Τρία βήματα για την επίλυση προβλημάτων γήρανσης των πλαστικών: Συστάσεις για τα καλύτερα αντιοξειδωτικά Ελλάδα

Τα πλαστικά αποτελούν ζωτικό συστατικό σχεδόν σε κάθε τομέα της ανθρώπινης δραστηριότητας, από τα προϊόντα ομορφιάς μέχρι τα εξαρτήματα της αυτοκινητοβιομηχανίας και της αεροδιαστημικής. Ωστόσο, η γήρανση των πλαστικών υλικών ή η φθορά από διαφορετικά περιβαλλοντικά φαινόμενα με την πάροδο του χρόνου-παραμένει ένα σημαντικό πρόβλημα. Αυτό το άρθρο δίνει τρεις βασικούς λόγους και λύσεις στα προβλήματα γήρανσης των πλαστικών και προτείνει τα καλύτερα διαθέσιμα αντιοξειδωτικά για την πρόληψη τέτοιων προβλημάτων.

Κατανόηση της Πλαστικής Γήρανσης

Η γήρανση του πλαστικού συμβαίνει κυρίως μέσω της έκθεσης σε περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως το υπεριώδες φως, το οξυγόνο και η θερμότητα. Αυτοί οι παράγοντες καθώς περνά ο καιρός, κάνουν το υλικό αποχρωματισμένο, εύθραυστο και υπάρχει απώλεια βαρύτητας των περισσότερων μηχανικών ιδιοτήτων. Οι ελεύθερες ρίζες δρουν ως υποκινητές των διαδικασιών αποδόμησης. Αυτές οι ελεύθερες ρίζες δρουν στη δομή των μορίων του πολυμερούς, οδηγώντας σε μια σειρά από επιζήμια γεγονότα. Για να στοχεύσετε πιο επιδέξια τη γήρανση του πλαστικού, είναι σημαντικό να γνωρίζετε τους μηχανισμούς και επίσης τους πιθανούς στόχους.

Βήμα 1: Αρχική διαλογή και επιλογή υλικού

Το πρώτο βήμα για την επίλυση των προβλημάτων σχετικά με τη γήρανση των πλαστικών είναι η διενέργεια ειδικού ελέγχου των υλικών που θα χρησιμοποιηθούν. Οι περιβαλλοντικοί παράγοντες έχουν διαφορετικές επιδράσεις σε διαφορετικά πολυμερή. Πάρτε για παράδειγμα, ενώ τα περισσότερα πολυαιθυλένια είναι επιρρεπή στην αποικοδόμηση της υπεριώδους ακτινοβολίας αρκετά, τα πολυανθρακικά είναι πιο ανθεκτικά, αλλά μπορούν ακόμα να υποβληθούν σε φωτοοξειδωτική φθορά. Η επιλογή υλικού θα πρέπει να προσαρμόζεται ανάλογα με την εν λόγω εφαρμογή και τις αναμενόμενες περιβαλλοντικές συνθήκες στις οποίες θα χρησιμοποιηθεί το πλαστικό.

Ο έλεγχος θα πρέπει να περιλαμβάνει δοκιμές ταχείας γήρανσης, οι οποίες είναι δοκιμές που προσπαθούν να προβλέψουν σε σύντομο χρονικό διάστημα την απόδοση του υλικού για εκτεταμένη περίοδο χρήσης σε φυσικό περιβάλλον. Αυτές οι πληροφορίες είναι χρήσιμες σε μια επιλογή πολυμερών που ταιριάζουν στην επιθυμητή εφαρμογή, καθώς παρέχουν πολύτιμες πληροφορίες για τη συμπεριφορά του υλικού υπό διαφορετικούς στρεσογόνους παράγοντες. Και αυτά μπορούν να βοηθήσουν στην καλύτερη κρίση για τον αριθμό των αντιοξειδωτικών και άλλων σταθεροποιητών που πρέπει να ενσωματωθούν.

Βήμα 2: Επιλέγοντας τα σωστά αντιοξειδωτικά

Έχοντας εντοπίσει το σωστό υλικό, η επόμενη εργασία είναι πώς να επιλέξετε τα σωστά αντιοξειδωτικά. Τα αντιοξειδωτικά είναι σημαντικά για την αναβολή της διαδικασίας γήρανσης καθώς δρουν απευθείας στις ελεύθερες ρίζες για να τις εξουδετερώσουν ή να αναστέλλουν τη δραστηριότητά τους. Τα αντιοξειδωτικά κατηγοριοποιούνται περαιτέρω σε πρωτογενή και δευτερεύοντα, τα οποία λειτουργικά αναφέρονται ως καθαριστές ριζών και αποικοδομητές υδροϋπεροξειδίου.

Πρωτογενή αντιοξειδωτικά: Αυτά τα αντιοξειδωτικά εκτελούν δραστηριότητα τύπου προθέρμανσης, όπως παρεμποδισμένες φαινόλες και αρωματικές αμίνες. Κυνηγούν χηλικά μέταλλα μετάπτωσης βελτιστοποιώντας την κατανάλωση οξυγόνου στις αρχικές φάσεις. Μερικά παραδείγματα είναι το βουτυλιωμένο υδροξυτολουόλιο (ΒΗΤ) και η διφαινυλ αμίνη και ορισμένες παρεμποδισμένες αμίνες HALS όπως οι σταθεροποιητές φωτός με παρεμποδισμένη αμίνη.

Δευτερεύοντα αντιοξειδωτικά: Οι φωσφορώδες και οι θειοαιθερικοί εστέρες είναι τέτοιοι τύποι ενώσεων που καταστέλλουν τα υδροϋπεροξείδια σε μη ριζικές διασπάσεις αποφεύγοντας τα εμπρός βήματα του μηχανισμού της οξειδωτικής αλυσίδας. Ένα κοινό δευτερογενές αντιοξειδωτικό που χρησιμοποιείται είναι ο τρις ​​(2,4-δι-τριτ-βουτυλοφαινυλ) φωσφορικός άλας, με την επωνυμία Irgafos 168 και ο θειοδιπροπιονικός διστεαρυλεστέρας.

Βήμα 3: Βελτιστοποίηση της σύνθεσης και της επεξεργασίας

Μετά τον εντοπισμό των πιο αποτελεσματικών αντιοξειδωτικών, η επόμενη κρίσιμη εργασία είναι η βελτιστοποίηση της σύνθεσης και των παραμέτρων επεξεργασίας. Αυτό περιλαμβάνει τον εντοπισμό του επαρκούς αριθμού αντιοξειδωτικών που απαιτούνται καθώς και των καλύτερων παραμέτρων για τη διασπορά πολυμερών των αντιοξειδωτικών. Είτε η φόρτωση πολλών ή πολύ λίγων αντιοξειδωτικών μπορεί επίσης να αποτρέψει τη βέλτιστη απόδοση είτε στην καταστροφή των φυσικών συμπεριφορών του υλικού είτε στην αποτυχία της παροχής αποτελεσματικής προστασίας.

Άλλες παράμετροι επεξεργασίας όπως η θερμοκρασία, η ταχύτητα εξώθησης και ο χρόνος ανάμιξης έχουν επίσης μεγάλη σημασία για την αποτελεσματικότητα των αντιοξειδωτικών. Οι υπερβολικές θερμοκρασίες επεξεργασίας μπορεί να οδηγήσουν στην αποσύνθεση των αντιοξειδωτικών πριν χρησιμοποιηθούν, ενώ η ανεπαρκής ανάμειξη μπορεί να οδηγήσει σε ακατάλληλη διασπορά των αντιοξειδωτικών που οδηγεί σε αδύναμα σημεία που είναι πιο επιρρεπή στη γήρανση.

Συστάσεις για Συγκεκριμένες Εφαρμογές

Κάθε εφαρμογή απαιτεί συγκεκριμένη προσέγγιση όσον αφορά το παρεχόμενο αντιοξειδωτικό. Για παράδειγμα, τα υλικά συσκευασίας που εκτίθενται στο ηλιακό φως θα πρέπει να εφοδιάζονται με σταθεροποιητές υπεριώδους ακτινοβολίας εκτός από αντιοξειδωτικά. Δεδομένων των παραμέτρων που αναφέρθηκαν παραπάνω, τα ανταλλακτικά αυτοκινήτων μπορούν επίσης να χρησιμοποιούν εσωτερικά αντιοξειδωτικά υψηλού σημείου τήξης μαζί με δευτερεύοντες σταθεροποιητές.

Οι λεπτές μεμβράνες και οι ίνες αναμένεται να έχουν πιο διασπορά αντιοξειδωτικά χαμηλής μοριακής μάζας, ενώ τα παχιά και πιο άκαμπτα πλαστικά αναμένεται να έχουν υψηλής μοριακής μάζας αντιοξειδωτικά plug-in για μακροπρόθεσμα προστατευτικά αποτελέσματα. Τα HALS είναι εύκολα η καλύτερη επιλογή για χρήση σε εξωτερικούς χώρους, καθώς δεν αλλοιώνονται κάτω από το υπεριώδες φως.

Συμπέρασμα

Η αντιμετώπιση του πλαστικού προβλήματος από την πλευρά της γήρανσης είναι πολύπλοκη στη φύση του και απαιτεί στρατηγική προσέγγιση. Με την τήρηση των τριών βημάτων του ελέγχου και της επιλογής των υλικών, της επιλογής των κατάλληλων αντιοξειδωτικών για τα υλικά και της βελτιστοποίησης των υλικών στη σύνθεση και την επεξεργασία, η διάρκεια ζωής και η απόδοση των πλαστικών προϊόντων μπορούν να βελτιωθούν σημαντικά από τους κατασκευαστές. Τα καλύτερα αντιοξειδωτικά για πλαστικά που είναι κατάλληλα για συγκεκριμένες εφαρμογές επιλέγονται με τέτοιο τρόπο ώστε τα πλαστικά να είναι σε θέση να εκτελούν και να εξυπηρετούν τις λειτουργίες τους και να διατηρούν την εμφάνισή τους ακόμη και σε ακραίες συνθήκες χρήσης.