Tri koraka za rešavanje problema starenja plastike: Preporuke za najbolje antioksidante

Plastika je ključan sastavni deo gotovo svake sfere ljudske aktivnosti, od kosmetičkih proizvoda do komponenti u automobilskoj i aerokosmičkoj industriji. Međutim, starenje plastinih materijala ili njihova deteroracija pod uticajem različitih okolišnih pojava tokom vremena — ostaje veliki problem. Ovaj članak daje tri glavna razloga i rešenja problema starenja plastike i predlaže najbolje raspoložive antioksidante za sprečavanje ovakvih problema.

Razumevanje starenja plastike

Starenje plastike, uglavnom nastaje kroz izloženost činiljacima okruženja kao što su UV zrak, kisik i toplina. Ti činiljaci sa vremenom uzrokuju promenu boje materijala, prašljavost i značajnu gublju većine mehaničkih osobina. Slobodni radikali deluju kao pobudnici procesa degradacije. Ovi slobodni radikali utiču na strukturu polimernih molekula, što dovodi do niza štetnih događaja. Kako bismo efikasnije pristupili starenju plastičnih materijala, važno je da poznajemo mehanizme tako i potencijalne mete.

Korak 1: Početno testiranje i izbor materijala

Prvi korak za rešavanje problema vezanih za starenje plastike jeste izvođenje specifičnog testiranja materijala koji će se koristiti. Environsmentalni činilci imaju različite uticaje na različite polimere. Na primer, iako su većina polie tilena podložna UV degradaciji, polikarbonati su otporniji, ali ipak mogu biti podložni fotooksidativnoj deteroraciji. Izbor materijala treba da bude prilagođen nameni upotrebe i očekivanim environsmentalnim uslovima u kojima će se plastika koristiti.

Testiranje treba da uključi ubrzane testove starenja, koji su testovi koji pokušavaju da predviđaju u kratkom periodu vremena performansu materijala tijekom dužeg perioda korišćenja u prirodnim uslovima. Ova informacija je korisna prilikom izbora polimerа za željenu primenu, jer daje cenu informacije o ponašanju materijala pod različitim stresorima. A ovi mogu pomoći u donošenju boljih odluka o količini antikiselinika i drugih stabilizatora koji treba uključiti.

Korak 2: Izbor odgovarajućih antikiselinika

Nakon što smo identifikovali odgovarajući materijal, sledeći zadatak je kako izabrati odgovarajuće antikiselinike. Antikiselinici su važni u odgođanju procesa starenja, jer direktno deluju na slobodne radikale kako bi ih neutralizovali ili inhibirali njihovu aktivnost. Antikiselinici se dalje kategorizuju u prve i druge, operativno poznate kao skupitelji radikala i dekompozitori hidroperoksa.

Primarni antioksidansi: Ovi antioksidansi obavljaju aktivnosti poput grejanja, kao što su ometeni fenoli i aromatični aminovi. Oni lovački prepoznaju prelazne metale optimizujući potrošnju kiseonika u početnim fazama. Neki primeri su butilirani hidroksitoluene (BHT) i diphenylamin i neki ometeni aminovi HALS kao što su Stabilizatori Svjetla Hemogenim Aminima.

Sekundarni antioksidansi: Fosfiti i tioeter esteri su takvi sastojci koji prigušavaju hidroperoksиде u neradikalnu razapinu izbjegavajući napredne korake u lančanoj mehanizmi oksidacije. Obično korišćeni sekundarni antioksidans je tris (2,4-di-terc-butilfenil) fosfit, brendiran kao Irgafos 168 i distearyl tiodipropionat.

Korak 3: Optimizacija formulacije i obrade

Nakon identifikacije najefikasnijih antoksidanata, sledeća ključna zadatak je optimizacija formulacije i parametara obrade. To uključuje određivanje odgovarajućeg broja potrebnih antoksidanata kao i najboljih parametara za disperziju polimera antoksidanata. Previše ili premalo antoksidanata takođe može sprečiti optimalno performanse, bilo zbog uništavanja fizičkih svojstava materijala ili zbog neuspeha u obezbeđivanju efikasne zaštite.

Ostali parametri obrade, kao što su temperatura, brzina ekstruzije i vreme mešanja, imaju veliku važnost za efikasnost antoksidanata. Previše visoke temperature tijekom obrade mogu dovesti do raspada antoksidanata prije nego što se koriste, dok nedovoljno mešanje može dovesti do nepravilne disperzije antoksidanata, što uzrokuje slabe tačke koje su osetljivije na starenje.

Preporuke za specifične primene

Svaka aplikacija zahteva poseban pristup u pogledu dobavljanja antikiseline. Na primer, materijali za ambalazu koji su izloženi sunčevim zracima trebalo bi da imaju UV stabilizatore osim antikiseline. U obziru na navedene parametre, delovi za automobilsku industriju mogu takođe koristiti interne antikiseline sa visokom tačkom taljenja uz srednje stabilizatore.

Očekuje se da tanke filmove i vlakna imaju više disperzivnih antikiselina niske molekularne mase, dok deblje i čvršće plastike pretpostavljeno imaju antikiseline visoke molekularne mase za dugoročne zaštitne efekte. HALS su lako najbolji izbor za vanjsku upotrebu jer se ne razlagaju pod uticajem UV zraka.

Закључак

Borba sa problemom plastike s aspekta starenja je složena po prirodi i zahteva strategijski pristup. Pridržavajući se tri koraka: preslikavanja i izbora materijala, izbora odgovarajućih antioksidanta za materijale i optimizacije materijala u formulaciji i obradi, proizvođači mogu znatno poboljšati životnu dobu i performanse plastičnih proizvoda. Najbolji antioksidanti za plastične materijale koji su prilagođeni određenim primenama biraju se tako da plastični materijali mogu da obavljaju svoje funkcije, zadržavaju izgled i služe u ekstremnim uslovima korišćenja.