Три шага к решению проблем старения пластика: рекомендации по выбору лучших антиоксидантов Россия

Пластики являются жизненно важным компонентом практически каждой сферы человеческой деятельности от косметических средств до автомобильных и аэрокосмических компонентов. Тем не менее, старение пластиковых материалов или ухудшение их свойств под воздействием различных экологических явлений с течением времени остается серьезной проблемой. В этой статье приводятся три основные причины и решения проблем старения пластика, а также предлагаются лучшие доступные антиоксиданты для предотвращения таких проблем.

Понимание старения пластика

Старение пластика, в основном, происходит под воздействием факторов окружающей среды, таких как ультрафиолетовый свет, кислород и тепло. Эти факторы с течением времени делают материал обесцвеченным, хрупким и происходит гравитационная потеря большинства механических свойств. Свободные радикалы действуют как инициаторы процессов деградации. Эти свободные радикалы воздействуют на структуру молекул полимера, что приводит к ряду пагубных событий. Чтобы более умело бороться со старением пластика, важно знать механизмы, а также потенциальные цели.

Шаг 1: Первичный отбор и выбор материала

Самым первым шагом к решению проблем, связанных со старением пластика, является проведение специального скрининга используемых материалов. Факторы окружающей среды по-разному влияют на различные полимеры. Возьмем, к примеру, хотя большинство полиэтиленов довольно сильно подвержены УФ-деградации, поликарбонаты более выносливы, но все равно могут подвергаться фотоокислительному разрушению. Выбор материала должен быть адаптирован к рассматриваемому применению и ожидаемым условиям окружающей среды, в которых будет использоваться пластик.

Скрининг должен включать ускоренные испытания на старение, которые являются испытаниями, которые пытаются предсказать в течение короткого периода времени поведение материала в течение длительного периода использования в естественной среде. Эта информация полезна при выборе полимеров для соответствия желаемому применению, поскольку она дает ценную информацию о поведении материала под воздействием различных стрессоров. И они могут помочь сделать более точную оценку количества антиоксидантов и других стабилизаторов, которые следует включить.

Шаг 2: Выбор правильных антиоксидантов

Определив правильный материал, следующая задача — как выбрать правильные антиоксиданты. Антиоксиданты важны для замедления процесса старения, поскольку они работают непосредственно со свободными радикалами, нейтрализуя их или подавляя их активность. Антиоксиданты далее подразделяются на первичные и вторичные, которые оперативно называются поглотителями радикалов и разрушителями гидроперекиси.

Первичные антиоксиданты: Эти антиоксиданты выполняют разогревающую активность, такую ​​как затрудненные фенолы и ароматические амины. Они охотятся за хелатирующими переходными металлами, оптимизируя потребление кислорода на начальных фазах. Некоторые примеры — бутилированный гидрокситолуол (BHT) и дифениламин, а также некоторые затрудненные амины HALS, такие как светостабилизаторы затрудненных аминов.

Вторичные антиоксиданты: Фосфиты и тиоэфирные эфиры — это такие типы соединений, которые подавляют гидропероксиды в нерадикальные расщепления, избегая прямых шагов окислительного цепного механизма. Распространенным вторичным антиоксидантом является трис (2,4-ди-трет-бутилфенил) фосфит, известный как Irgafos 168 и дистеарил тиодипропионат.

Шаг 3: Оптимизация рецептуры и обработки

После определения наиболее эффективных антиоксидантов следующей критической задачей является оптимизация рецептуры и параметров обработки. Это включает в себя определение необходимого количества антиоксидантов, а также наилучших параметров полимерной дисперсии антиоксидантов. Слишком большая или слишком маленькая загрузка антиоксидантов также может помешать оптимальной производительности либо в разрушении физических свойств материала, либо в неспособности обеспечить эффективную защиту.

Другие параметры обработки, такие как температура, скорость экструзии и время смешивания, также имеют большое значение для эффективности антиоксидантов. Чрезмерные температуры обработки могут привести к распаду антиоксидантов до их использования, в то время как недостаточное смешивание может привести к неправильному распределению антиоксидантов, что приведет к появлению слабых мест, которые более подвержены старению.

Рекомендации для конкретных применений

Каждое применение требует особого подхода с точки зрения предоставляемого антиоксиданта. Например, упаковочные материалы, которые подвергаются воздействию солнечного света, должны быть снабжены УФ-стабилизаторами в дополнение к антиоксидантам. Учитывая указанные выше параметры, автомобильные детали также могут использовать внутренние антиоксиданты с высокой температурой плавления вместе со вторичными стабилизаторами.

Тонкие пленки и волокна, как ожидается, будут иметь более дисперсные низкомолекулярные антиоксиданты, тогда как толстые и более жесткие пластики, как предполагается, будут иметь высокомолекулярные подключаемые антиоксиданты для долгосрочного защитного эффекта. HALS, несомненно, являются лучшим вариантом для использования на открытом воздухе, поскольку они не разрушаются под воздействием ультрафиолетового света.

Заключение

Решение проблемы старения пластика является сложным по своей природе и требует стратегического подхода. Придерживаясь трех этапов отбора и выбора материалов, выбора правильных антиоксидантов для материалов и оптимизации материалов при разработке и обработке, производители могут значительно улучшить срок службы и эксплуатационные характеристики пластиковых изделий. Лучшие антиоксиданты для пластика, подходящие для конкретных применений, выбираются таким образом, чтобы пластик мог выполнять и служить своим функциям и сохранять свой внешний вид даже в экстремальных условиях использования.