Tres Pasos para Resolver Problemas de Envejecimiento del Plástico: Recomendaciones para los Mejores Antioxidantes

Los plásticos son un componente vital en 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 su deterioro por diferentes fenómenos ambientales con el tiempo sigue siendo un problema importante. Este artículo presenta tres razones principales y soluciones a los problemas de envejecimiento de los plásticos y sugiere los mejores antioxidantes disponibles para prevenir dichos problemas.

Comprensión del Envejecimiento de los Plásticos

El envejecimiento del plástico ocurre principalmente a través de la exposición a factores ambientales como la luz UV, el oxígeno y el calor. Con el paso del tiempo, estos factores hacen que el material se decolore, se vuelva frágil y sufra una pérdida significativa de la mayoría de sus 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 lleva a una serie de eventos perjudiciales. Para abordar el envejecimiento del plástico de manera más eficiente, es importante conocer los mecanismos y también los posibles objetivos.

Paso 1: Selección inicial y elección del material

El primer paso para resolver los problemas relacionados con el envejecimiento del plástico es realizar un cribado específico de los materiales a utilizar. Los factores ambientales tienen efectos diferentes sobre distintos polímeros. Por ejemplo, mientras que la mayoría de los polietilenos son propensos a la degradación por UV, los policarbonatos son más resistentes pero aún pueden estar sujetos a una deterioración fotooxidativa. La selección del material debe estar orientada hacia la aplicación en cuestión y las condiciones ambientales esperadas 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 de un material durante un uso prolongado en un entorno natural. Esta información es útil para seleccionar polímeros adecuados a la aplicación deseada, ya que proporciona información valiosa sobre el comportamiento del material bajo diferentes factores de estrés. Y estas pueden ayudar a tomar mejores decisiones sobre la cantidad de antioxidantes y otros estabilizadores a incorporar.

Paso 2: Elegir los Antioxidantes Correctos

Una vez identificado el material adecuado, la siguiente tarea es cómo seleccionar los antioxidantes correctos. 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 subdividen en primarios y secundarios, a los que se les llama operativamente capturadores de radicales y descomponedores de hidroperóxidos.

Antioxidantes Primarios: Estos antioxidantes realizan actividades de tipo de calentamiento, como fenoles hinderidos y aminas aromáticas. Buscan metales de transición quelantes optimizando el consumo de oxígeno en las fases iniciales. Algunos ejemplos son butilado hidroxitolueno (BHT) y diphenyl amine y algunas aminas hinderidas HALS, como estabilizadores lumínicos de amina hinderida.

Antioxidantes Secundarios: Los fosfitos y ésteres de tiometilo son compuestos que suprimen los hidroperóxidos en cleavages no radicales, evitando los pasos iniciales del mecanismo en cadena oxidativo. Un antioxidante secundario comúnmente utilizado es tris (2,4-di-tert-butilfenil) fosfita, comercializado como Irgafos 168 y distearyl tiodipropionato.

Paso 3: Optimización de la formulación y procesamiento

Después de identificar los antioxidantes más eficientes, la siguiente tarea crítica es optimizar la formulación y los parámetros de procesamiento. Esto implica determinar el número adecuado de antioxidantes requeridos, así como los mejores parámetros para la dispersión del polímero de los antioxidantes. Cargar demasiados o demasiados pocos antioxidantes también puede evitar un rendimiento óptimo, ya sea por la destrucción de los comportamientos físicos del material o por el fracaso en proporcionar una protección eficiente.

Otros parámetros de procesamiento, como la temperatura, la velocidad de extrusión y el tiempo de mezcla, también son de gran importancia para la efectividad de los antioxidantes. Temperaturas excesivas de procesamiento pueden llevar a la desintegración de los antioxidantes antes de que sean utilizados, mientras que una mezcla inadecuada puede causar una dispersión impropia de los antioxidantes, lo que genera puntos débiles que son más propensos al envejecimiento.

Recomendaciones para aplicaciones específicas

Cada aplicación requiere un enfoque específico en cuanto al antioxidante proporcionado. Por ejemplo, los materiales de embalaje que están expuestos a la luz solar deberían equiparse con estabilizadores UV además de antioxidantes. Dados los parámetros mencionados anteriormente, las piezas automotrices 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 baja masa molecular más dispersivos, mientras que se prevé que los plásticos gruesos y más rígidos tengan antioxidantes de alta masa molecular para efectos protectores a largo plazo. Los HALS son sin duda la mejor opción para uso en exteriores, ya que no se degradan bajo la luz UV.

Conclusión

Lidiar con el problema del plástico desde el aspecto del envejecimiento es complejo por naturaleza y requiere un enfoque estratégico. Al adherirse a los tres pasos de cribado y selección de materiales, selección de los antioxidantes adecuados para los materiales y optimización de los materiales en la formulación y procesamiento, se puede mejorar considerablemente la vida y el rendimiento de los productos plásticos por parte de los fabricantes. Los mejores antioxidantes para plásticos que son adecuados para aplicaciones específicas se eligen de tal manera que los plásticos puedan funcionar y cumplir sus funciones y mantener su apariencia incluso en condiciones extremas de uso.