Tres pasos para solucionar los problemas de envejecimiento del plástico: recomendaciones de los mejores antioxidantes

Los plásticos son un componente vital de casi todas las esferas de la actividad humana, desde productos de belleza hasta componentes automotrices y aeroespaciales. Sin embargo, el envejecimiento de los materiales plásticos o el deterioro por diferentes fenómenos ambientales a lo largo del tiempo sigue siendo un problema importante. Este artículo ofrece tres razones principales y soluciones a los problemas del envejecimiento del plástico y sugiere los mejores antioxidantes disponibles para prevenir estos problemas.

Entendiendo el envejecimiento del plástico

El envejecimiento del plástico se produce principalmente por la exposición a factores ambientales como la luz ultravioleta, el oxígeno y el calor. Estos factores, con el paso del tiempo, hacen que el material se decolore y se vuelva quebradizo y se produzca una pérdida gravitacional de la mayoría de las propiedades mecánicas. Los radicales libres actúan como instigadores de los procesos de degradación. Estos radicales libres actúan sobre la estructura de las moléculas de polímero, lo que provoca una serie de eventos perjudiciales. Para abordar el envejecimiento del plástico con mayor habilidad, es importante conocer los mecanismos y también los objetivos potenciales.

Paso 1: Evaluación inicial y selección de materiales

El primer paso para resolver los problemas relacionados con el envejecimiento del plástico es realizar una selección específica de los materiales que se van a utilizar. Los factores ambientales tienen diferentes efectos sobre los distintos polímeros. Por ejemplo, mientras que la mayoría de los polietilenos son bastante propensos a la degradación por rayos UV, los policarbonatos son más resistentes pero aún pueden estar sujetos al deterioro fotooxidativo. La selección del material debe adaptarse a la aplicación en cuestión y a las condiciones ambientales previstas en las que se utilizará el plástico.

La evaluación debe incluir pruebas de envejecimiento acelerado, que son pruebas que intentan predecir en un corto período de tiempo el rendimiento del material durante un período prolongado de uso en un entorno natural. Esta información es útil para la selección de polímeros que se adapten a la aplicación deseada, ya que brinda información valiosa sobre el comportamiento del material bajo diferentes factores de estrés. Y estos pueden ayudar a tomar mejores decisiones sobre la cantidad de antioxidantes y otros estabilizadores que se deben incorporar.

Paso 2: Elegir los antioxidantes adecuados

Una vez identificado el material adecuado, la siguiente tarea es seleccionar los antioxidantes adecuados. Los antioxidantes son importantes para retrasar el proceso de envejecimiento, ya que actúan directamente sobre los radicales libres para neutralizarlos o inhibir su actividad. Los antioxidantes se clasifican en primarios y secundarios, a los que se denomina depuradores de radicales y descomponedores de peróxido de hidrógeno.

Antioxidantes primarios: Estos antioxidantes realizan una actividad de tipo calentamiento como los fenoles impedidos y las aminas aromáticas. Cazan metales de transición quelantes optimizando el consumo de oxígeno en las fases iniciales. Algunos ejemplos son el hidroxitolueno butilado (BHT) y la difenilamina y algunas aminas impedidas HALS como los estabilizadores de luz de aminas impedidas.

Antioxidantes secundarios: Los fosfitos y los ésteres de tioéter son compuestos que inhiben la formación de hidroperóxidos en escisiones no radicales, evitando los pasos siguientes del mecanismo de la cadena oxidativa. Un antioxidante secundario común es el fosfito de tris(2,4-di-terbutilfenilo), conocido como Irgafos 168, y el tiodipropionato de diestearilo.

Paso 3: Optimización de la formulación y el procesamiento

Después de identificar los antioxidantes más eficientes, la siguiente tarea crítica es optimizar la formulación y los parámetros de procesamiento. Esto implica determinar la cantidad adecuada de antioxidantes necesarios, así como los mejores parámetros para la dispersión polimérica de los antioxidantes. Tanto la carga excesiva como la insuficiente de antioxidantes también puede impedir un rendimiento óptimo, ya sea destruyendo el comportamiento físico del material o no logrando proporcionar una protección eficaz.

Otros parámetros de procesamiento, como la temperatura, la velocidad de extrusión y el tiempo de mezclado, también son de gran importancia para la eficacia de los antioxidantes. Las temperaturas de procesamiento excesivas pueden provocar la desintegración de los antioxidantes antes de que se utilicen, mientras que un mezclado inadecuado puede provocar una dispersión inadecuada de los antioxidantes, lo que da lugar a puntos débiles que son más propensos al envejecimiento.

Recomendaciones para aplicaciones específicas

Cada aplicación requiere un enfoque específico en cuanto al antioxidante que se debe aportar. Por ejemplo, los materiales de embalaje que están expuestos a la luz solar deben estar equipados con estabilizadores UV además de antioxidantes. Teniendo en cuenta los parámetros mencionados anteriormente, las piezas de automoción también pueden utilizar antioxidantes internos de alto punto de fusión junto con estabilizadores secundarios.

Se espera que las películas y fibras delgadas tengan antioxidantes de masa molecular baja más dispersivos, mientras que se prevé que los plásticos gruesos y más rígidos tengan antioxidantes enchufables de masa molecular alta para efectos protectores a largo plazo. Los HALS son fácilmente la mejor opción para uso en exteriores, ya que no se degradan con la luz ultravioleta.

Conclusión

Abordar el problema del envejecimiento de los plásticos es complejo por naturaleza y requiere un enfoque estratégico. Si se siguen los tres pasos de selección de los materiales, selección de los antioxidantes adecuados para los materiales y optimización de los materiales en la formulación y el procesamiento, los fabricantes pueden mejorar enormemente la vida útil y el rendimiento de los productos plásticos. Los mejores antioxidantes para plásticos que son adecuados para aplicaciones particulares se eligen de tal manera que los plásticos puedan realizar y cumplir sus funciones y conservar su apariencia incluso en condiciones extremas de uso.