Tre passaggi per risolvere i problemi di invecchiamento della plastica: consigli sui migliori antiossidanti Italia

Le materie plastiche sono una componente essenziale di quasi ogni sfera dell'attività umana, dai prodotti di bellezza ai componenti automobilistici e aerospaziali. Tuttavia, l'invecchiamento dei materiali plastici o il deterioramento dovuto a diversi fenomeni ambientali nel tempo, rimane un problema importante. Questo articolo fornisce tre ragioni principali e soluzioni ai problemi di invecchiamento della plastica e suggerisce i migliori antiossidanti disponibili per prevenire tali problemi.

Capire l'invecchiamento della plastica

L'invecchiamento della plastica avviene principalmente attraverso l'esposizione a fattori ambientali come luce UV, ossigeno e calore. Questi fattori, con il passare del tempo, rendono il materiale scolorito, fragile e si verifica una perdita gravitazionale della maggior parte delle proprietà meccaniche. I radicali liberi agiscono come istigatori dei processi di degradazione. Questi radicali liberi agiscono sulla struttura delle molecole polimeriche, portando a una serie di eventi dannosi. Per colpire l'invecchiamento della plastica in modo più abile, è importante conoscere i meccanismi e anche i potenziali obiettivi.

Fase 1: Screening iniziale e selezione dei materiali

Il primo passo per risolvere i problemi relativi all'invecchiamento della plastica è quello di condurre uno screening specifico dei materiali da utilizzare. I fattori ambientali hanno effetti diversi sui diversi polimeri. Prendiamo ad esempio, mentre la maggior parte del polietilene è molto soggetta a degradazione UV, i policarbonati sono più resistenti ma possono comunque essere soggetti a deterioramento fotoossidativo. La selezione del materiale dovrebbe essere adattata all'applicazione in questione e alle condizioni ambientali previste in cui verrà utilizzata la plastica.

Lo screening dovrebbe includere test di invecchiamento accelerato, che sono test che cercano di prevedere in un breve periodo di tempo, le prestazioni del materiale in un periodo di utilizzo prolungato in un ambiente naturale. Queste informazioni sono utili nella selezione di polimeri adatti all'applicazione desiderata in quanto forniscono informazioni preziose sul comportamento del materiale sotto diversi fattori di stress. E questi possono aiutare a fare un giudizio migliore sul numero di antiossidanti e altri stabilizzatori da incorporare.

Fase 2: scelta degli antiossidanti giusti

Dopo aver identificato il materiale giusto, il compito successivo è come selezionare gli antiossidanti giusti. Gli antiossidanti sono importanti per ritardare il processo di invecchiamento poiché agiscono direttamente sui radicali liberi per neutralizzarli o inibirne l'attività. Gli antiossidanti sono ulteriormente categorizzati in primari e secondari, che sono operativamente definiti come spazzini dei radicali e decompositori del perossido di idrogeno.

Antiossidanti primari: questi antiossidanti svolgono un'attività di tipo warm-up come fenoli impediti e ammine aromatiche. Cacciano i metalli di transizione chelanti ottimizzando il consumo di ossigeno nelle fasi iniziali. Alcuni esempi sono butilidrossitoluene (BHT) e difenilammina e alcune ammine impedite HALS come gli stabilizzatori di luce delle ammine impedite.

Antiossidanti secondari: gli esteri fosfitici e tioeterici sono tipi di composti che sopprimono gli idroperossidi in scissioni non radicaliche evitando i passaggi in avanti del meccanismo della catena ossidativa. Un antiossidante secondario comune utilizzato è il tris (2,4-di-terz-butilfenil) fosfito, denominato Irgafos 168 e distearil tiodipropionato.

Fase 3: Ottimizzazione della formulazione e dell'elaborazione

Dopo aver identificato gli antiossidanti più efficienti, il successivo compito critico è ottimizzare la formulazione e i parametri di lavorazione. Ciò comporta la scoperta del numero adeguato di antiossidanti richiesti, nonché dei parametri migliori per la dispersione polimerica degli antiossidanti. Anche caricare troppi o troppo pochi antiossidanti può impedire prestazioni ottimali nella distruzione dei comportamenti fisici del materiale o nel fallimento del successo nel fornire una protezione efficiente.

Anche altri parametri di lavorazione come temperatura, velocità di estrusione e tempo di miscelazione sono di grande importanza per l'efficacia degli antiossidanti. Temperature di lavorazione eccessive possono portare alla disintegrazione degli antiossidanti prima che vengano utilizzati, mentre una miscelazione inadeguata può portare a una dispersione impropria degli antiossidanti, con conseguenti punti deboli più inclini all'invecchiamento.

Raccomandazioni per applicazioni specifiche

Ogni applicazione richiede un approccio specifico in termini di antiossidante fornito. Ad esempio, i materiali di imballaggio esposti alla luce solare dovrebbero essere dotati di stabilizzatori UV oltre agli antiossidanti. Dati i parametri sopra menzionati, le parti automobilistiche possono anche utilizzare antiossidanti interni ad alto punto di fusione insieme a stabilizzatori secondari.

Si prevede che i film e le fibre sottili abbiano antiossidanti a bassa massa molecolare più dispersivi, mentre le plastiche spesse e più rigide sono concepite per avere antiossidanti plug-in ad alta massa molecolare per effetti protettivi a lungo termine. Gli HALS sono facilmente la migliore opzione per l'uso all'aperto poiché non si degradano sotto la luce UV.

Conclusione

Affrontare il problema della plastica dal punto di vista dell'invecchiamento è complesso nella sua natura e richiede un approccio strategico. Aderendo alle tre fasi di screening e selezione dei materiali, selezionando i giusti antiossidanti per i materiali e ottimizzando i materiali nella formulazione e nella lavorazione, la durata e le prestazioni dei prodotti in plastica possono essere notevolmente migliorate dai produttori. I migliori antiossidanti per le plastiche adatti a particolari applicazioni vengono scelti in modo tale che le plastiche siano in grado di svolgere e svolgere le loro funzioni e mantenere il loro aspetto anche in condizioni di utilizzo estreme.