Trois étapes pour résoudre les problèmes de vieillissement du plastique : recommandations pour les meilleurs antioxydants

Les plastiques sont un composant vital de presque tous les domaines d'activité humaine, des produits de beauté aux composants automobiles et aérospatiaux. Cependant, le vieillissement des matériaux plastiques ou leur détérioration par différents phénomènes environnementaux au fil du temps reste un problème majeur. Cet article présente trois raisons principales et solutions aux problèmes de vieillissement des plastiques, ainsi que les meilleurs antioxydants disponibles pour prévenir de tels problèmes.

Compréhension du vieillissement des plastiques

Le vieillissement du plastique se produit principalement par une exposition à des facteurs environnementaux comme la lumière UV, l'oxygène et la chaleur. Avec le temps, ces facteurs rendent le matériau décoloré, fragile et entraînent une perte importante de la plupart des propriétés mécaniques. Les radicaux libres agissent en tant que déclencheurs des processus de dégradation. Ces radicaux libres agissent sur la structure des molécules polymères, entraînant une série d'événements néfastes. Pour cibler plus efficacement le vieillissement du plastique, il est important de connaître les mécanismes ainsi que les cibles potentielles.

Étape 1 : Première sélection et choix du matériau

L'étape toute première pour résoudre les problèmes liés au vieillissement du plastique est de réaliser un dépistage spécifique des matériaux à utiliser. Les facteurs environnementaux ont des effets variés sur les différents polymères. Par exemple, bien que la plupart des polyéthylènes soient très sensibles à la dégradation par les UV, les polycarbonates sont plus robustes mais peuvent tout de même être soumis à une détérioration photo-oxydative. La sélection des matériaux doit être adaptée à l'application en question et aux conditions environnementales prévues dans lesquelles le plastique sera utilisé.

Le dépistage doit inclure des tests de vieillissement accéléré, qui sont des tests qui tentent de prédire en un court laps de temps, la performance d'un matériau sur une longue période d'utilisation dans un environnement naturel. Ces informations sont utiles pour sélectionner les polymères adaptés à l'application souhaitée car elles fournissent des informations précieuses sur le comportement du matériau sous différentes contraintes. Et ceux-ci peuvent aider à prendre de meilleures décisions concernant la quantité d'antioxydants et d'autres stabilisateurs à incorporer.

Étape 2 : Choix des bons antioxydants

Une fois le bon matériau identifié, la prochaine étape consiste à savoir comment sélectionner les bons antioxydants. Les antioxydants sont importants pour retarder le processus de vieillissement car ils agissent directement sur les radicaux libres pour les neutraliser ou inhiber leur activité. Les antioxydants sont ensuite classifiés en primaire et secondaire, ce qui est opérationnellement référé comme des chasseurs de radicaux et des décomposeurs d'hydroperoxydes.

Antioxydants primaires : Ces antioxydants effectuent des activités de type préparation, telles que les phénols hindered et les amines aromatiques. Ils recherchent et chélatent les métaux de transition optimisant la consommation d'oxygène dans les phases initiales. Certains exemples sont le butylated hydroxytoluène (BHT) et le diphenylamine ainsi que certains amines hindered HALS tels que les Stabilisateurs Lumineux Aminés Hindérés.

Antioxydants secondaires : Les phosphites et esters de thioéther sont de tels composés qui répriment les hydroperoxydes en coupures non radicales, évitant ainsi les étapes avancées du mécanisme en chaîne oxydatif. Un antioxydant secondaire couramment utilisé est le tris (2,4-di-tert-butylphényl) phosphite, commercialisé sous le nom d'Irgafos 168 et le distearyl thiodipropionate.

Étape 3 : Optimisation de la formulation et du traitement

Après avoir identifié les antioxydants les plus efficaces, la tâche critique suivante est d'optimiser la formulation et les paramètres de traitement. Cela implique de déterminer le nombre adéquat d'antioxydants nécessaires ainsi que les meilleurs paramètres pour la dispersion polymérique des antioxydants. Un chargement trop important ou trop faible en antioxydants peut également empêcher une performance optimale, que ce soit par la destruction des comportements physiques du matériau ou par l'échec à fournir une protection efficace.

D'autres paramètres de traitement, tels que la température, la vitesse d'extrusion et le temps de mélange, sont également très importants pour l'efficacité des antioxydants. Des températures de traitement excessives peuvent entraîner la désintégration des antioxydants avant qu'ils ne soient utilisés, tandis qu'un mélange insuffisant peut provoquer une mauvaise dispersion des antioxydants, créant des points faibles plus sujets au vieillissement.

Recommandations pour des applications spécifiques

Chaque application nécessite une approche spécifique en ce qui concerne l'antioxydant fourni. Par exemple, les matériaux d'emballage exposés au soleil devraient être équipés de stabilisateurs UV en plus d'antioxydants. Compte tenu des paramètres mentionnés ci-dessus, les pièces automobiles peuvent également utiliser des antioxydants internes à haut point de fusion associés à des stabilisateurs secondaires.

On s'attend à ce que les films minces et les fibres contiennent davantage d'antioxydants de faible masse moléculaire dispersifs, tandis que les plastiques épais et plus rigides sont conçus pour intégrer des antioxydants de haute masse moléculaire à effet plug-in pour des effets protecteurs à long terme. Les HALS sont sans aucun doute la meilleure option pour une utilisation en extérieur car ils ne se dégradent pas sous l'exposition aux rayons UV.

Conclusion

Gérer le problème de plastique sous l'angle du vieillissement est complexe par nature et nécessite une approche stratégique. En suivant les trois étapes de tri et de sélection des matériaux, en choisissant les bons antioxydants pour ces matériaux, et en optimisant les matériaux dans la formulation et le traitement, les fabricants peuvent considérablement améliorer la durée de vie et les performances des produits en plastique. Les meilleurs antioxydants pour les plastiques, adaptés à des applications particulières, sont choisis de telle manière que les plastiques puissent fonctionner et remplir leurs fonctions tout en conservant leur apparence, même dans des conditions d'utilisation extrêmes.