Влияние наполнителей и пигментов на процесс окисления полимеров
 
При изготовлении изделий из полимеров очень часто используются различные наполнители и красители, такие как тальк, мел, сажа, диоксид титана и широкий спектр органических и неорганических пигментов.

Наполнители выполняют различные функции – повышение жёсткости, снижение усадки, повышение размерной стабильности, упрочнение и т.д. По различным оценкам, около 25% используемого в мире полипропилена содержит наполнитель. В основном используются мел, тальк, стекловолокно, иногда слюда и волластонит. Но, помимо улучшения свойств, некоторые наполнители отрицательно влияют на термо- и светостойкость полимеров. Например, термостабильность наполненного мелом или тальком полипропилена ниже термостабильности чистого полимера. Но следует отметить, что термостабильность тальконаполненного полипропилена (даже содержащего антиоксидант) значительно ниже термостабильности полипропилена, наполненного мелом. Основное влияние на стабильность полимера оказывают примеси ионов переходных металлов, содержащиеся в наполнителе, а также природа поверхности наполнителя. Карбонат кальция легко подвергается обработке соответствующими реагентами, повышающими совместимость с полимером и нивелирующими отрицательное влияние на термо- и светостойкость изделий, в то время как модификация талька не приводит к столь значительным результатам (см. Полимерные Материалы № 39). Основной причиной снижения стойкости к окислительной деструкции тальконаполненных изделий является адсорбция антиоксидантов наполнителем. Существуют данные, что обработка поверхности талька эпоксидами позволяет существенно снизить адсорбцию и восстановить стойкость материала к термоокислительной деструкции.

Значительная часть изделий из полиолефинов, особенно в автомобильной и трубной промышленности, окрашена в чёрный цвет. Стойкость таких изделий к термоокислительной деструкции по сравнению с чистым полимером снижается. Доказано, что различные типы сажи (печная, газовая, канальная) по-разному влияют на стойкость к термоокислительной деструкции полимеров. Степень влияния зависит от размера частиц, площади поверхности, структурности и рН. Наибольшим отрицательным эффектом обладают щелочные типы сажи с очень большой площадью поверхности. В таких случаях рекомендуется использовать синергические смеси антиоксидантов фенольного типа с тиоэфирами. Также хорошие результаты показывают аминные стабилизаторы (HAS), которые обычно применяются в качестве УФ-стабилизаторов.

Основной белый пигмент – диоксид титана - используется в двух модификациях – рутил и анатаз. Анатазная модификация значительно ускоряет деструкцию полимеров и применяется для изготовления саморазрушающихся плёнок, а рутильная форма не оказывает влияния на  термостабильность полимера, т.к. частицы диоксида титана обработаны различными модификаторами (оксид алюминия, кварц, ВЖК), улучшающими перерабатываемость, погодостойкость и т.д., в зависимости от конечного применения.

Неорганические пигменты в целом отрицательно влияют на стойкость полимеров к окислительной деструкции, т.к. либо основной металл, либо примеси в пигментах ускоряют процесс. Основным преимуществом неорганических пигментов по сравнению с органическими является их высокая теплостойкость. Кроме того, существует проблема утилизации таких пигментов, т.к. они содержат тяжёлые металлы.

Органические пигменты не вызывают проблем с утилизацией, но, помимо низкой теплостойкости, являются зародышами кристаллизации и могут вызывать значительную усадку и коробление изделий при литье под давлением. В таком случае следует использовать пигменты, не вызывающие усадки и коробления (NW – non warpage pigment).