Três Passos para Resolver Problemas de Envelhecimento do Plástico: Recomendações para os Melhores Antioxidantes

Os plásticos são um componente vital de quase todas as esferas da atividade humana, desde produtos de beleza até componentes automotivos e aeroespaciais. No entanto, o envelhecimento dos materiais plásticos ou sua deterioração por diferentes fenômenos ambientais ao longo do tempo ainda é um grande problema. Este artigo apresenta três principais razões e soluções para os problemas de envelhecimento de plásticos e sugere os melhores antioxidantes disponíveis para prevenir esses tipos de questões.

Compreendendo o Envelhecimento de Plásticos

O envelhecimento do plástico ocorre principalmente por meio da exposição a fatores ambientais como luz UV, oxigênio e calor. Com o passar do tempo, esses fatores fazem com que o material desbote, fique frágil e haja uma perda significativa de suas propriedades mecânicas. Radicais livres atuam como instigadores dos processos de degradação. Esses radicais livres agem na estrutura das moléculas de polímero, levando a uma série de eventos prejudiciais. Para combater o envelhecimento do plástico de forma mais eficiente, é importante conhecer os mecanismos e também os potenciais alvos.

Passo 1: Triagem Inicial e Seleção de Material

O primeiro passo para resolver os problemas relacionados ao envelhecimento do plástico é realizar uma triagem específica dos materiais a serem utilizados. Fatores ambientais têm diferentes efeitos sobre diferentes polímeros. Por exemplo, enquanto a maioria dos polietilenos são suscetíveis à degradação por UV, os policarbonatos são mais resistentes, mas ainda podem sofrer deterioração fotooxidativa. A seleção do material deve ser adaptada à aplicação em questão e às condições ambientais esperadas nas quais o plástico será utilizado.

A triagem deve incluir testes de envelhecimento acelerado, que são testes que tentam prever em um curto período de tempo o desempenho de um material ao longo de um uso prolongado em um ambiente natural. Esta informação é útil na seleção de polímeros adequados para a aplicação desejada, pois fornece informações valiosas sobre o comportamento do material sob diferentes fatores de estresse. E esses testes podem ajudar a tomar melhores decisões sobre a quantidade de antioxidantes e outros estabilizadores a serem incorporados.

Passo 2: Escolhendo os Antioxidantes Certos

Após ter identificado o material certo, a próxima tarefa é como selecionar os antioxidantes adequados. Os antioxidantes são importantes no adiamento do processo de envelhecimento, pois atuam diretamente sobre os radicais livres para neutralizá-los ou inibir sua atividade. Os antioxidantes são ainda categorizados em primários e secundários, que operativamente são referidos como capturadores de radicais e decompositores de hidroperóxidos.

Antioxidantes Primários: Estes antioxidantes realizam atividades de aquecimento, como fenóis obstruídos e aminas aromáticas. Eles caçam metais de transição quelantes, otimizando o consumo de oxigênio nas fases iniciais. Alguns exemplos são butilado hidroxitolueno (BHT) e diphenyl amine e algumas aminas obstruídas HALS, como Estabilizadores contra Luz de Amina Obstruída.

Antioxidantes Secundários: Fosfitos e ésteres tiometílicos são tipos de compostos que suprimem hidroperóxidos em clivagens não radicais, evitando as etapas iniciais do mecanismo em cadeia oxidativo. Um antioxidante secundário comum usado é tris (2,4-di-tert-butilfenil) fosfite, comercializado como Irgafos 168 e distearil tiopropionato.

Passo 3: Otimização da Formulação e 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 antioxidantes em excesso ou em quantidade insuficiente também pode impedir o desempenho ótimo, seja pela destruição dos comportamentos físicos do material ou pela falha em fornecer proteção eficiente.

Outros parâmetros de processamento, como temperatura, velocidade de extrusão e tempo de mistura, também são de grande importância para a eficácia dos antioxidantes. Temperaturas de processamento excessivas podem levar à desintegração dos antioxidantes antes de serem utilizados, enquanto misturas inadequadas podem resultar em uma dispersão imprópria dos antioxidantes, causando pontos fracos que são mais suscetíveis ao envelhecimento.

Recomendações para Aplicações Específicas

Cada aplicação requer uma abordagem específica em termos do antioxidante fornecido. Por exemplo, materiais de embalagem 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 junto com estabilizadores secundários.

Filmes e fibras finos são esperados para ter antioxidantes de baixa massa molecular mais dispersivos, enquanto plásticos grossos e mais rígidos devem ter antioxidantes de alta massa molecular do tipo 'plug-in' para efeitos protetores 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 sob o aspecto do envelhecimento é complexo por natureza e requer uma abordagem estratégica. Ao seguir os três passos de triagem e seleção dos materiais, escolha dos antioxidantes adequados para os materiais e otimização dos materiais na formulação e processamento, a vida e o desempenho dos produtos plásticos podem ser melhorados significativamente pelos fabricantes. Os melhores antioxidantes para plásticos, adequados para aplicações específicas, são escolhidos de forma que os plásticos consigam desempenhar suas funções e manter sua aparência, mesmo em condições extremas de uso.