Upotreba plastičnih antioksidansa jedan je od učinkovitih načina da se odgodi degradacija ili termooksidativno starenje plastičnih smola i proizvoda. Antioksidansi opće namjene ili antioksidansi visokih performansi ponekad teško ispunjavaju zahtjeve obrade i upotrebe na visokim temperaturama, a ponekad nisu isplativi. Odabir isplativih antioksidansa zahtijeva sveobuhvatno razmatranje molekularne strukture plastične smole, procesa polimerizacije, uslova obrade i upotrebe proizvoda.
Tokom sinteze i naknadne obrade plastičnih smola, kao i prerade i upotrebe plastičnih proizvoda, usled faktora kao što su toplota i kiseonik, plastični polimeri će se razgraditi u različitom stepenu, što direktno utiče na fizička svojstva, mehanička svojstva, i izgled smola i proizvoda. Negativni efekti na boju, funkciju itd. Upotreba antioksidansa je jedan od efikasnih načina da se odgodi degradacija ili termooksidativno starenje smola i proizvoda. Raznolikost primjene i dodana količina antioksidansa uglavnom su određeni molekularnom strukturom plastične smole, procesom polimerizacije, uvjetima obrade i upotrebom proizvoda.
1. Funkcije i vrste antioksidansa
Zbog različitih molekularnih struktura plastičnih smola, ili iste molekularne strukture zbog različitih procesa polimerizacije, tehnika obrade, okruženja i uslova upotrebe, brzina reakcije termalne oksidacije i otpornost na termičku oksidaciju plastičnih smola su vrlo različite.
Antioksidansi se dodaju plastičnim smolama kako bi učinkovito inhibirali ili smanjili brzinu termičke oksidacijske reakcije plastičnih makromolekula, odgodili proces termičke i kisikove degradacije plastičnih smola, značajno poboljšali otpornost na toplinu plastičnih smola, produžili vijek trajanja plastičnih proizvoda i poboljšali upotreba plastičnih proizvoda. vrijedni plastični aditivi.
Antioksidansi su najčešće korišteni aditivi u plastici. Prvo, antioksidansi se koriste u različitim fazama plastične polimerizacije, granulacije, skladištenja, obrade, upotrebe i recikliranja. Drugo, među raznim vrstama plastičnih materijala s različitim molekularnim strukturama koji su se danas pojavili u svijetu, kao što su polietilen, polipropilen, stirenski polimeri, inženjerske plastike, specijalne plastike i drugi materijali, većina vrsta plastičnih materijala koji koriste antioksidanse su .
Uobičajeni plastični antioksidansi su općenito podijeljeni u pet kategorija prema molekularnoj strukturi i mehanizmu djelovanja: otežani fenoli, fosfiti, tiosi, kompoziti i otežani amini (HALS).
Ometani fenolni antioksidansi su glavni antioksidansi plastičnih materijala, a njihova glavna funkcija je reagirati s oksidativnim radikalima R‧ i ROO‧ nastalim oksidacijom u plastičnim materijalima kako bi se prekinuo rast aktivnih lanaca. Ometani fenolni antioksidansi se prema molekularnoj strukturi dijele na monofenol, bisfenol, polifenol, azot heterociklički polifenol i druge varijante.
Fosfitni antioksidansi i antioksidansi koji sadrže sumpor su oba pomoćni antioksidansi. Glavni mehanizam djelovanja je razlaganje visoko aktivnih hidroperoksida u plastici u molekule niske aktivnosti. Domaća proizvodnja i potrošnja fosfitnih antioksidanata čini oko 30 posto ukupne domaće proizvodnje i potrošnje antioksidanata. Antioksidansi koji sadrže sumpor proizvedeni u Kini mogu se podijeliti u tri kategorije prema molekularnoj strukturi: tioesterski antioksidansi, tiobisfenolni antioksidansi i tioeter fenoli.
Različiti tipovi primarnih i sekundarnih antioksidanata, ili isti tip antioksidansa s različitim molekularnim strukturama, imaju različite funkcije i efekte primjene, svaki sa svojim snagama i slabostima.
Kompozitni antioksidans se sastoji od dva ili više antioksidansa različitih tipova ili različitih varijanti iste vrste. Može učiti jedno od drugog u plastičnim materijalima i pokazati sinergijski učinak. Termooksidativni efekat starenja. Sinergistički učinak znači da kada se dva ili više aditiva koriste u kombinaciji, učinak primjene je veći od zbroja učinaka svakog pojedinačnog aditiva koji se koristi, odnosno 1 plus 1﹥2.
Stabilizatori spriječenih amina su klasa organskih aminskih spojeva sa steričkim efektom smetnje, koji imaju četiri sinergističke stabilizacijske funkcije razgradnje hidroperoksida, gašenja kisika u pobuđenom stanju, hvatanja slobodnih radikala i samog recikliranja. Relativno visoke molekularne težine ometani amini su visoko efikasni i dugotrajni antioksidansi, kao i efikasni stabilizatori svjetlosti. Većina otežanih amina je zasnovana na 2,2,6,6-tetrametil-4-piperidinil grupi.
2. Izbor plastičnih antioksidansa
Za vrijeme polimerizacije plastičnih smola, naknadne obrade ili prerade plastičnih proizvoda potrebno je osigurati dovoljno topline. Toplina je jedan od glavnih razloga za degradaciju smole. Upotreba antioksidansa u polimerizaciji smole ili naknadnoj obradi postepeno je prepoznata od strane industrije.
Razgradnja PVC smole je praćena cijelim procesom polimerizacije smole. Općenito, koriste se ometani fenolni antioksidansi kao što su 246, 1076, 245, fosfitni antioksidansi kao što je PKY-618 i cink masne kiseline, epoksidirano sojino ulje, JC-ZH21, itd. formiraju stabilan sistem. Među njima, JC-ZH21 je nova vrsta azotnog heterocikličkog jedinjenja sa malom količinom dodavanja, koja može uhvatiti slobodne radikale, ima dobar stabilizacijski efekat i isplativa je.
U procesu polimerizacije ABS, SBS, PS, POM i drugih smola koriste se antioksidansi ili kombinovani sistemi termalne stabilizacije, kao što su tioesterski antioksidansi DLTP, DSTP, antioksidansi fosfitnog estera PKY-136, itd.
Metil metakrilat PMMA (poznatiji kao pleksiglas) ima karakteristike hemijske stabilnosti, dobre performanse obrade i odlična optička svojstva. U kasnijoj fazi sinteze PMMA, tretman visokom temperaturom se općenito izvodi kako bi se uklonila hlapljiva jedinjenja u smoli. Kada temperatura u procesu visokotemperaturnog tretmana dostigne 220 stepeni ili više, krajnje grupe nezasićenih PMMA molekularnih lanaca formiranih disproporcionalizacijom lančanih radikala počinju da razbijaju veze, PMMA polimer počinje da se razgrađuje, mehanička svojstva i transparentnost se smanjuju , a boja smole se pogoršava.
Dodavanje antioksidansa u procesu post-tretmana PMMA može efikasno poboljšati termooksidativnu stabilnost PMMA. Uloga antioksidansa je da povećaju početnu temperaturu razgradnje i maksimalnu temperaturu brzine razgradnje PMMA. Ometani fenolni antioksidansi mogu istovremeno povećati početnu temperaturu razgradnje i temperaturu maksimalne brzine razgradnje PMMA. Fosfitni antioksidansi mogu samo povećati početnu temperaturu razgradnje PMMA, ali ne mogu povećati maksimalnu temperaturu brzine razgradnje PMMA.
Polietilensko vlakno ultra visoke molekularne težine (poznato i kao polietilensko vlakno visokih performansi, UHMWPE) ima karakteristike visoke čvrstoće, visokog modula, niske specifične težine, jake otpornosti na svjetlost i visoke otpornosti na habanje, kao i otpornosti na vodu, otpornost na vlagu, otpornost na morsku vodu i plijesan. Otpornost na zamor i dug vek savijanja čine ga komercijalizovanim vlaknom visokih performansi sa najvećom specifičnom snagom na svetu.
Temperatura proizvodnje polietilenskih vlakana ultra visoke molekularne težine je oko 190 stepeni, što se ne smatra visokom temperaturom. Međutim, zbog visokog viskoziteta taline, vrijeme zadržavanja u ekstruderu je oko 10 minuta, a vrijeme zagrijavanja je dugo. Kada domaća preduzeća koriste uobičajene antioksidativne sisteme za proizvodnju, termička degradacija smole je ozbiljna, molekularna težina se smanjuje sa 4 miliona na manje od 3 miliona, a snaga svile je 15-20 posto manja od uvozna svila, a izgled je požuteo. Nakon upotrebe specijalnog antioksidansa JC-211B sistema, molekularna težina se ne smanjuje značajno, čvrstoća svile dostiže nivo uvezene svile, a izgled je bijel i svijetao.
Prerada polipropilena, posebno proizvodnja polipropilenskih filamenata, zahteva izuzetno stroge procese ekstruzije, a temperatura obrade je viša od 200 stepeni. Polipropilenske vruće upakirane cementne vreće, vreće za asfalt itd. moraju se koristiti neko vrijeme na temperaturi od oko 60 stepeni; temperatura površine plastičnih tkanih vreća koje se koriste na otvorenom ljeti može doseći 70 stepeni pod sunčevom svjetlošću. Hongrun pigment: 3132 jarko crveni prah, svjetlo brzi crveni BBN, svjetlo brzi svijetlo crveni BBC, zlatno svijetlo crven C, svjetlo brz svijetlo crveni 2BP, Lisol magenta 4BP, Lisol Baohong BK, trajni crveni F3RK, trajni crveni F5RK, pigment crveni 122, Pigment crvena 254, organska srednje žuta, organski tartrazin, svjetlopostojana žuta G, trajna žuta 2G, trajna žuta HR, žuta pigment 81, žuta pigment 110, žuta pigment 139, žuta pigment 151, žuta žuta 180, trajna narandžasta G, svinja 64, Ftalocianin Blue BGS, Ftalocianin Green G, Pigment Violet 19, Permanent Violet RL i drugi organski pigmenti. Za obradu polipropilenskih plastičnih vrećica i zahtjeve za korištenje otpornom na toplinu, visokoefikasni i specijalni kompozitni antioksidans JC-1225 može obezbijediti dobru obradu i stabilnost upotrebe. U tabeli 1 prikazana je promjena indeksa taljenja polipropilena sa različitim antioksidansima. Efekat antioksidansa JC-1225 je bolji od opšteg antioksidansa 225.
Dodavanje masterbatcha smoli za proizvodnju svih vrsta plastičnih proizvoda je uobičajena metoda u industriji prerade plastike. Za proizvode koji se obrađuju i proizvode dodavanjem masterbatcha, noseća smola koja se koristi u proizvodnji masterbatcha će ponovo proći kroz termičku i mehaničku degradaciju kada se noseća smola ponovo zagrije tokom procesa proizvodnje plastičnih proizvoda, što zauzvrat pokreće i ubrzava upotreba proizvoda. toplota, kiseonik i fotostarenje. Stoga, iako udio noseće smole u matičnoj smoli u plastičnim proizvodima nije velik, problem ubrzanog starenja uzrokovanog sekundarnim ili većim zagrijavanjem, te utjecaj na performanse starenja plastičnih proizvoda, trebao bi uzrokovati stvaranje masterbatcha. pažnja proizvodnih preduzeća i preduzeća za preradu proizvoda.
U normalnim okolnostima, za proizvođače masterbatcha i preduzeća koja koriste neke sekundarne materijale ili reciklirane materijale za proizvodnju plastičnih proizvoda, kombinacija ometanih fenolnih i fosfitnih antioksidanata mora se koristiti za stabilizaciju sistema tokom obrade.
