Plasti lisaained

Plasti lisaained on keemilised ained, mida lisatakse polümeeridele nende omaduste parendamiseks polümeeri struktuuri. Peaaegu kõik plastmaterjalid sisaldavad lisandeid. Plastidele lisatakse lisaaineid, et kaitsta neid soojusest, hapnikust, niiskusest ja muudest teguritest põhjustatud lagunemise eest, kuid ka nende füüsikaliste omaduste ja välimuse pikemaajaliseks säilitamiseks, töötlemise lihtsustamiseks, soovitud omaduste saavutamiseks.
Plasti lisaainete tüübid.
Plastmaterjalide valmistamisel kasutatakse peaaegu alati spetsiaalseid lisandeid. Puhaste polümeeride füüsikalistest ja keemilistest omadustest ei piisa, et tagada toodete soovitud omadused. Polümeeridele nõutavate omaduste andmiseks kasutatakse mitmesuguseid täiteaineid. Polümeeride lisaaineid on väga palju ja nende arv ületab polümeeride endi arvu. See tagab eri tüüpi plastmaterjalide erinevad omadused. Spetsiaalsed lisaained võivad muuta keemilisi ja mehaanilisi omadusi, nagu näiteks tugevus, elastsus, vastupidavus keskkonnale ja agressiivsetele teguritele. Modifikaatorid parendavad ka tootmisprotsesse, lihtsustades vormimist ja andes toodetele soovitud kuju ja tekstuuri.
Plastifikaatorid.
Plastifikaatorid on madalmolekulaarsed ühendid, mida lisatakse polümeeri lahusele, et suurendada selle plastilisust ja paindlikkust. Materjali lisatakse näiteks selliseid lisaaineid nagu di(2-etüülheksüül)ftalaat (DEHP), di-n-propüülftalaat (DPP), dietüülftalaat (DEP) jms, et lisada neile elastsust, venivust ja tugevust ning lihtsustada töötlemist ja parandada mehaanilisi omadusi.
Antioksüdandid.
Antioksüdandid on ühendid, mis suudavad kinni püüda väga reaktsioonivõimelisi vabasid radikaale, tekitada kineetiliselt stabiliseeritud vabu radikaale või lagundada oksüdatsiooni käigus tekkivaid polümeeri hüdroperoksiide, ära hoides ahelreaktsiooni ja aeglustades polümeeri oksüdatsiooniprotsessi. Kasutatakse selleks, et kaitsta polümeere UV-kiirguse toimel oksüdeerumise eest, hoides sel viisil ära nende vananemist ja säilitades välimust. Tavaliselt lisatakse neid polüetüleenist, polüpropüleenist ja muudest samalaadsetest materjalidest.
Värvipigmendid.
Värvipigmendid on tahked orgaanilised või anorgaanilised pigmendid, mida kasutatakse plasttoodetele värvi andmiseks. Kõige enam kasutatav pigment on titaandioksiid, mis annab plastile valge värvi. Punaste, kollaste ja pruunide toonide saamiseks lisatakse raudoksiide.
Antipüreenid ja süttimisvastased lisandid.
Antipüreenid on mitmesugused kemikaalid, mis kantakse materjalidele nende süttimise ärahoidmiseks või tule leviku aeglustamiseks. Näiteks heksabromotsüklododekaan (HBCD) on broomitud leegiaeglusti, mida lisatakse erinevat liiki plastidele, näiteks vahtpolüstüreenile.
Määrdematerjalid.
Määrdematerjalid hoiavad ära plastide kleepumise metallist vormide pinnale ja üksteise külge, parandavad nende voolavust ning vähendavad hõõrdumist plasti sulamisel ja vormimisel. Neiks on näiteks hapete estrid ja amiidid, mida kasutatakse määrdelisanditena plasti vormimise ja töötlemise lihtsustamiseks.
Valguse stabilisaatorid.
Valguse stabilisaatoreid kasutatakse sageli plastide ja muude materjalide kaitsmiseks UV-kiirguse kestva mõju eest. Kasutatakse sageli polükarbonaatides, polüstüreenides ja muudes termoplastides.
Termilised stabilisaatorid.
Termilised stabilisaatorid on ette nähtud selleks, et kaitsta erinevaid polümeerseid materjale kuumuse mõjul purunemise eest, ja need on vajalikud polümeeride struktuurilise terviklikkuse säilitamiseks, hoides ära nende lagunemise ja värvimuutuse kõrgetel temperatuuridel.
Plasti lisandite eraldumine.
Plastide segus sisalduvatel lisanditel on omadus eralduda keskkonda – õhku, vette ja pinnasesse. Lisandid ei ole plastidega kovalentselt seotud ja võivad plasti kasutamise või utiliseerimise käigus eralduda. Samuti lagunevad plastide vananemise protsessi käigus polümeeride ahelad, mis kiirendavad lisandite leostumist plastidest. Kogu algsest plastmaterjalist lisandite eraldumise protsessi kontrollib Fricki seadus, mis hõlmab difusiooni, desorptsiooni, sorptsiooni ja adsorptsiooni. Lisandi algne kontsentratsioon plastis, plasti paksus, kristallilisus ja plasti pinna struktuur on tegurid, mis mõjutavad eraldumise kiirust. Tavaliselt kalduvad madalama keemistemperatuuriga väikesed molekulid kalduvad kiiremini eralduma, näiteks monomeerid. Mõnede sagedamini kasutatavate lisandite, nagu broomitud leegiaeglustid, ftalaadid, nonüülfenoolid, bisfenool A ja antioksüdandid, lisamine plastmaterjalidesse on mõnes riigis juba piiratud. See on tingitud nende omadustest, mis on põhjustanud häireid endokriinsüsteemis.
Kahjulikud mõjud.
Plasti lisaained keskkonnas.
Keskkonda sattunud plast hakkab ilmastiku mõjul degradeeruma, lagunedes aja jooksul järjest väiksemateks osakesteks. Plasti lisaained võivad sattuda keskkonda mitmel viisil, sealhulgas tootmise käigus tekkivate heitmete, plastijäätmete käitlemise ja tootmisheitmetega. Selle tulemusena võivad plasti lisaained koguneda pinnasesse, vette ja õhku ning tekitada kahju bioloogilisele mitmekesisusele. Väikeste mõõtmete tõttu on mikroplast potentsiaalselt bioloogiliselt omandatav paljudele organismidele. Kalad, merelinnud, merikilpkonnad ja mereimetajad võivad plastprügi sisse kinni jääda või seda alla neelata, mis võib viia nende hukkumiseni. Plastikut, eriti mikroosakesi, neelab rohkem või vähem alla vähemalt 1500 loomaliiki, sealhulgas mikroplasti (0,001–5 mm plastitükid) ja mikrokiude (0,8–0,9 mm plastitükid, mille keskmine läbimõõt on 16,7 µm). Plastmaterjali tükid lagunevad vertikaalsetes veekihtides mikroosakesteks või settivad meresetetesse, takistades hapniku vertikaalset liikumist. See protsess võib aeglustada või isegi peatada veeorganismide normaalset füsioloogilist ainevahetust, mõjutades nende elutähtsaid protsesse. Tiheasustusega linnades ja piirkondades on mikroplasti sisaldus õhus suur intensiivse inimtegevuse, sealhulgas plastmaterjalide kasutamise ja kõrvaldamise tõttu. On kindlaks tehtud, et linnatranspordi peatustes on mikroplasti kontsentratsioon õhus väga kõrge (287 ± 72 MP/m3), põllumajanduspiirkondades natuke madalam – 137 ± 57 M../m3 ning märgaladel (97 ± 33 m../ m3) ja mägedes (70 ± 18 m../ m3).
Plasti lisaainete mõju inimesele.
Plasti lisaained võivad kahjustada endokriinsüsteemi ja neid on seostatud ka paljude terviseprobleemidega, sh viljatus, rasvumine, diabeet, rinna- ja eesnäärmevähk, kilpnäärmehaigused, südamehaiguste tekke risk, kasvuhäired, kognitiivsete funktsioonide halvenemine ning närvihäired. Levinumad plastist eralduvad ja tervist ohustavad, endokriinsüsteemi kahjustavad ained on bisfenool A ja sellega füüsiliselt seotud kemikaalid, leegiaeglustid, ftalaadid, per- ja polüfluoralküülid (PFAS), dioksiinid, UV-stabilisaatorid ja mürkmetallid (plii ja kaadmium). Endokriinsüsteemi kahjustavad ained sisaldavat plasti kasutatakse laialt pakendites, ehituses, põrandakatetes, toidu tootmises ja pakendamiseks ning kööginõude, mänguasjade, puhkusetoodete, mööbli, kodumasinate, kangaste, autode ja kosmeetika tootmisel. Ftalaatide mõju suhtes kõige haavatavamad on lapsed. Kokkupuude plastifikaatoritega varases eas võib põhjustada arenguhäireid, mis ilmnevad alles vanemas eas. Uuringute kohaselt seostatakse sünnieelset kokkupuudet ftalaatidega beebi enneaegsuse, väikese sünnikaalu ja vastsündinud poiste puhul suguelundite düsmorfsete häiretega.