Tri kroky na vyriešenie problémov so starnutím plastov: Odporúčania pre najlepšie antioxidanty Slovensko

Plasty sú dôležitou súčasťou takmer každej oblasti ľudskej činnosti, od kozmetických výrobkov až po automobilové a letecké komponenty. Starnutie plastových materiálov alebo znehodnocovanie vplyvom rôznych environmentálnych javov v priebehu času zostáva hlavným problémom. Tento článok uvádza tri hlavné dôvody a riešenia problémov so starnutím plastov a navrhuje najlepšie dostupné antioxidanty na predchádzanie takýmto problémom.

Pochopenie plastického starnutia

K starnutiu plastov väčšinou dochádza vystavením environmentálnym faktorom, ako je UV svetlo, kyslík a teplo. Tieto faktory v priebehu času spôsobujú, že materiál stráca farbu, je krehký a dochádza k gravitačnej strate väčšiny mechanických vlastností. Voľné radikály pôsobia ako spúšťače degradačných procesov. Tieto voľné radikály pôsobia na štruktúru molekúl polyméru, čo vedie k sérii škodlivých udalostí. Aby sme mohli šikovnejšie zacieliť na starnutie plastov, je dôležité poznať mechanizmy a tiež potenciálne ciele.

Krok 1: Počiatočný skríning a výber materiálu

Úplne prvým krokom pri riešení problémov týkajúcich sa starnutia plastov je vykonať špecifické preverenie materiálov, ktoré sa majú použiť. Faktory prostredia majú rôzne účinky na rôzne polyméry. Vezmime si napríklad, zatiaľ čo väčšina polyetylénu je dosť náchylná na degradáciu UV žiarením, polykarbonáty sú odolnejšie, ale stále môžu podliehať fotooxidačnému poškodeniu. Výber materiálu by mal byť prispôsobený danej aplikácii a očakávaným podmienkam prostredia, v ktorých sa bude plast používať.

Skríning by mal zahŕňať testy zrýchleného starnutia, čo sú testy, ktoré sa pokúšajú predpovedať počas krátkeho časového obdobia výkonnosť materiálu počas dlhšieho obdobia používania v prírodnom prostredí. Tieto informácie sú užitočné pri výbere polymérov, ktoré vyhovujú požadovanej aplikácii, pretože poskytujú cenné informácie o správaní materiálu pri rôznych stresových faktoroch. A tieto môžu pomôcť lepšie posúdiť počet antioxidantov a iných stabilizátorov, ktoré sa majú zahrnúť.

Krok 2: Výber správnych antioxidantov

Po identifikácii správneho materiálu je ďalšou úlohou, ako vybrať správne antioxidanty. Antioxidanty sú dôležité pri odďaľovaní procesu starnutia, pretože pôsobia priamo na voľné radikály, aby ich neutralizovali alebo inhibovali ich aktivitu. Antioxidanty sa ďalej kategorizujú na primárne a sekundárne, ktoré sa operatívne označujú ako lapače radikálov a rozkladače peroxidu vodíka.

Primárne antioxidanty: Tieto antioxidanty vykonávajú aktivitu typu zahrievania, ako sú bránené fenoly a aromatické amíny. Lovia chelatačné prechodné kovy optimalizujúce spotrebu kyslíka v počiatočných fázach. Niektorými príkladmi sú butylovaný hydroxytoluén (BHT) a difenylamín a niektoré bránené amíny HALS, ako sú stabilizátory proti svetlu bránené amínom.

Sekundárne antioxidanty: Fosfitové a tioéterové estery sú také typy zlúčenín, ktoré potláčajú hydroperoxidy na neradikálové štiepenia, čím sa vyhýbajú dopredným krokom mechanizmu oxidačného reťazca. Bežne používaným sekundárnym antioxidantom je tris(2,4-di-terc-butylfenyl)fosfit, označený ako Irgafos 168 a distearyltiodipropionát.

Krok 3: Optimalizácia receptúry a spracovania

Po identifikácii najúčinnejších antioxidantov je ďalšou kritickou úlohou optimalizovať formuláciu a parametre spracovania. To zahŕňa zistenie dostatočného počtu potrebných antioxidantov, ako aj najlepších parametrov pre polymérnu disperziu antioxidantov. Príliš veľa alebo príliš málo antioxidantov môže tiež zabrániť optimálnemu výkonu buď pri deštrukcii fyzikálnych vlastností materiálu alebo pri neúspechu pri poskytovaní účinnej ochrany.

Ďalšie parametre spracovania, ako je teplota, rýchlosť extrúzie a čas miešania, majú tiež veľký význam pre účinnosť antioxidantov. Nadmerné teploty spracovania môžu viesť k rozpadu antioxidantov pred ich použitím, zatiaľ čo nedostatočné premiešanie môže viesť k nesprávnemu rozptýleniu antioxidantov, čo vedie k slabým miestam, ktoré sú náchylnejšie na starnutie.

Odporúčania pre špecifické aplikácie

Každá aplikácia si vyžaduje špecifický prístup z hľadiska poskytnutého antioxidantu. Napríklad obalové materiály, ktoré sú vystavené slnečnému žiareniu, by mali byť okrem antioxidantov vybavené aj UV stabilizátormi. Vzhľadom na vyššie uvedené parametre môžu automobilové diely využívať aj interné antioxidanty s vysokou teplotou topenia spolu so sekundárnymi stabilizátormi.

Očakáva sa, že tenké filmy a vlákna budú mať viac disperzných antioxidantov s nízkou molekulovou hmotnosťou, zatiaľ čo hrubé a pevnejšie plasty budú mať zásuvné antioxidanty s vysokou molekulovou hmotnosťou pre dlhodobé ochranné účinky. HALS sú jednoducho najlepšou voľbou pre vonkajšie použitie, pretože nedegradujú pod UV svetlom.

záver

Riešenie problému plastov z hľadiska starnutia je vo svojej podstate zložité a vyžaduje si strategický prístup. Dodržaním troch krokov skríningu a výberu materiálov, výberom správnych antioxidantov pre materiály a optimalizáciou materiálov vo formulácii a spracovaní môžu výrobcovia výrazne zvýšiť životnosť a výkon plastových výrobkov. Najlepšie antioxidanty pre plasty, ktoré sú vhodné pre konkrétne aplikácie, sa vyberajú tak, aby plasty boli schopné plniť a plniť svoje funkcie a zachovať si svoj vzhľad aj v extrémnych podmienkach používania.