Tre steg för att lösa plaståldringsproblem: Rekommendationer för de bästa antioxidanterna Sverige

Plast är en viktig komponent i nästan varje sfär av mänsklig aktivitet från skönhetsprodukter till fordons- och flygkomponenter. Ändå är åldrande av plastmaterial eller försämring av olika miljöfenomen över tid ett stort problem. Den här artikeln ger tre huvudorsaker och lösningar på plaståldringsproblemen och föreslår de bästa tillgängliga antioxidanterna för att förhindra sådana problem.

Förstå plaståldring

Åldrande av plast sker oftast genom exponering för miljöfaktorer som UV-ljus, syre och värme. Dessa faktorer med tiden gör materialet missfärgat, sprött och det sker en gravitationsförlust av de flesta mekaniska egenskaper. Fria radikaler fungerar som anstiftare av nedbrytningsprocesserna. Dessa fria radikaler verkar på strukturen hos polymermolekylerna, vilket leder till en rad skadliga händelser. För att kunna inrikta sig på plaståldring på ett skickligare sätt är det viktigt att känna till mekanismerna och även de potentiella målen.

Steg 1: Inledande screening och materialval

Det allra första steget för att lösa problemen med plaståldring är att göra en specifik screening av de material som ska användas. Miljöfaktorer har olika effekter på olika polymerer. Ta till exempel, medan de flesta polyeten är benägna att UV-nedbrytas ganska mycket, polykarbonater är mer härdiga men kan fortfarande utsättas för fotooxidativ försämring. Materialvalet bör anpassas till den aktuella applikationen och de förväntade miljöförhållandena under vilka plasten kommer att användas.

Screening bör inkludera accelererade åldringstester, som är tester som försöker förutsäga materialets prestanda under en kort tidsperiod under en längre tids användning i en naturlig miljö. Denna information är användbar i ett urval av polymerer för att passa den önskade applikationen eftersom den ger värdefull information om materialbeteende under olika stressfaktorer. Och dessa kan hjälpa till att göra en bättre bedömning av antalet antioxidanter och andra stabilisatorer som ska införlivas.

Steg 2: Välj rätt antioxidanter

Efter att ha identifierat rätt material är nästa uppgift hur man väljer rätt antioxidanter. Antioxidanter är viktiga för att skjuta upp åldringsprocessen eftersom de verkar direkt på fria radikaler för att neutralisera dem eller hämma deras aktivitet. Antioxidanter kategoriseras vidare i primära och sekundära som operativt kallas radikalfångare och hydroperoxidnedbrytare.

Primära antioxidanter: Dessa antioxidanter utför uppvärmningsaktivitet såsom hindrade fenoler och aromatiska aminer. De jagar kelatbildande övergångsmetaller för att optimera syreförbrukningen i de inledande faserna. Några exempel är butylerad hydroxitoluen (BHT) och difenylamin och några hindrade aminer HALS såsom Hindered Amine Light Stabilizers.

Sekundära antioxidanter: Fosfit- och tioeterestrar är sådana typer av föreningar som undertrycker hydroperoxider till icke-radikala klyvningar och undviker de framåtgående stegen i den oxidativa kedjemekanismen. En vanlig sekundär antioxidant som används är tris (2,4-di-tert-butylfenyl) fosfit, märkt som Irgafos 168 och distearyl thiodipropionate.

Steg 3: Optimera formulering och bearbetning

Efter att ha identifierat de mest effektiva antioxidanterna är nästa kritiska uppgift att optimera formuleringen och bearbetningsparametrarna. Detta innebär att ta reda på det tillräckliga antalet antioxidanter som krävs samt de bästa parametrarna för polymerdispergeringen av antioxidanterna. Antingen att ladda för mycket eller för lite av antioxidanterna kan också förhindra optimal prestanda i antingen förstörelse av materialets fysiska beteenden eller misslyckande med att lyckas ge effektivt skydd.

Andra bearbetningsparametrar som temperatur, extruderingshastighet och blandningstid har också stor betydelse för antioxidanternas effektivitet. Överdrivna bearbetningstemperaturer kan leda till att antioxidanterna sönderfaller innan de används, medan otillräcklig blandning kan leda till felaktig spridning av antioxidanterna, vilket leder till svaga punkter som är mer benägna att åldras.

Rekommendationer för specifika tillämpningar

Varje applikation kräver ett specifikt tillvägagångssätt när det gäller den tillhandahållna antioxidanten. Till exempel bör förpackningsmaterial som utsätts för solljus förses med UV-stabilisatorer utöver antioxidanter. Med tanke på parametrarna som nämns ovan kan bildelar också använda interna antioxidanter med hög smältpunkt tillsammans med sekundära stabilisatorer.

Tunna filmer och fibrer förväntas ha mer dispersiva antioxidanter med låg molekylvikt medan tjocka och styvare plaster förväntas ha insticksantioxidanter med hög molekylmassa för långsiktiga skyddseffekter. HALS är lätt det bästa alternativet för utomhusbruk eftersom de inte bryts ned under UV-ljus.

Slutsats

Att hantera plastproblemet ur åldringsaspekten är komplex till sin natur och kräver ett strategiskt förhållningssätt. Genom att följa de tre stegen screening och val av materialen, välja rätt antioxidanter för materialen och optimera materialen i formulering och bearbetning, kan plastprodukternas livslängd och prestanda förbättras avsevärt av tillverkarna. De bästa antioxidanterna för plaster som är lämpade för speciella applikationer väljs på ett sådant sätt att plasterna kan utföra och tjäna sina funktioner och behålla sitt utseende även under extrema användningsförhållanden.