Három lépés a szilárdanyag öregségi problémák megoldásához: ajánlások a legjobb antioxidánsokról

A szilikon anyagok majdnem minden emberi tevékenységi területen, győzőjáréktól autóipari és repülészeti komponensekig, egy élettartamra határozzák. Azonban a szilárdanyagok öregsége vagy az idő múlásával járó környezeti jelenségek által okozott romlás továbbra is fő probléma. Ez a cikk három fő oka és megoldása a szilárdanyagok öregségi problémáinak, valamint a legjobb antioxidánsoknak, amelyek ilyen problémák elkerülésére alkalmasak.

A szilárdanyagok öregségének megértése

A plasztik öregsége főként környezeti tényezők, mint például UV sugárzás, oxigén és hő hatására alakul ki. Ezek a tényezők az idő múlásával elszínezik anyagot, ropogósítják és jelentős mechanikai tulajdonságok veszteségét eredményezik. A szabad radikálok a degradációs folyamatok kiváltói. Ezek a szabad radikálok a polimer molekulák szerkezetére hatnak, ami egy sor káros eseményhez vezet. Ahhoz, hogy a plasztik öregsége ellen hatékonyabban küzdjünk, fontos ismernünk a folyamatokat és a potenciális célpontokat.

Lépés 1: Kezdeti szűrés és anyagkiválasztás

A plastikus anyagok öregségével kapcsolatos problémák megoldásának első lépése a használandó anyagok specifikus szűrése. A környezeti tényezők különböző hatással bírnak az egyes polimereken. Vegyük például, hogy bár a legtöbb poliethylen nagyon érzékeny az UV-degradációra, a polikarbonátok robusztábbak, de mégis fotooxidatív romlásnak is kitérhetnek. Aanyagszivárgatóst az adott alkalmazás és a benne használt plastik várható környezeti feltételeihez kell igazítani.

A szűrésnek gyorsított öregségteszteket kell tartalmaznia, amelyek olyan tesztek, amelyek rövid idő alatt megpróbálják előre jelezni a anyag teljesítményét hosszabb használati időn keresztül természetes környezetben. Ez az információ hasznos a polimerökön, mivel értékes információt ad a anyag viselkedéséről különböző stresszorok alatt. Ezek segítségével jobb döntést lehet hozni az antioxidánsok és más stabilizátorok mennyiségéről, amelyeket be kell építeni.

Lépés 2: A megfelelő antioxidánsok kiválasztása

Az igazi anyag meghatározása után a következő feladat, hogy hogyan válasszuk ki a megfelelő antioxidánsokat. Az antioxidánsok fontosak az öregedési folyamat elhalasztásában, mivel közvetlenül hatnak a szabad radikálokra, hogy neutralizálják vagy megakadályozzák tevékenységüket. Az antioxidánsok tovább osztályozhatók elsődleges és másodlagos csoportokba, amelyek műszaki néven radikálumgyűjtők és hidroperoxid bontók.

Fő antioxidánsok: Ezek az antioxidánsok olyan felmelegítési típusú tevékenységet végeznek, mint a letiltott fenolok és aromatikus aminok. Ők gyűjtik a chelátáló átmeneti fémeket, optimalizálva az oxigén-felhasználást a kezdeti fázisokban. Néhány példa erre a butylált hidroxitoluén (BHT), a diphenylamin és bizonyos letiltott aminok HALS, például a Letiltott Amin Villámstabilizátorok.

Másodlagos antioxidánsok: A foszfitok és tióéter-becsillagok ilyen típusú vegyületek, amelyek a hidroperoxid-formázást nem-radicális törésekbe nyomják vissza, elkerülve az oxidatív láncmechanizmus előző lépéseit. A leggyakrabban használt másodlagos antioxidáns a trisz (2,4-di-tert-butilfenil) foszfit, amelyet Irgafos 168 néven értékesítenek, valamint a distearyl tiódipropionát.

Lépés 3: A formulálás és feldolgozás optimalizálása

Az egyik leghatékonyabb antioxidánsok azonosítása után a következő kulcsfontosságú feladat a formulálás és a feldolgozás paramétereinek optimalizálása. Ez azt jelenti, hogy meg kell határozni a szükséges antioxidánsok megfelelő mennyiségét, valamint a legjobb paramétereket az antioxidánsok polimeres diszperziójára. Az antioxidánsok túlzott vagy elégtelen betöltése is akadályozhatja a legjobb teljesítményt, vagy a anyag fizikai viselkedésének elpusztulását, vagy pedig annak sikertelenségét, hogy hatékony védelmet nyújtson.

Más feldolgozási paraméterek, például a hőmérséklet, a kivonó sebesség és a keverési idő is nagy jelentőségűek az antioxidánsok hatékonyságára. A túlzottan magas feldolgozási hőmérséklet az antioxidánsok feloszlásához vezethet, mielőtt kihasználnák őket, míg az elégtelen keverés rossz diszperziót eredményez az antioxidánsokban, ami gyengébb pontokat okoz, amelyek könnyebben öregszenihez vezethetnek.

Ajánlások specifikus alkalmazásokra

Minden alkalmazásnak egyedi megközelítésére van szüksége az antioxidánsok tekintetében. Például, a napfénynek kitett csomagolási anyagokat UV-stabilizátorokkal kell ellátni az antioxidánsok mellett. A fent említett paraméterek alapján az autórészeknél belső magas vízsmeli pontú antioxidánsokat és másodlagos stabilizátorokat használhatunk.

Várhatóan vékony filombok és szálaszerkezetek nagyobb mennyiségű kisebb molekulatípusú antioxidánsokat tartalmaznak, míg a vastagabb és merevbb műanyagok hosszú távú védelem érdekében magasabb molekulatípusú beépített antioxidánsokat kapnak. A HALS-k a legjobb opciók az outdoor használatra, mivel nem bontódnak le UV-sugarak hatására.

Következtetés

A környezeti probléma plastikről az öregség szempontjából természetesen összetett, és stratégiai megközelítést igényel. A anyagok szűrése és kiválasztása, a megfelelő antioxidánsok kiválasztása az anyagokhoz, valamint az anyagok optimalizálása a formulációban és a feldolgozás során lehetővé teszi a gyártók számára, hogy nagy mértékben növeljék a plastiktermékek élettartamát és teljesítményét. A legjobb antioxidánsokat a plastiknek olyan módon választják ki, hogy az adott alkalmazásokhoz alkalmasak, így a plastikok képesek maradni és elvégezni funkcióikat, megtartva megjelenésüket, még az extrém használati feltételek között is.