Tre steg för att lösa plaståldringproblem: Rekommendationer för de bästa antioxidanterna

Plast är en nödvändig komponent i nästan varje aspekt av människans verksamhet, från skönhetstillbehör till fordons- och rymdkomponenter. Trots detta är åldring av plastmaterial eller försämring påverkad av olika miljömässiga faktorer över tid fortfarande ett stort problem. Denna artikel ger tre huvudsakliga orsaker och lösningar på plaståldringproblem och föreslår de bästa antioxidanter som finns för att förhindra sådana problem.

Förstå plaståldring

Plaståldring sker främst genom exponering för miljöfaktorer som UV-ljus, syre och värme. Dessa faktorer gör med tiden att materialet blir färgändrat, sprött och det inträffar en kraftig förlust av de flesta mekaniska egenskaper. Fri radikaler agerar som utlösare för degraderingsprocesserna. Dessa fria radikaler verkar på strukturen av polymermolekyler, vilket leder till en serie skadliga händelser. För att kunna hantera plaståldring mer effektivt är det viktigt att förstå mekanismerna och också de potentiella målen.

Steg 1: Första skärningen och materialval

Den första steget för att lösa problemen kring plaståldring är att genomföra en specifik skärning av de material som ska användas. Miljömässiga faktorer har olika effekter på olika polymerer. Ta till exempel, medan de flesta polyetener är känsliga för UV-nedbrytning ganska mycket, är polycarbonat mer tåligt men kan fortfarande utsättas för fotooxidativ försämring. Materialval bör anpassas efter den tillämpning som frågan handlar om och de förväntade miljöförhållandena där plasten ska användas.

Skärning bör omfatta auktoriserade åldringstester, vilka är tester som försöker förutsäga över en kort period tid, prestandan på material över en utökad period av användning i en naturlig miljö. Denna information är användbar vid val av polymerer för att anpassa den önskade tillämpningen eftersom den ger värdefull information om materials beteende under olika stressorer. Och dessa kan hjälpa till att göra bättre bedömningar angående mängden antioxidanter och andra stabilisatorer som ska inkorporeras.

Steg 2: Välja rätt antioxidanter

När rätt material har identifierats är nästa uppgift hur man väljer rätt antioxidanter. Antioxidanter är viktiga för att försena åldringen eftersom de verkar direkt på fria radikaler för att neutralisera dem eller inhämta deras aktivitet. Antioxidanter delas också in i primära och sekundära, vilka operativt kallas radikalskyffare och hydroperoxidupplösare.

Primära antioxidanter: Dessa antioxidanter utför uppvärmningstypaktiviteter, såsom hinderade fenoler och aromatiskaaminer. De jager chelatmetaller för att optimera syreförbrukningen i de tidiga faserna. Några exempel är butylated hydroxytoluene (BHT) och diphenylamine och vissa hinderade amin HALS som Hindered Amine Light Stabilizers.

Sekundära antioxidanter: Fosfit och thioetherester är sådana typer av sammansättningar som undertrycker hydroperoxiderna till icke-radikala klyvningar, vilket undviker de främmande stegen i den oxidativa kedjamekanismen. En vanlig sekundär antioxidant som används är tris (2,4-di-tert-butylphenyl) fosfit, som kallas Irgafos 168 och distearyl thiodipropionate.

Steg 3: Optimering av formulering och bearbetning

När de mest effektiva antioxidanterna har identifierats är nästa viktiga uppgift att optimera formuleringen och bearbetningsparametrarna. Detta innebär att hitta rätt antal antioxidanter som krävs samt de bästa parametrarna för polymerdispersionen av antioxidanterna. Att använda antingen för mycket eller för lite antioxidanter kan också förhindra optimal prestanda, antingen genom att förstöra materialens fysiska egenskaper eller genom att misslyckas med att ge effektivt skydd.

Andra bearbetningsparametrar som temperatur, extrusionshastighet och blandningstid är också av stor vikt för antioxidanternas effektivitet. För höga bearbetningstemperaturer kan leda till att antioxidanterna förfaller innan de har kunnat användas, medans otillräcklig blandning kan leda till felaktig dispersion av antioxidanterna, vilket skapar svaga punkter som är mer benägna att åldras.

Rekommendationer för specifika tillämpningar

Varje tillämpning kräver en specifik ansats när det gäller den antioxiderare som ges. Till exempel bör förpackningsmaterial som utsätts för solsken utrustas med UV-stabilisatorer i tillägg till antioxidanter. Givet de ovan nämnda parametrarna kan bilkomponenter också använda interna antioxidanter med hög smältpunkt tillsammans med sekundära stabilisatorer.

Tunna filmer och fibrer förväntas ha mer dispersive antioxidanter med låg molekylär vikt, medan tjocka och mer stela plastmassor förväntas ha antioxidanter med hög molekylär vikt för långsiktig skyddseffekt. HALS är utan tvivel den bästa alternativet för utomhusanvändning eftersom de inte förfaller under UV-ljus.

Slutsats

Att hantera plastproblemet ur ett åldrandeperspektiv är komplext i sin natur och kräver en strategisk tillvägagångssätt. Genom att följa de tre stegen: skärning och val av material, val av rätt antioxidanter för materialen och optimering av materialen i formulering och bearbetning, kan tillverkarna förbättra livslängden och prestationen hos plastprodukter markant. De bästa antioxidanterna för plast som är lämpade för specifika tillämpningar väljs på så sätt att plasterna kan utföra sina funktioner och behålla sitt utseende även under extremt användningsvillkor.