Použitie plastových antioxidantov je jedným z účinných spôsobov, ako oddialiť degradáciu alebo termooxidačné starnutie plastových živíc a výrobkov. Antioxidanty na všeobecné použitie alebo vysokoúčinné antioxidanty niekedy ťažko spĺňajú požiadavky vysokoteplotného spracovania a použitia a niekedy nie sú nákladovo efektívne. Výber nákladovo efektívnych antioxidantov si vyžaduje komplexné zváženie molekulárnej štruktúry plastovej živice, procesu polymerizácie, podmienok spracovania a použitia produktu.
Počas syntézy a následného spracovania plastových živíc, ako aj pri spracovaní a používaní plastových výrobkov, vplyvom faktorov ako je teplo a kyslík, dochádza v rôznej miere k degradácii plastových polymérov, čo priamo ovplyvňuje fyzikálne vlastnosti, mechanické vlastnosti, atď. a vzhľad živíc a produktov. Negatívne účinky na farbu, funkciu atď. Použitie antioxidantov je jedným z účinných spôsobov, ako oddialiť degradáciu alebo termooxidačné starnutie živíc a produktov. Rozmanitosť použitia a pridané množstvo antioxidantov sú určené najmä molekulárnou štruktúrou plastovej živice, procesom polymerizácie, podmienkami spracovania a použitím produktu.
1. Funkcie a typy antioxidantov
V dôsledku rôznych molekulárnych štruktúr plastových živíc alebo rovnakej molekulárnej štruktúry v dôsledku rôznych polymerizačných procesov, techník spracovania, prostredia použitia a podmienok sú rýchlosť tepelnej oxidačnej reakcie a odolnosť plastových živíc voči tepelnej oxidácii veľmi rozdielne.
Antioxidanty sa pridávajú do plastových živíc, aby účinne inhibovali alebo znížili rýchlosť tepelnej oxidačnej reakcie plastových makromolekúl, oddialili proces tepelnej a kyslíkovej degradácie plastových živíc, výrazne zlepšili tepelnú odolnosť plastových živíc, predĺžili životnosť plastových výrobkov a zlepšili používanie plastových výrobkov. cenné plastové prísady.
Antioxidanty sú najpoužívanejšie prísady do plastov. Po prvé, antioxidanty sa používajú v rôznych štádiách polymerizácie plastov, granulácie, skladovania, spracovania, použitia a recyklácie. Po druhé, spomedzi rôznych typov plastových materiálov s rôznymi molekulárnymi štruktúrami, ktoré sa dnes objavili vo svete, ako sú polyetylén, polypropylén, styrénové polyméry, technické plasty, špeciálne plasty a iné materiály, väčšina typov plastových materiálov využívajúcich antioxidanty je .
Bežne používané plastové antioxidanty sú vo všeobecnosti rozdelené do piatich kategórií podľa molekulárnej štruktúry a mechanizmu účinku: bránené fenoly, fosfity, tioskupiny, kompozity a bránené amíny (HALS).
Bránené fenolové antioxidanty sú hlavnými antioxidantmi plastových materiálov a ich hlavnou funkciou je reagovať s oxidačnými radikálmi R‧ a ROO‧ generovanými oxidáciou v plastových materiáloch, aby sa prerušil rast aktívnych reťazcov. Bránené fenolové antioxidanty sa delia na monofenol, bisfenol, polyfenol, dusíkatý heterocyklický polyfenol a ďalšie odrody podľa molekulárnej štruktúry.
Fosfitové antioxidanty a antioxidanty obsahujúce síru sú oba pomocné antioxidanty. Hlavným mechanizmom účinku je rozklad vysoko aktívnych hydroperoxidov v plastoch na molekuly s nízkou aktivitou. Domáca výroba a spotreba fosfitových antioxidantov tvorí asi 30 percent z celkovej domácej produkcie a spotreby antioxidantov. Antioxidanty obsahujúce síru vyrábané v Číne možno rozdeliť do troch kategórií podľa molekulárnej štruktúry: tioesterové antioxidanty, tiobisfenolové antioxidanty a tioéterfenoly.
Rôzne typy primárnych a sekundárnych antioxidantov alebo rovnaký typ antioxidantov s rôznymi molekulárnymi štruktúrami majú rôzne funkcie a aplikačné účinky, pričom každý má svoje silné a slabé stránky.
Kompozitný antioxidant sa skladá z dvoch alebo viacerých antioxidantov rôznych typov alebo rôznych odrôd rovnakého typu. V plastových materiáloch sa môže jeden od druhého učiť a vykazuje synergický efekt. Termooxidačný efekt starnutia. Synergický účinok znamená, že pri použití dvoch alebo viacerých aditív v kombinácii je aplikačný efekt väčší ako súčet účinkov každého aditíva použitého samostatne, teda 1 plus 1﹥2.
Stabilizátory bránených amínov sú triedou organických amínových zlúčenín so stérickým brániacim účinkom, ktoré majú štyri synergické stabilizačné funkcie rozkladu hydroperoxidu, zhášanie excitovaného kyslíka, zachytávanie voľných radikálov a samotnú recykláciu. Bránené amíny s relatívne vysokou molekulovou hmotnosťou sú vysoko účinné a dlhotrvajúce antioxidanty, ako aj účinné svetelné stabilizátory. Väčšina bránených amínov je založená na 2,2,6,6-tetrametyl-4-piperidinylovej skupine.
2. Výber plastových antioxidantov
Počas polymerizácie plastových živíc, následného spracovania alebo spracovania plastových výrobkov je potrebné zabezpečiť dostatok tepla. Teplo je jedným z hlavných dôvodov degradácie živice. Priemysel postupne rozpoznal použitie antioxidantov pri polymerizácii alebo dodatočnom spracovaní živíc.
Degradáciu PVC živice sprevádza celý proces polymerizácie živice. Vo všeobecnosti sa používajú bránené fenolové antioxidanty, ako je 246, 1076, 245, fosfitové antioxidanty, ako je PKY-618, a mastná kyselina zinok, epoxidovaný sójový olej, JC-ZH21 atď. vytvoriť stabilný systém. Spomedzi nich je JC-ZH21 novým typom dusíkatej heterocyklickej zlúčeniny s nízkym prídavným množstvom, ktorá dokáže zachytávať voľné radikály, má dobrý stabilizačný účinok a je cenovo výhodná.
Polymerizačný proces ABS, SBS, PS, POM a iných živíc využíva antioxidanty alebo kombinované systémy tepelnej stabilizácie, ako sú tioesterové antioxidanty DLTP, DSTP, fosfitesterové antioxidanty PKY-136 atď.
Metylmetakrylát PMMA (bežne známy ako plexisklo) má vlastnosti chemickej stability, dobrý spracovateľský výkon a vynikajúce optické vlastnosti. V neskoršom štádiu syntézy PMMA sa vo všeobecnosti vykonáva spracovanie pri vysokej teplote, aby sa odstránili prchavé zlúčeniny v živici. Keď teplota v procese vysokoteplotnej úpravy dosiahne 220 stupňov alebo viac, koncové skupiny nenasýtených molekulových reťazcov PMMA, ktoré vznikli disproporcionáciou reťazových radikálov, začnú lámať väzby, polymér PMMA začne degradovať, mechanické vlastnosti a transparentnosť sa znížia. a farba živice sa zhoršuje.
Pridanie antioxidantov do procesu dodatočnej úpravy PMMA môže účinne zlepšiť termooxidačnú stabilitu PMMA. Úlohou antioxidantov je zvýšiť počiatočnú teplotu rozkladu a maximálnu teplotu rýchlosti rozkladu PMMA. Bránené fenolové antioxidanty môžu súčasne zvýšiť počiatočnú teplotu rozkladu a maximálnu teplotu rozkladu PMMA. Fosfitové antioxidanty môžu zvýšiť iba počiatočnú teplotu rozkladu PMMA, ale nemôžu zvýšiť maximálnu teplotu rýchlosti rozkladu PMMA.
Polyetylénové vlákno s ultra vysokou molekulovou hmotnosťou (tiež známe ako vysokovýkonné polyetylénové vlákno, UHMWPE) má vlastnosti vysokej pevnosti, vysokého modulu, nízkej špecifickej hmotnosti, silnej odolnosti voči svetlu a vysokej odolnosti proti opotrebeniu, ako aj odolnosti voči vode, vlhkosti, odolnosť proti morskej vode a odolnosť proti plesniam. Odolnosť voči únave a dlhá životnosť z neho robia komerčne využívané vysokovýkonné vlákno s najvyššou špecifickou pevnosťou na svete.
Výrobná teplota polyetylénového vlákna s ultra vysokou molekulovou hmotnosťou je asi 190 stupňov, čo sa nepovažuje za vysokú teplotu. Avšak kvôli vysokej viskozite taveniny je čas zotrvania v extrudéri asi 10 minút a čas zahrievania je dlhý. Keď domáce podniky používajú na výrobu bežné antioxidačné systémy, tepelná degradácia živice je závažná, molekulová hmotnosť sa zníži zo 4 miliónov na menej ako 3 milióny a pevnosť hodvábu je o 15-20 percent nižšia ako pevnosť hodvábu. dovezený hodváb a vzhľad je zažltnutý. Po použití špeciálneho antioxidačného systému JC-211B molekulová hmotnosť výrazne neklesá, sila hodvábu dosahuje úroveň dovážaného hodvábu a vzhľad je biely a žiarivý.
Spracovanie polypropylénu, najmä výroba polypropylénových vlákien, si vyžaduje mimoriadne prísne procesy vytláčania a teplota spracovania je vyššia ako 200 stupňov. Polypropylénové za horúca balené cementové vrecia, asfaltové vrecia atď. je potrebné používať po určitú dobu pri teplote asi 60 stupňov; povrchová teplota plastových tkaných vriec používaných v lete pod holým nebom môže pri slnečnom svetle dosiahnuť 70 stupňov. Pigment Hongrun: 3132 jasne červený prášok, svetlostály červený BBN, svetlostály jasne červený BBC, zlatý svetločervený C, svetlostály jasne červený 2BP, Lisol magenta 4BP, Lisol Baohong BK, permanentný červený F3RK, permanentný červený F5RK, Pigment Red 122, Pigment Red 254, organický stredne žltý, organický tartrazín, svetlostála žltá G, permanentná žltá 2G, permanentná žltá HR, pigmentová žltá 81, pigmentová žltá 110, pigmentová žltá 139, pigmentová žltá 151, pigmentová žltá žltá 180, permanentná oranžová G, pigmentová oranžová G 64, Ftalocyanine Blue BGS, Phthalocyanine Green G, Pigment Violet 19, Permanent Violet RL a iné organické pigmenty. Na spracovanie polypropylénových plastových tkaných vreciek a požiadavky na tepelne odolné použitie môže vysoko účinný a špeciálny kompozitný antioxidant JC-1225 poskytnúť dobrú stabilitu pri spracovaní a používaní. Tabuľka 1 ukazuje zmenu indexu toku taveniny polypropylénu s rôznymi antioxidantmi. Účinok antioxidantu JC-1225 je lepší ako účinok všeobecného antioxidantu 225.
Pridávanie predzmesi do živice na výrobu všetkých druhov plastových výrobkov je bežne používanou metódou v priemysle spracovania plastov. V prípade produktov, ktoré sa spracovávajú a vyrábajú pridaním predzmesi, nosná živica použitá pri výrobe predzmesi podstúpi opäť tepelnú degradáciu a mechanickú degradáciu, keď sa nosná živica znova zahreje počas výrobného procesu plastových výrobkov, čo následne spúšťa a urýchľuje proces používanie produktu. teplo, kyslík a fotostarnutie. Preto, hoci podiel nosnej živice v predzmesi v plastových výrobkoch nie je veľký, problém zrýchleného starnutia spôsobeného sekundárnym alebo väčším ohrevom a vplyv na starnutie plastových výrobkov by mal spôsobiť predzmes. pozornosť výrobných podnikov a podnikov na spracovanie produktov.
Za normálnych okolností sa pre výrobcov predzmesi a podniky, ktoré na výrobu plastových produktov používajú niektoré druhotné materiály alebo recyklované materiály, musí na stabilizáciu systému počas spracovania použiť kombinácia bránených fenolových a fosfitových antioxidantov.
