Três etapas para resolver os problemas de envelhecimento do plástico: recomendações para os melhores antioxidantes

Os plásticos são um componente vital de quase todas as esferas da atividade humana, de produtos de beleza a componentes automotivos e aeroespaciais. No entanto, o envelhecimento de materiais plásticos ou a deterioração por diferentes fenômenos ambientais ao longo do tempo — continua sendo um grande problema. Este artigo fornece três razões e soluções principais para os problemas de envelhecimento do plástico e sugere os melhores antioxidantes disponíveis para prevenir tais problemas.

Compreendendo o envelhecimento do plástico

O envelhecimento plástico ocorre principalmente por meio da exposição a fatores ambientais como luz UV, oxigênio e calor. Esses fatores, com o passar do tempo, tornam o material descolorido, quebradiço e há uma perda gravitacional da maioria das propriedades mecânicas. Os radicais livres agem como instigadores dos processos de degradação. Esses radicais livres agem na estrutura das moléculas do polímero, levando a uma série de eventos prejudiciais. Para atingir o envelhecimento plástico com mais habilidade, é importante conhecer os mecanismos e também os alvos potenciais.

Etapa 1: Triagem inicial e seleção de materiais

O primeiro passo para resolver os problemas relacionados ao envelhecimento do plástico é conduzir uma triagem específica dos materiais a serem utilizados. Fatores ambientais têm efeitos diferentes sobre diferentes polímeros. Tomemos como exemplo, enquanto a maioria dos polietilenos é propensa à degradação UV bastante, os policarbonatos são mais resistentes, mas ainda podem ser submetidos à deterioração foto oxidativa. A seleção do material deve ser adaptada à aplicação em questão e às condições ambientais esperadas nas quais o plástico será usado.

A triagem deve incluir testes de envelhecimento acelerado, que são testes que tentam prever, em um curto período de tempo, o desempenho do material em um período prolongado de uso em um ambiente natural. Essas informações são úteis em uma seleção de polímeros para atender à aplicação desejada, pois fornecem informações valiosas sobre o comportamento do material sob diferentes estressores. E isso pode ajudar a fazer um melhor julgamento sobre o número de antioxidantes e outros estabilizadores a serem incorporados.

Etapa 2: Escolhendo os antioxidantes certos

Tendo identificado o material certo, a próxima tarefa é como selecionar os antioxidantes certos. Os antioxidantes são importantes para adiar o processo de envelhecimento, pois trabalham diretamente nos radicais livres para neutralizá-los ou inibir sua atividade. Os antioxidantes são ainda categorizados em primários e secundários, que são chamados operacionalmente de eliminadores de radicais e decompositores de hidroperóxido.

Antioxidantes primários: Esses antioxidantes realizam atividade do tipo aquecimento, como fenóis impedidos e aminas aromáticas. Eles caçam metais de transição quelantes, otimizando o consumo de oxigênio nas fases iniciais. Alguns exemplos são butil-hidroxitolueno (BHT) e difenil-amina e algumas aminas impedidas HALS, como estabilizadores de luz de amina impedida.

Antioxidantes Secundários: Fosfito e ésteres de tioéter são tipos de compostos que suprimem hidroperóxidos em clivagens não radicais, evitando os passos para frente do mecanismo da cadeia oxidativa. Um antioxidante secundário comum usado é o tris (2,4-di-terc-butilfenil) fosfito, marcado como Irgafos 168 e distearil tiodipropionato.

Etapa 3: Otimização da formulação e do processamento

Após identificar os antioxidantes mais eficientes, a próxima tarefa crítica é otimizar a formulação e os parâmetros de processamento. Isso envolve descobrir o número adequado de antioxidantes necessários, bem como os melhores parâmetros para a dispersão do polímero dos antioxidantes. Carregar muito ou pouco dos antioxidantes também pode impedir o desempenho ideal na destruição dos comportamentos físicos do material ou na falha em fornecer proteção eficiente.

Outros parâmetros de processamento, como temperatura, velocidade de extrusão e tempo de mistura, também são de grande importância na eficácia dos antioxidantes. Temperaturas excessivas de processamento podem levar à desintegração dos antioxidantes antes de serem utilizados, enquanto a mistura inadequada pode levar à dispersão imprópria dos antioxidantes, levando a pontos fracos que são mais propensos ao envelhecimento.

Recomendações para aplicações específicas

Cada aplicação requer uma abordagem específica em termos do antioxidante fornecido. Por exemplo, materiais de embalagem que são expostos à luz solar devem ser equipados com estabilizadores UV, além de antioxidantes. Dados os parâmetros mencionados acima, peças automotivas também podem usar antioxidantes internos de alto ponto de fusão, juntamente com estabilizadores secundários.

Espera-se que filmes finos e fibras tenham antioxidantes de baixa massa molecular mais dispersivos, enquanto plásticos espessos e mais rígidos devem ter antioxidantes plug-in de alta massa molecular para efeitos de proteção de longo prazo. HALS são facilmente a melhor opção para uso externo, pois não se degradam sob luz UV.

Conclusão

Lidar com o problema do plástico do ponto de vista do envelhecimento é complexo em sua natureza e requer uma abordagem estratégica. Ao aderir às três etapas de triagem e seleção dos materiais, selecionar os antioxidantes certos para os materiais e otimizar os materiais na formulação e processamento, a vida e o desempenho dos produtos plásticos podem ser bastante aprimorados pelos fabricantes. Os melhores antioxidantes para plásticos adequados para aplicações específicas são escolhidos de tal forma que os plásticos sejam capazes de desempenhar e servir suas funções e reter sua aparência mesmo em condições extremas de uso.