных процедур. Например, на идентификацию имплантируемых медицинских изделий, разработку и сертификацию необходимых альтернатив уходит 12 лет. Тем не менее законодательства ЕС и США в отношении PFAS постоянно ужесточаются, и шаг за шагом вводятся новые ограничения.
В мировой полимерной индустрии в настоящее время идет процесс замены классических фторполимерных процессинговых агентов. В качестве альтернативы рассматриваются различные классы PFAS-free добавок: в Европе и США наиболее активно тестируются полисилоксаны. Они достаточно инертны с химической точки зрения и имеют высокую термостойкость, поэтому применимы в экструзии любых полимерных матриц. С другой стороны, эти соединения достаточно дороги и требуется заметно больший процент их ввода, следовательно, растет и их доля в конечном изделии. Одновременно с этим образуются отложения на выходе из формующего инструмента. Свои решения предлагают также поставщики традиционных слип-добавок (Croda, Baerlocher, BYK и другие). Переработчикам давно известно, что повышенный ввод «скользячек» облегчает экструзию, однако к их недостаткам можно отнести миграцию на поверхность расплава и низкое качество органолептики конечной продукции.
Очевидно, что мировая полимерная индустрия не собирается ждать момента полного запрета PFAS, а интенсивно ищет альтернативные решения. При этом пока не появился некий общий стандарт, каким были до недавнего времени фторполимерные добавки.
Надо заметить, что в России пока нет ограничений на использование PFAS. Решение об их использовании или отказе от них в данный момент полностью находится в поле ответственности и компетенции самих участников рынка, переработчиков полимерных и других изделий. PFAS-free решения выглядят пока как что-то экзотическое. Однако в случае изменений локального законодательства и введения ограничений на обращение PFAS производители столкнутся с тем, что привычную фторполимерную добавку использовать будет нельзя. Поэтому поиск новых, коммерчески и функционально эффективных добавок, способных заменить фторполимерные, является актуальной задачей.
ООО «Полимерные решения» предлагает новый класс процессинговых добавок, не содержащих фтора (PFAS-free). Такие продукты обладают схожей с традиционными фторполимерными добавками производительностью и функционалом. Активный компонент добавок EXAD разработан для того, чтобы максимально отвечать всем требованиям в отношении экологической и токсилогической безопасности. Партнером компании «Полимерные решения» является компания Gabriel-Chemie, которая первой вывела на рынок и успешно протестировала продукт Maxithen® HP7FA7520PPA на основе PFAS-free добавки EXAD.
В процессе испытаний во время производства ПЭ-пленок было доказано, что эти аддитивы улучшают процесс экструзии полиолефинов, уменьшают риск разрыва расплава или полностью убирают его, снижают показатель крутящего момента, давление на фильере, сетках и нагрузку на экструдер, позволяют увеличивать производительность оборудования, уменьшают образование нагара или позволяют его избежать. Данные продукты походят для полиолефинов, содержащих антиблок, пигменты или другие неорганические добавки.
Аналогично фторполимерным добавкам PFAS-free процессинговая добавка Maxithen® HP7FA7520PPA на основе EXAD вводится в концентрации 1-2% для устранения дефектов типа «акулья шкура». Чтобы быстрее получить такой результат, рекомендуется начинать с ударных дозировок 3-4%, а затем понижать концентрацию вводимой добавки до уровня, который будет поддерживать желаемый эффект. Добавка демонстрирует наибольшую эффективность при температурах до 220°С, а максимальная температура ее переработки составляет 270°С.
Применение многих видов PFAS уже сейчас запрещено в мире, так как они относятся к так называемым «вечным химикатам» — трудно разрушающимся веществам, обладающим способностью к бионакоплению, высокой токсичностью, канцерогенностью и мутагенностью, то есть вредными для человека и окружающей среды. Особенно опасными являются перфторированные ПАВ — вещества, использующиеся при эмульсионной полимеризации различных фторполимеров, например, перфтороктаноаты (PFOA) даже в концентрации 4 ppt (частей на триллион) способны причинить вред человеку. Несмотря на то, что высокомолекулярные фторплимеры, по-видимому, не так опасны, как многие другие PFAS, в отношении них также планируются ввести существенные ограничения в Европе и США ввиду их потенциальной опасности.
К сожалению, запрет определенной группы PFAS регулирующими органами в ЕС и Северной Америке привел к синтезу веществ с несколько измененной структурой и формально не относящихся к запрещенной группе, но при этом обладающих аналогичной коммерческой эффективностью и, увы, похожим профилем токсичности. В связи с этим регуляторами рассматривается введение полного запрета производства, размещения на рынке и использования PFAS как таковых в качестве компонентов других веществ или смесей, а также в изделиях в концентрации выше установленного норматива.
Некоторые ограничения уже вступили в силу. В частности PFOA запрещены в соответствии с регламентом по POPs с 4 июля 2020 года, а их аналоги — перфторированные карбоновые кислоты
(C9-14 PFCA), их соли и прекурсоры ограничены в ЕС/ЕЭЗ с февраля 2023 года. Программа, предложенная экологическими агентствами пяти стран — Дании, Германии, Нидерландов, Норвегии и Швеции — серьезно ограничит производство более чем 12 тыс. веществ. В США несколько штатов (Нью-Гэмпшир, Вермонт, Айова, Иллинойс, Гавайи, Массачусетс, Северная Каролина, Орегон и Невада) приняли законы, запрещающие использование продуктов с намеренно добавленными PFAS.
Ситуация осложняется тем, что для многих применений просто не существует в настоящее время альтернативных решений, либо замена требует длительных исследований и сложных процедур. Например, на идентификацию имплантируемых медицинских изделий, разработку и сертификацию необходимых альтернатив уходит 12 лет. Тем не менее законодательства ЕС и США в отношении PFAS постоянно ужесточаются, и шаг за шагом вводятся новые ограничения.
В мировой полимерной индустрии в настоящее время идет процесс замены классических фторполимерных процессинговых агентов. В качестве альтернативы рассматриваются различные классы PFAS-free добавок: в Европе и США наиболее активно тестируются полисилоксаны. Они достаточно инертны с химической точки зрения и имеют высокую термостойкость, поэтому применимы в экструзии любых полимерных матриц. С другой стороны, эти соединения достаточно дороги и требуется заметно больший процент их ввода, следовательно, растет и их доля в конечном изделии. Одновременно с этим образуются отложения на выходе из формующего инструмента. Свои решения предлагают также поставщики традиционных слип-добавок (Croda, Baerlocher, BYK и другие). Переработчикам давно известно, что повышенный ввод «скользячек» облегчает экструзию, однако к их недостаткам можно отнести миграцию на поверхность расплава и низкое качество органолептики конечной продукции.
Очевидно, что мировая полимерная индустрия не собирается ждать момента полного запрета PFAS, а интенсивно ищет альтернативные решения. При этом пока не появился некий общий стандарт, каким были до недавнего времени фторполимерные добавки.
Надо заметить, что в России пока нет ограничений на использование PFAS. Решение об их использовании или отказе от них в данный момент полностью находится в поле ответственности и компетенции самих участников рынка, переработчиков полимерных и других изделий. PFAS-free решения выглядят пока как что-то экзотическое. Однако в случае изменений локального законодательства и введения ограничений на обращение PFAS производители столкнутся с тем, что привычную фторполимерную добавку использовать будет нельзя. Поэтому поиск новых, коммерчески и функционально эффективных добавок, способных заменить фторполимерные, является актуальной задачей.
ООО «Полимерные решения» предлагает новый класс процессинговых добавок, не содержащих фтора (PFAS-free). Такие продукты обладают схожей с традиционными фторполимерными добавками производительностью и функционалом. Активный компонент добавок EXAD разработан для того, чтобы максимально отвечать всем требованиям в отношении экологической и токсилогической безопасности. Партнером компании «Полимерные решения» является компания Gabriel-Chemie, которая первой вывела на рынок и успешно протестировала продукт Maxithen® HP7FA7520PPA на основе PFAS-free добавки EXAD.
В процессе испытаний во время производства ПЭ-пленок было доказано, что эти аддитивы улучшают процесс экструзии полиолефинов, уменьшают риск разрыва расплава или полностью убирают его, снижают показатель крутящего момента, давление на фильере, сетках и нагрузку на экструдер, позволяют увеличивать производительность оборудования, уменьшают образование нагара или позволяют его избежать. Данные продукты походят для полиолефинов, содержащих антиблок, пигменты или другие неорганические добавки.
Аналогично фторполимерным добавкам PFAS-free процессинговая добавка Maxithen® HP7FA7520PPA на основе EXAD вводится в концентрации 1-2% для устранения дефектов типа «акулья шкура». Чтобы быстрее получить такой результат, рекомендуется начинать с ударных дозировок 3-4%, а затем понижать концентрацию вводимой добавки до уровня, который будет поддерживать желаемый эффект. Добавка демонстрирует наибольшую эффективность при температурах до 220°С, а максимальная температура ее переработки составляет 270°С.