Penggunaan antioksidan plastik adalah salah satu cara yang berkesan untuk melambatkan degradasi atau penuaan termo-oksidatif resin plastik dan produk. Antioksidan tujuan am atau antioksidan berprestasi tinggi kadangkala sukar untuk memenuhi keperluan pemprosesan dan penggunaan suhu tinggi, dan kadangkala ia tidak kos efektif. Pemilihan antioksida yang kos efektif memerlukan pertimbangan menyeluruh terhadap struktur molekul resin plastik, proses pempolimeran, keadaan pemprosesan dan penggunaan produk.
Semasa sintesis dan pasca pemprosesan resin plastik, serta pemprosesan dan penggunaan produk plastik, disebabkan oleh faktor-faktor seperti haba dan oksigen, polimer plastik akan terdegradasi kepada tahap yang berbeza-beza, yang secara langsung mempengaruhi sifat fizikal, sifat mekanikal, dan rupa resin dan produk. Kesan negatif pada warna, fungsi, dsb. Penggunaan antioksidan adalah salah satu cara berkesan untuk melambatkan degradasi atau penuaan termooksidatif resin dan produk. Kepelbagaian aplikasi dan jumlah penambahan antioksidan terutamanya ditentukan oleh struktur molekul resin plastik, proses pempolimeran, keadaan pemprosesan dan penggunaan produk.
1. Fungsi dan jenis antioksidan
Disebabkan oleh struktur molekul resin plastik yang berbeza, atau struktur molekul yang sama disebabkan oleh proses pempolimeran yang berbeza, teknik pemprosesan, persekitaran dan keadaan penggunaan, kelajuan tindak balas pengoksidaan haba dan rintangan pengoksidaan haba resin plastik adalah sangat berbeza.
Antioksidan ditambah kepada resin plastik untuk menghalang atau mengurangkan kadar tindak balas pengoksidaan terma makromolekul plastik dengan berkesan, melambatkan proses degradasi haba dan oksigen resin plastik, meningkatkan rintangan haba resin plastik dengan ketara, memanjangkan hayat perkhidmatan produk plastik, dan menambah baik. penggunaan produk plastik. bahan tambahan plastik yang berharga.
Antioksidan adalah bahan tambahan yang paling banyak digunakan dalam plastik. Pertama, antioksidan digunakan dalam pelbagai peringkat pempolimeran plastik, granulasi, penyimpanan, pemprosesan, penggunaan dan kitar semula. Kedua, antara pelbagai jenis bahan plastik dengan struktur molekul yang berbeza yang telah muncul di dunia hari ini, seperti polietilena, polipropilena, polimer stirena, plastik kejuruteraan, plastik khas dan bahan lain, kebanyakan jenis bahan plastik menggunakan antioksidan ialah .
Antioksidan plastik yang biasa digunakan secara amnya dibahagikan kepada lima kategori mengikut struktur molekul dan mekanisme tindakan: fenol terhalang, fosfit, tios, komposit dan amin terhalang (HALS).
Antioksidan fenol terhalang adalah antioksidan utama bahan plastik, dan fungsi utamanya adalah untuk bertindak balas dengan radikal oksidatif R‧ dan ROO‧ yang dihasilkan oleh pengoksidaan dalam bahan plastik untuk mengganggu pertumbuhan rantai aktif. Antioksidan fenol terhalang dibahagikan kepada monofonol, bisphenol, polifenol, nitrogen heterosiklik polifenol dan jenis lain mengikut struktur molekul.
Antioksidan fosfat dan antioksidan yang mengandungi sulfur adalah kedua-duanya antioksidan tambahan. Mekanisme tindakan utama adalah untuk menguraikan hidroperoksida yang sangat aktif dalam plastik kepada molekul aktiviti rendah. Pengeluaran domestik dan penggunaan antioksidan fosfit menyumbang kira-kira 30 peratus daripada jumlah pengeluaran domestik dan penggunaan antioksidan. Antioksidan yang mengandungi sulfur yang dihasilkan di China boleh dibahagikan kepada tiga kategori mengikut struktur molekul: antioksidan tioester, antioksidan tiobisphenol dan fenol tioeter.
Jenis antioksidan primer dan sekunder yang berbeza, atau jenis antioksidan yang sama dengan struktur molekul yang berbeza, mempunyai fungsi dan kesan aplikasi yang berbeza, masing-masing mempunyai kekuatan dan kelemahan tersendiri.
Antioksidan komposit terdiri daripada dua atau lebih antioksidan daripada jenis yang berbeza atau jenis yang berbeza daripada jenis yang sama. Ia boleh belajar daripada satu sama lain dalam bahan plastik dan menunjukkan kesan sinergistik. Kesan penuaan termooksidatif. Kesan sinergistik bermaksud apabila dua atau lebih bahan tambahan digunakan dalam kombinasi, kesan penggunaan adalah lebih besar daripada jumlah kesan setiap bahan tambahan yang digunakan secara bersendirian, iaitu 1 tambah 1﹥2.
Penstabil amina terhalang ialah kelas sebatian amina organik dengan kesan halangan sterik, yang mempunyai empat fungsi penstabilan sinergistik untuk mereput hidroperoksida, pelindapkejutan oksigen keadaan teruja, menangkap radikal bebas dan mengitar semula dirinya sendiri. Amina terhalang berat molekul yang agak tinggi adalah antioksidan yang sangat berkesan dan tahan lama, serta penstabil cahaya yang cekap. Kebanyakan amina terhalang adalah berdasarkan kumpulan 2,2,6,6-tetrametil-4-piperidinyl.
2. Pemilihan antioksidan plastik
Haba yang mencukupi mesti disediakan semasa pempolimeran resin plastik, pasca pemprosesan atau pemprosesan produk plastik. Haba adalah salah satu sebab utama kemerosotan resin. Penggunaan antioksidan dalam pempolimeran resin atau pasca pemprosesan telah diiktiraf secara beransur-ansur oleh industri.
Degradasi resin PVC disertai dengan keseluruhan proses pempolimeran resin. Secara amnya, antioksidan fenol terhalang seperti 246, 1076, 245, antioksidan fosfit seperti PKY-618, dan zink asid lemak, minyak kacang soya terepoksida, JC-ZH21, dll. digunakan. membentuk sistem yang stabil. Antaranya, JC-ZH21 ialah sejenis sebatian heterosiklik nitrogen baharu dengan jumlah penambahan yang rendah, yang boleh menangkap radikal bebas, mempunyai kesan penstabilan yang baik dan kos efektif.
Proses pempolimeran ABS, SBS, PS, POM dan resin lain semuanya menggunakan antioksidan atau gabungan sistem penstabilan haba, seperti antioksidan tioester DLTP, DSTP, antioksidan ester fosfit PKY-136, dsb.
Methyl methacrylate PMMA (biasanya dikenali sebagai plexiglass) mempunyai ciri-ciri kestabilan kimia, prestasi pemprosesan yang baik dan sifat optik yang sangat baik. Pada peringkat akhir sintesis PMMA, rawatan suhu tinggi biasanya dilakukan untuk membuang sebatian meruap dalam resin. Apabila suhu dalam proses rawatan suhu tinggi mencapai 220 darjah atau lebih tinggi, kumpulan akhir rantai molekul PMMA tak tepu yang dibentuk oleh ketidakkadaran radikal rantai mula memecahkan ikatan, polimer PMMA mula merosot, sifat mekanikal dan ketelusan berkurangan , dan warna resin semakin merosot.
Menambah antioksidan dalam proses pasca rawatan PMMA boleh meningkatkan kestabilan termo-oksidatif PMMA dengan berkesan. Peranan antioksidan adalah untuk meningkatkan suhu penguraian awal dan suhu maksimum kadar penguraian PMMA. Antioksidan fenolik yang terhalang secara serentak boleh meningkatkan suhu penguraian awal dan suhu kadar penguraian maksimum PMMA. Antioksidan fosfit hanya boleh meningkatkan suhu penguraian awal PMMA, tetapi tidak boleh meningkatkan suhu maksimum kadar penguraian PMMA.
Gentian polietilena berat molekul ultra-tinggi (juga dikenali sebagai gentian polietilena berprestasi tinggi, UHMWPE) mempunyai ciri-ciri kekuatan tinggi, modulus tinggi, graviti tentu rendah, rintangan cahaya yang kuat dan rintangan haus yang tinggi, serta rintangan air, rintangan kelembapan, rintangan air laut dan rintangan cendawan. Rintangan keletihan dan hayat lentur yang panjang menjadikannya gentian berprestasi tinggi yang dikomersialkan dengan kekuatan khusus tertinggi di dunia.
Suhu pengeluaran gentian polietilena berat molekul ultra tinggi adalah kira-kira 190 darjah, yang tidak dianggap sebagai suhu tinggi. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh kelikatan cair yang tinggi, masa tinggal dalam extruder adalah kira-kira 10 minit, dan masa pemanasan adalah panjang. Apabila perusahaan domestik menggunakan sistem antioksidan biasa untuk pengeluaran, kemerosotan haba resin adalah teruk, berat molekul dikurangkan daripada 4 juta kepada kurang daripada 3 juta, dan kekuatan sutera adalah 15-20 peratus lebih rendah daripada sutera yang diimport, dan rupanya kekuningan. Selepas menggunakan sistem antioksidan khas JC-211B, berat molekul tidak berkurangan dengan ketara, kekuatan sutera mencapai tahap sutera yang diimport, dan rupanya putih dan cerah.
Pemprosesan polipropilena, terutamanya pembuatan filamen polipropilena, memerlukan proses penyemperitan yang sangat ketat, dan suhu pemprosesan lebih tinggi daripada 200 darjah . Beg simen berbungkus panas polipropilena, beg asfalt, dsb. perlu digunakan untuk tempoh masa pada suhu kira-kira 60 darjah; suhu permukaan beg anyaman plastik yang digunakan di udara terbuka pada musim panas boleh mencapai 70 darjah di bawah cahaya matahari. Pigmen Hongrun: 3132 serbuk merah terang, BBN merah cepat terang, BBC merah terang cepat cerah, merah cahaya keemasan C, merah terang cepat terang 2BP, Lisol magenta 4BP, Lisol Baohong BK, merah kekal F3RK, merah kekal F5RK, Pigmen Merah 122, Pigmen Merah 254, Kuning Sederhana Organik, Tartrazin Organik, Kuning Cerah G, Kuning Kekal 2G, HR Kuning Kekal, Pigmen Kuning 81, Pigmen Kuning 110, Pigmen Kuning 139, Pigmen Kuning 151, Pigmen Kuning Kuning 180, Oren Kekal G, Pigmen Jingga 64, Phthalocyanine Blue BGS, Phthalocyanine Green G, Pigmen Violet 19, Permanent Violet RL dan pigmen organik lain. Untuk pemprosesan beg tenunan plastik polipropilena dan keperluan untuk kegunaan kalis haba, JC komposit komposit khas yang cekap tinggi-1225 boleh memberikan pemprosesan dan kestabilan penggunaan yang baik. Jadual 1 menunjukkan perubahan indeks leburan polipropilena dengan antioksidan yang berbeza. Kesan antioksidan JC-1225 adalah lebih baik daripada antioksidan umum 225.
Menambah masterbatch pada resin untuk menghasilkan semua jenis produk plastik telah menjadi kaedah yang biasa digunakan dalam industri pemprosesan plastik. Bagi produk yang diproses dan dihasilkan dengan menambah masterbatches, resin pembawa yang digunakan dalam pengeluaran masterbatches akan mengalami degradasi terma dan degradasi mekanikal semula apabila resin pembawa dipanaskan semula semasa proses pengeluaran produk plastik, yang seterusnya mencetus dan mempercepatkan penggunaan produk. haba, oksigen dan photoaging. Oleh itu, walaupun perkadaran resin pembawa dalam masterbatch dalam produk plastik tidak besar, masalah penuaan dipercepatkan disebabkan oleh pemanasan sekunder atau lebih, dan pengaruh ke atas prestasi penuaan produk plastik, harus menyebabkan masterbatch The perhatian perusahaan pengeluaran dan perusahaan pemprosesan produk.
Dalam keadaan biasa, bagi pengeluar dan perusahaan masterbatch yang menggunakan beberapa bahan sekunder atau bahan kitar semula untuk menghasilkan produk plastik, gabungan antioksidan fenolik dan fosfit yang terhalang mesti digunakan untuk menstabilkan sistem semasa pemprosesan.
