Hilfsstoffe finden
wir in der Chemischen Industrie für verschiedene Anwendungen. So benötigt
man einerseits unterschiedliche Hilfsstoffe, um die Materialeigenschaften
von Kunststoffen zu verändern. Auf der anderen Seite sind Hilfsstoffe
auch als Zusätze bei der Durchführung chemischer Reaktionen zur
Herstellung diverser Produkte notwendig.
Hilfsstoffe findet man auch in Arzneimitteln.
Sie fungieren dabei als Arzneistoff-Träger, Füllstoff, Farbstoff,
Konservierungsmittel, Stabilisator oder Gleit-bzw. Schmiermittel, nicht
aber als Wirkstoff. Ein Arzneimittel enthält normalerweise mehrere
Hilfsstoffe wie Stärke, Glycerol oder Gelatine.
1. Hilfsstoffe zur Optimierung der Werkstoffeigenschaften
von Kunststoffen
Hilfsstoffe sind insbesondere Weichmacher, Stabilisatoren, Füllstoffe
und andere Zusatzstoffe. Sie werden den reinen Polymermaterialien oft zugesetzt,
um deren technischen Eigenschaften verbessern. Das wird hier am Beispiel
von PVC erläutert.
Weichmacher
Weichmacher erniedrigen die
Erweichungs- und die Einfriertemperatur von Polymeren. Typische Vertreter
sind Adipinsäureester (Hexandisäureester), Sulfonsäureester,
Phthalsäureester oder auch Copolymerisate wie Polybutadienacrylnitril
oder Ethylenvinylacetat.
Reines PVC ist ein hartes und sprödes Material. Erst die Tatsache, dass es durch Zusatz von Weichmachern zu Werkstoffen unterschiedlichster Eigenschaften modifiziert werden kann, macht es so vielseitig. Setzt man dem harten und trüben PVC eine äquivalente Menge Dioctylphthalat zu, so kann es zu einer geschmeidigen, klaren Folie verarbeitet werden. Dies beruht darauf, dass sich die Moleküle des Weichmachers mit ihren polaren Gruppen, meist Estergruppen zwischen die Polymerketten lagern, mit diesen in Wechselwirkung treten und so deren Abstand vergrößern. Dadurch werden die zwischenmolekularen Kräfte im PVC, die durch die stark polaren Kohlenstoff-Chlor-Bindungen hervorgerufen werden, geschwächt. Das hängt damit zusammen, dass mit dem Abstand der Ketten diese natürlich kleiner werden.
Stabilisatoren
Stabilisatoren sind Alterungsschutzmittel,
die strukturelle Veränderungen der Makromoleküle durch Umwelteinflüsse
oder Überbeanspruchung im täglichen Gebrauch verhindern.
Ohne Zusatz von Stabilisatoren weist PVC bei Temperaturen oberhalb von
100°C Zersetzungserscheinungen auf. Unter Abspaltung von Chlorwasserstoff
entstehen Ketten mit konjugierten Doppelbindungen. Dies beruht auf dem
katalytischen Effekt von Eisenspuren, die z. B. durch Zusatz von
2-Phenylindol gebunden werden können. So wird die Zersetzung verhindert
und das PVC thermisch stabil. Besonders wichtig sind auch sogenannte UV-Stabilisatoren.
Energiereiches UV-Licht spaltet einzelne kovalente Bindungen im Polymer.
Die entstehenden Radikale 
setzten
eine das Polymer zerstörende Kettenreaktion in Gang. Sie bilden mit
Luftsauerstoff Peroxylradikale 
,
die ihrerseits wieder Polymerbindungen spalten. In etwa jedem 10. Reaktionsschritt
ist eine C-C-Bindung aus der Kette betroffen, so dass das Polymer zerstört
wird, die Stabilität des Werkstoffs geht verloren. UV-Absorber wie
z. B. o-Hydroxy-benzophenon, das nach Absorption von UV-Licht extrem schnell
ein
Proton reversibel umlagert, verhindern die Zersetzung.
Füllstoffe und andere Zusatzstoffe
Füllstoffe sind Zusätze
in fester Form, die vor allem der Erhöhung der Zugfestigkeit dienen.
Eingesetzt werden u. a. Gesteinsmehle, Kaolin, Silikate, Ruß, Glasfasern aber auch Holzmehl, Papier- und Textilfasern.
Andere Zusatzstoffe dienen
- dem Flammschutz (z. B. Aluminiumoxidhydrate: wasserabspaltend; Magnesiumcarbonat:
Antimontrioxide) - der antistatischen Ausrüstung von Fußbodenbelägen, Transportbändern etc. (z. B. Paraffinsulfone)
- als Haftvermittler: für eine Metall-Elastomer Haftung (z. B. vermessingter Stahlcord in Reifen) oder für eine Kunststoff-Kunststoff Haftung (Isocyanate, Resorcin-Formaldehyd-Harze in Kombination mit aktiver Kieselsäure) oder für halogenierte Kautschuke.
- der Schimmelresistenz (Fungizide)
- als Dispergierhilfen (Stearinsäure, Paraffine)
- als Gleitmittel für glatte Extrusion und Kalandrierung (z. B. Zink- und Calciumseifen von Fettsäuren, Paraffine, Weichmacher
- der Farbgebung in Form von Pigmenten oder organischen Farbstoffen
Der Anteil der zugesetzten Modifikatoren beträgt üblicherweise:
Stabilisatoren: 1-3 %; Füllstoffe: 1-10 %; Gleitmittel: 0,1-0,5 %; Farbstoffe: 0,1-2 %; Weichmacher: bis 50 %.