השימוש בנוגדי חמצון פלסטיים הוא אחת הדרכים היעילות לעכב את הפירוק או ההזדקנות התרמו-חמצנית של שרפים ומוצרים מפלסטיק. נוגדי חמצון למטרות כלליות או נוגדי חמצון בעלי ביצועים גבוהים, לפעמים קשה לעמוד בדרישות של עיבוד ושימוש בטמפרטורה גבוהה, ולפעמים הם אינם חסכוניים. בחירת נוגדי חמצון חסכוניים דורשת התייחסות מקיפה של המבנה המולקולרי של השרף הפלסטי, תהליך הפילמור, תנאי העיבוד והשימוש במוצר.
במהלך הסינתזה והפוסט-עיבוד של שרפים פלסטיים, כמו גם עיבוד ושימוש במוצרי פלסטיק, עקב גורמים כמו חום וחמצן, פולימרים פלסטיים יתפרקו בדרגות שונות, מה שמשפיע ישירות על התכונות הפיזיקליות, התכונות המכניות, ומראה שרפים ומוצרים. השפעות שליליות על צבע, תפקוד וכו'. השימוש בנוגדי חמצון הוא אחת הדרכים היעילות לעכב את הפירוק או ההזדקנות התרמו-חמצנית של שרפים ומוצרים. מגוון היישום וכמות התוספת של נוגדי חמצון נקבעים בעיקר על ידי המבנה המולקולרי של השרף הפלסטי, תהליך הפילמור, תנאי העיבוד והשימוש במוצר.
1. פונקציות וסוגים של נוגדי חמצון
בשל מבנים מולקולריים שונים של שרפים פלסטיים, או אותו מבנה מולקולרי בשל תהליכי פילמור שונים, טכניקות עיבוד, סביבות ותנאי שימוש, מהירות התגובה של החמצון התרמי ועמידות החמצון התרמי של שרפי פלסטיק שונים מאוד.
נוגדי חמצון מתווספים לשרף פלסטיק כדי לעכב או להפחית ביעילות את קצב תגובת החמצון התרמי של מקרומולקולות פלסטיק, לעכב את תהליך הפירוק התרמי והחמצן של שרפים פלסטיים, לשפר משמעותית את עמידות החום של שרפי פלסטיק, להאריך את חיי השירות של מוצרי פלסטיק ולשפר השימוש במוצרי פלסטיק. תוספי פלסטיק יקרי ערך.
נוגדי חמצון הם התוספים הנפוצים ביותר בפלסטיק. ראשית, נוגדי חמצון משמשים בשלבים שונים של פילמור פלסטי, גרגירה, אחסון, עיבוד, שימוש ומיחזור. שנית, מבין סוגי החומרים הפלסטיים השונים בעלי מבנים מולקולריים שונים שהופיעו בעולם כיום, כגון פוליאתילן, פוליפרופילן, פולימרי סטירן, פלסטיקה הנדסית, פלסטיק מיוחד וחומרים נוספים, רוב סוגי החומרים הפלסטיים המשתמשים בנוגדי חמצון הם .
נוגדי חמצון פלסטיים הנפוצים מחולקים בדרך כלל לחמש קטגוריות לפי המבנה המולקולרי ומנגנון הפעולה: פנולים מעוכבים, פוספיטים, תיוס, חומרים מרוכבים ואמינים מעוכבים (HALS).
נוגדי חמצון פנולים מופרעים הם נוגדי החמצון העיקריים של חומרים פלסטיים, ותפקידם העיקרי הוא להגיב עם הרדיקלים החמצוניים R‧ ו-ROO‧ הנוצרים על ידי חמצון בחומרים פלסטיים כדי להפריע לצמיחת שרשראות פעילות. נוגדי חמצון פנולים מופרעים מחולקים למונופנול, ביספנול, פוליפנול, פוליפנול הטרוציקלי חנקן וזנים נוספים בהתאם למבנה המולקולרי.
נוגדי חמצון של פוספיט ונוגדי חמצון המכילים גופרית הם שניהם נוגדי חמצון עזר. מנגנון הפעולה העיקרי הוא פירוק הידרופרוקסידים פעילים מאוד בפלסטיק למולקולות בעלות פעילות נמוכה. הייצור והצריכה המקומית של נוגדי חמצון פוספיטים מהווים כ-30 אחוז מסך הייצור והצריכה המקומית של נוגדי חמצון. נוגדי חמצון המכילים גופרית המיוצרים בסין ניתנים לחלוקה לשלוש קטגוריות על פי המבנה המולקולרי: נוגדי חמצון תיואסטרים, נוגדי חמצון תיוביפנולים ופנולים תיואתר.
לסוגים שונים של נוגדי חמצון ראשוניים ומשניים, או אותו סוג של נוגדי חמצון בעלי מבנים מולקולריים שונים, יש פונקציות והשפעות יישום שונות, כל אחד עם חוזקות וחולשות משלו.
נוגד החמצון המרוכב מורכב משני נוגדי חמצון או יותר מסוגים שונים או זנים שונים מאותו סוג. זה יכול ללמוד אחד מהשני בחומרים פלסטיים ולהראות אפקט סינרגטי. אפקט הזדקנות תרמו-חמצוני. אפקט סינרגטי פירושו שכאשר משתמשים בשני תוספים או יותר בשילוב, השפעת היישום גדולה מסכום ההשפעות של כל תוסף בשימוש לבד, כלומר 1 ועוד 1﹥2.
מייצבי אמינים מונעים הם מחלקה של תרכובות אמינים אורגניות עם אפקט מכשול סטרי, שיש להן ארבע פונקציות מייצבות סינרגטיות של פירוק הידרופרוקסיד, כיבוי חמצן במצב נרגש, לכידת רדיקלים חופשיים ומיחזור עצמו. אמינים עם משקל מולקולרי גבוה יחסית הם נוגדי חמצון יעילים ועמידים לאורך זמן, כמו גם מייצבי אור יעילים. רוב האמינים המעוכבים מבוססים על קבוצת 2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl.
2. מבחר נוגדי חמצון פלסטיים
יש לספק חום מספיק במהלך פילמור של שרפים פלסטיים, לאחר עיבוד או עיבוד של מוצרי פלסטיק. חום הוא אחת הסיבות העיקריות לפירוק שרף. השימוש בנוגדי חמצון בפילמור שרף או לאחר עיבוד הוכר בהדרגה על ידי התעשייה.
הפירוק של שרף PVC מלווה בכל התהליך של פילמור שרף. בדרך כלל, נעשה שימוש בנוגדי חמצון של פנול מופרע כגון 246, 1076, 245, נוגדי חמצון פוספיטים כגון PKY-618 ואבץ חומצת שומן, שמן סויה אפוקסיד, JC-ZH21 וכו'. ליצור מערכת יציבה. ביניהם, JC-ZH21 הוא סוג חדש של תרכובת הטרוציקלית חנקן עם כמות תוספת נמוכה, שיכולה ללכוד רדיקלים חופשיים, בעלת אפקט ייצוב טוב וחסכונית.
תהליך הפילמור של ABS, SBS, PS, POM ושרף אחרים משתמשים כולם בנוגדי חמצון או במערכות ייצוב תרמי משולבות, כגון נוגדי חמצון תיואסטרים DLTP, DSTP, נוגדי חמצון אסטר פוספיט PKY-136 וכו'.
מתיל מתאקרילט PMMA (הידוע בדרך כלל כפרספקס) הוא בעל מאפיינים של יציבות כימית, ביצועי עיבוד טובים ותכונות אופטיות מצוינות. בשלב מאוחר יותר של סינתזת PMMA, טיפול בטמפרטורה גבוהה מבוצע בדרך כלל כדי להסיר תרכובות נדיפות בשרף. כאשר הטמפרטורה בתהליך הטיפול בטמפרטורה גבוהה מגיעה ל-220 מעלות ומעלה, קבוצות הקצה של השרשראות המולקולריות הבלתי רוויות של PMMA הנוצרות על ידי חוסר פרופורציה של רדיקלי שרשרת מתחילות לשבור קשרים, פולימר PMMA מתחיל להתפרק, התכונות המכניות והשקיפות פוחתות. , וצבע השרף מתדרדר.
הוספת נוגדי חמצון בתהליך שלאחר הטיפול של PMMA יכולה לשפר ביעילות את היציבות התרמו-אוקסידטיבית של PMMA. תפקידם של נוגדי החמצון הוא להגביר את טמפרטורת הפירוק הראשונית ואת הטמפרטורה המקסימלית של קצב הפירוק של PMMA. נוגדי חמצון פנוליים מופרעים יכולים להעלות בו זמנית את טמפרטורת הפירוק הראשונית ואת טמפרטורת קצב הפירוק המקסימלי של PMMA. נוגדי חמצון של פוספיט יכולים רק להעלות את טמפרטורת הפירוק הראשונית של PMMA, אך אינם יכולים להעלות את הטמפרטורה המקסימלית של קצב הפירוק של PMMA.
לסיבי פוליאתילן בעל משקל מולקולרי גבוה במיוחד (הידוע גם כסיבי פוליאתילן בעל ביצועים גבוהים, UHMWPE) יש את המאפיינים של חוזק גבוה, מודולוס גבוה, משקל סגולי נמוך, עמידות לאור חזק ועמידות בפני שחיקה גבוהה, כמו גם עמידות בפני מים, עמידות לחות, עמידות למי ים ועמידות לטחב. עמידות בפני עייפות וחיי גמישות ארוכים הופכים אותו לסיב בעל הביצועים הגבוהים הממוסחרים עם החוזק הספציפי הגבוה ביותר בעולם.
טמפרטורת הייצור של סיבי פוליאתילן במשקל מולקולרי גבוה במיוחד היא כ-190 מעלות, שאינה נחשבת לטמפרטורה גבוהה. עם זאת, בשל צמיגות ההיתוך הגבוהה, זמן השהייה באקסטרודר הוא כ-10 דקות, וזמן החימום ארוך. כאשר ארגונים מקומיים משתמשים במערכות נוגדי חמצון נפוצות לייצור, הפירוק התרמי של השרף הוא חמור, המשקל המולקולרי מופחת מ-4 מיליון לפחות מ-3 מיליון, וחוזק המשי נמוך ב-15-20 אחוזים מזה של משי מיובא, והמראה מצהיב. לאחר שימוש במערכת נוגדת החמצון המיוחדת JC-211B, המשקל המולקולרי אינו יורד משמעותית, חוזק המשי מגיע לרמה של משי מיובא והמראה לבן ובהיר.
עיבוד פוליפרופילן, במיוחד ייצור חוטי פוליפרופילן, דורש תהליכי אקסטרוזיה קפדניים ביותר, וטמפרטורת העיבוד גבוהה מ-200 מעלות. יש להשתמש בשקיות צמנט ארוזה חמה מפוליפרופילן, שקיות אספלט וכו' למשך פרק זמן בטמפרטורה של כ-60 מעלות; טמפרטורת פני השטח של שקיות פלסטיק ארוגות באוויר הפתוח בקיץ יכולה להגיע ל-70 מעלות תחת אור השמש. פיגמנט הונגרון: אבקה אדומה בוהקת 3132, BBN אדום בהיר מהיר, BBC אדום בהיר בהיר, אדום בהיר זהוב C, אדום בהיר בהיר 2BP, Lisol magenta 4BP, Lisol Baohong BK, אדום קבוע F3RK, אדום קבוע F5RK, פיגמנט אדום 122, פיגמנט אדום 254, אורגני בינוני צהוב, טרטרזין אורגני, צהוב בהיר G, צהוב קבוע 2G, צהוב קבוע HR, פיגמנט צהוב 81, פיגמנט צהוב 110, פיגמנט צהוב 139, פיגמנט צהוב 151, פיגמנט צהוב צהוב 180, כתום קבוע G, פיגמנט 64, Phthalocyanine Blue BGS, Phthalocyanine Green G, Pigment Violet 19, Permanent Violet RL ופיגמנטים אורגניים אחרים. לעיבוד של שקיות פלסטיק ארוגות מפוליפרופילן והדרישות לשימוש עמיד בחום, נוגד החמצון המרוכב היעיל והמיוחד JC-1225 יכול לספק עיבוד ויציבות שימוש טובים. טבלה 1 מציגה את השינוי באינדקס ההיתוך של פוליפרופילן עם נוגדי חמצון שונים. ההשפעה של נוגד החמצון JC-1225 טובה יותר מזו של נוגד החמצון הכללי 225.
הוספת מאסטרבאץ' לשרף כדי לייצר כל מיני מוצרי פלסטיק הייתה שיטה נפוצה בתעשיית עיבוד הפלסטיק. עבור מוצרים המעובדים ומיוצרים על ידי הוספת מאסטראצ'ים, שרף הנשא המשמש לייצור מאסטראצ'ים יעבור פירוק תרמי ופירוק מכני שוב כאשר שרף הנשא יתחמם שוב במהלך תהליך הייצור של מוצרי פלסטיק, אשר בתורו מפעיל ומאיץ את שימוש במוצר. חום, חמצן והזדקנות צילום. לכן, למרות ששיעור השרף הנשא במוצרי הפלסטיק אינו גדול, בעיית ההזדקנות המואצת הנגרמת על ידי חימום משני או יותר, וההשפעה על ביצועי ההזדקנות של מוצרי הפלסטיק, אמורה לגרום למאסטר. תשומת לב של מפעלי ייצור ומפעלי עיבוד מוצרים.
בנסיבות רגילות, עבור יצרני אבאצ'ים וארגונים המשתמשים בחומרים משניים מסוימים או בחומרים ממוחזרים לייצור מוצרי פלסטיק, יש להשתמש בשילוב של נוגדי חמצון פנוליים ופוספיטים מעוכבים כדי לייצב את המערכת במהלך העיבוד.
