Drie stappen om plasticverouderingsproblemen op te lossen: aanbevelingen voor de beste antioxidanten

Kunststoffen zijn een essentieel onderdeel van bijna elke menselijke activiteit, van schoonheidsproducten tot auto- en ruimtevaartcomponenten. Toch blijft veroudering van kunststofmaterialen of achteruitgang door verschillende omgevingsverschijnselen in de loop van de tijd een groot probleem. Dit artikel geeft drie hoofdredenen en oplossingen voor de problemen met veroudering van kunststof en suggereert de beste beschikbare antioxidanten om dergelijke problemen te voorkomen.

Inzicht in plastic veroudering

Veroudering van plastic vindt meestal plaats door blootstelling aan omgevingsfactoren zoals UV-licht, zuurstof en hitte. Deze factoren zorgen er na verloop van tijd voor dat het materiaal verkleurt, broos wordt en dat de meeste mechanische eigenschappen door zwaartekracht verloren gaan. Vrije radicalen fungeren als aanstichters van de degradatieprocessen. Deze vrije radicalen werken in op de structuur van de polymeermoleculen, wat leidt tot een reeks schadelijke gebeurtenissen. Om veroudering van plastic vakkundiger aan te pakken, is het belangrijk om de mechanismen en ook de potentiële doelen te kennen.

Stap 1: Initiële screening en materiaalselectie

De allereerste stap om de problemen met betrekking tot plasticveroudering op te lossen, is om specifieke screening uit te voeren van de te gebruiken materialen. Omgevingsfactoren hebben verschillende effecten op verschillende polymeren. Neem bijvoorbeeld, terwijl de meeste polyethyleen gevoelig zijn voor UV-degradatie, zijn polycarbonaten sterker, maar kunnen nog steeds onderhevig zijn aan foto-oxidatieve degradatie. De materiaalselectie moet worden afgestemd op de betreffende toepassing en de verwachte omgevingsomstandigheden waarin het plastic zal worden gebruikt.

Screening zou versnelde verouderingstesten moeten omvatten, die testen zijn die proberen om over een korte periode de prestaties van materiaal over een langere periode van gebruik in een natuurlijke omgeving te voorspellen. Deze informatie is nuttig bij een selectie van polymeren die geschikt zijn voor de gewenste toepassing, omdat het waardevolle informatie geeft over het materiaalgedrag onder verschillende stressoren. En deze kunnen helpen om een ​​beter oordeel te vellen over het aantal antioxidanten en andere stabilisatoren dat moet worden opgenomen.

Stap 2: De juiste antioxidanten kiezen

Nadat het juiste materiaal is geïdentificeerd, is de volgende taak hoe de juiste antioxidanten te selecteren. Antioxidanten zijn belangrijk bij het uitstellen van het verouderingsproces, omdat ze direct op vrije radicalen inwerken om ze te neutraliseren of hun activiteit te remmen. Antioxidanten worden verder gecategoriseerd in primair en secundair, die operationeel worden aangeduid als radicalenvangers en hydroperoxide-ontbinders.

Primaire antioxidanten: Deze antioxidanten voeren een opwarmende activiteit uit zoals gehinderde fenolen en aromatische aminen. Ze jagen op chelerende overgangsmetalen en optimaliseren het zuurstofverbruik in de beginfasen. Enkele voorbeelden zijn gebutyleerd hydroxytolueen (BHT) en difenylamine en enkele gehinderde aminen HALS zoals gehinderde amine lichtstabilisatoren.

Secundaire antioxidanten: Fosfiet en thioetheresters zijn dergelijke typen verbindingen die hydroperoxiden onderdrukken in niet-radicale splitsingen, waardoor de voorwaartse stappen van het oxidatieve ketenmechanisme worden vermeden. Een veelgebruikte secundaire antioxidant is tris (2,4-di-tert-butylfenyl)fosfiet, op de markt gebracht als Irgafos 168 en distearylthiodipropionaat.

Stap 3: Optimaliseren van formulering en verwerking

Na het identificeren van de meest efficiënte antioxidanten, is de volgende kritieke taak het optimaliseren van de formulering en de verwerkingsparameters. Dit omvat het vinden van het juiste aantal antioxidanten dat nodig is, evenals de beste parameters voor de polymeerdispersie van de antioxidanten. Te veel of te weinig antioxidanten laden kan ook optimale prestaties verhinderen bij het vernietigen van het fysieke gedrag van het materiaal of het falen om efficiënte bescherming te bieden.

Andere verwerkingsparameters zoals temperatuur, extrusiesnelheid en mengtijd zijn ook van groot belang voor de effectiviteit van de antioxidanten. Te hoge verwerkingstemperaturen kunnen leiden tot desintegratie van de antioxidanten voordat ze worden gebruikt, terwijl onvoldoende mengen kan leiden tot onjuiste verspreiding van de antioxidanten, wat leidt tot zwakke punten die vatbaarder zijn voor veroudering.

Aanbevelingen voor specifieke toepassingen

Elke toepassing vereist een specifieke aanpak wat betreft de geleverde antioxidant. Verpakkingsmaterialen die bijvoorbeeld aan zonlicht worden blootgesteld, moeten naast antioxidanten ook worden voorzien van UV-stabilisatoren. Gezien de hierboven genoemde parameters kunnen auto-onderdelen ook interne antioxidanten met een hoog smeltpunt gebruiken, samen met secundaire stabilisatoren.

Van dunne films en vezels wordt verwacht dat ze meer dispersieve laagmoleculaire massa-antioxidanten bevatten, terwijl dikke en stijvere kunststoffen plug-in-antioxidanten met een hoge moleculaire massa moeten bevatten voor langdurige beschermende effecten. HALS zijn verreweg de beste optie voor buitengebruik, omdat ze niet afbreken onder UV-licht.

Conclusie

Het omgaan met het plasticprobleem vanuit het verouderingsaspect is complex van aard en vereist een strategische aanpak. Door de drie stappen van screening en selectie van de materialen, het selecteren van de juiste antioxidanten voor de materialen en het optimaliseren van de materialen in formulering en verwerking te volgen, kunnen de levensduur en prestaties van plasticproducten aanzienlijk worden verbeterd door de fabrikanten. De beste antioxidanten voor plastics die geschikt zijn voor specifieke toepassingen, worden op zo'n manier gekozen dat de plastics hun functies kunnen uitvoeren en vervullen en hun uiterlijk behouden, zelfs onder extreme gebruiksomstandigheden.