Η χρήση πλαστικών αντιοξειδωτικών είναι ένας από τους αποτελεσματικούς τρόπους για την καθυστέρηση της αποικοδόμησης ή της θερμοοξειδωτικής γήρανσης των πλαστικών ρητινών και προϊόντων. Τα αντιοξειδωτικά γενικής χρήσης ή τα αντιοξειδωτικά υψηλής απόδοσης μερικές φορές είναι δύσκολο να ανταποκριθούν στις απαιτήσεις επεξεργασίας και χρήσης σε υψηλή θερμοκρασία και μερικές φορές δεν είναι οικονομικά αποδοτικά. Η επιλογή των οικονομικά αποδοτικών αντιοξειδωτικών απαιτεί ολοκληρωμένη εξέταση της μοριακής δομής της πλαστικής ρητίνης, της διαδικασίας πολυμερισμού, των συνθηκών επεξεργασίας και της χρήσης του προϊόντος.
Κατά τη σύνθεση και μετα-επεξεργασία πλαστικών ρητινών, καθώς και την επεξεργασία και χρήση πλαστικών προϊόντων, λόγω παραγόντων όπως η θερμότητα και το οξυγόνο, τα πλαστικά πολυμερή θα αποικοδομηθούν σε διάφορους βαθμούς, γεγονός που επηρεάζει άμεσα τις φυσικές ιδιότητες, τις μηχανικές ιδιότητες. και εμφάνιση ρητινών και προϊόντων. Αρνητικές επιδράσεις στο χρώμα, τη λειτουργία κ.λπ. Η χρήση αντιοξειδωτικών είναι ένας από τους αποτελεσματικούς τρόπους καθυστέρησης της αποικοδόμησης ή της θερμοοξειδωτικής γήρανσης ρητινών και προϊόντων. Η ποικιλία εφαρμογής και η ποσότητα προσθήκης αντιοξειδωτικών καθορίζονται κυρίως από τη μοριακή δομή της πλαστικής ρητίνης, τη διαδικασία πολυμερισμού, τις συνθήκες επεξεργασίας και τη χρήση του προϊόντος.
1. Λειτουργίες και είδη αντιοξειδωτικών
Λόγω διαφορετικών μοριακών δομών πλαστικών ρητινών ή της ίδιας μοριακής δομής λόγω διαφορετικών διαδικασιών πολυμερισμού, τεχνικών επεξεργασίας, περιβαλλόντων και συνθηκών χρήσης, η ταχύτητα αντίδρασης θερμικής οξείδωσης και η αντίσταση θερμικής οξείδωσης των πλαστικών ρητινών είναι πολύ διαφορετικές.
Τα αντιοξειδωτικά προστίθενται στις πλαστικές ρητίνες για να αναστέλλουν ή να μειώνουν αποτελεσματικά τον ρυθμό αντίδρασης θερμικής οξείδωσης των πλαστικών μακρομορίων, να καθυστερούν τη διαδικασία θερμικής αποικοδόμησης και οξυγόνου των πλαστικών ρητινών, να βελτιώνουν σημαντικά τη θερμική αντοχή των πλαστικών ρητινών, να παρατείνουν τη διάρκεια ζωής των πλαστικών προϊόντων και να βελτιώνουν χρήση πλαστικών προϊόντων. πολύτιμα πλαστικά πρόσθετα.
Τα αντιοξειδωτικά είναι τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα πρόσθετα στα πλαστικά. Πρώτον, τα αντιοξειδωτικά χρησιμοποιούνται σε διάφορα στάδια πολυμερισμού πλαστικού, κοκκοποίησης, αποθήκευσης, επεξεργασίας, χρήσης και ανακύκλωσης. Δεύτερον, μεταξύ των διαφόρων τύπων πλαστικών υλικών με διαφορετικές μοριακές δομές που έχουν εμφανιστεί στον κόσμο σήμερα, όπως πολυαιθυλένιο, πολυπροπυλένιο, πολυμερή στυρενίου, πλαστικά μηχανικής, ειδικά πλαστικά και άλλα υλικά, τα περισσότερα είδη πλαστικών υλικών που χρησιμοποιούν αντιοξειδωτικά είναι .
Τα κοινώς χρησιμοποιούμενα πλαστικά αντιοξειδωτικά χωρίζονται γενικά σε πέντε κατηγορίες ανάλογα με τη μοριακή δομή και τον μηχανισμό δράσης: παρεμποδισμένες φαινόλες, φωσφίτες, θειο, σύνθετα και παρεμποδισμένες αμίνες (HALS).
Τα αντιοξειδωτικά παρεμποδισμένης φαινόλης είναι τα κύρια αντιοξειδωτικά των πλαστικών υλικών και η κύρια λειτουργία τους είναι να αντιδρούν με τις οξειδωτικές ρίζες R‧ και ROO‧ που δημιουργούνται από την οξείδωση σε πλαστικά υλικά για να διακόπτουν την ανάπτυξη των ενεργών αλυσίδων. Τα αντιοξειδωτικά παρεμποδιζόμενης φαινόλης χωρίζονται σε μονοφαινόλη, δισφαινόλη, πολυφαινόλη, ετεροκυκλική πολυφαινόλη αζώτου και άλλες ποικιλίες ανάλογα με τη μοριακή δομή.
Τα αντιοξειδωτικά φωσφίτη και τα αντιοξειδωτικά που περιέχουν θείο είναι και τα δύο βοηθητικά αντιοξειδωτικά. Ο κύριος μηχανισμός δράσης είναι η αποσύνθεση των υψηλά ενεργών υδροϋπεροξειδίων στα πλαστικά σε μόρια χαμηλής δραστικότητας. Η εγχώρια παραγωγή και κατανάλωση αντιοξειδωτικών φωσφορικών αντιοξειδωτικών αντιπροσωπεύει περίπου το 30 τοις εκατό της συνολικής εγχώριας παραγωγής και κατανάλωσης αντιοξειδωτικών. Τα αντιοξειδωτικά που περιέχουν θείο που παράγονται στην Κίνα μπορούν να χωριστούν σε τρεις κατηγορίες ανάλογα με τη μοριακή δομή: αντιοξειδωτικά θειοεστέρα, αντιοξειδωτικά θειοδισφαινόλης και θειοαιθερικές φαινόλες.
Διαφορετικοί τύποι πρωτογενών και δευτερογενών αντιοξειδωτικών, ή ο ίδιος τύπος αντιοξειδωτικών με διαφορετικές μοριακές δομές, έχουν διαφορετικές λειτουργίες και αποτελέσματα εφαρμογής, το καθένα με τα δικά του πλεονεκτήματα και αδυναμίες.
Το σύνθετο αντιοξειδωτικό αποτελείται από δύο ή περισσότερα αντιοξειδωτικά διαφορετικών τύπων ή διαφορετικές ποικιλίες του ίδιου τύπου. Μπορεί να μάθει το ένα από το άλλο σε πλαστικά υλικά και να δείξει συνεργιστικό αποτέλεσμα. Θερμοοξειδωτική δράση γήρανσης. Συνεργική επίδραση σημαίνει ότι όταν δύο ή περισσότερα πρόσθετα χρησιμοποιούνται σε συνδυασμό, το αποτέλεσμα εφαρμογής είναι μεγαλύτερο από το άθροισμα των επιδράσεων κάθε πρόσθετου που χρησιμοποιείται μόνο του, δηλαδή 1 συν 1﹥2.
Οι σταθεροποιητές παρεμποδισμένης αμίνης είναι μια κατηγορία οργανικών ενώσεων αμίνης με δράση στερεοχημικής παρεμπόδισης, οι οποίες έχουν τέσσερις συνεργιστικές σταθεροποιητικές λειτουργίες αποσύνθεσης υδροϋπεροξειδίου, απόσβεσης του διεγερμένου οξυγόνου, δέσμευσης ελεύθερων ριζών και ανακύκλωσης. Οι σχετικά υψηλού μοριακού βάρους παρεμποδισμένες αμίνες είναι εξαιρετικά αποτελεσματικά και μακράς διαρκείας αντιοξειδωτικά, καθώς και αποτελεσματικοί σταθεροποιητές φωτός. Οι περισσότερες από τις παρεμποδιζόμενες αμίνες βασίζονται στην ομάδα 2,2,6,6-τετραμεθυλ-4-πιπεριδινυλίου.
2. Επιλογή πλαστικών αντιοξειδωτικών
Πρέπει να παρέχεται επαρκής θερμότητα κατά τον πολυμερισμό πλαστικών ρητινών, τη μετα-επεξεργασία ή την επεξεργασία πλαστικών προϊόντων. Η θερμότητα είναι ένας από τους κύριους λόγους για την υποβάθμιση της ρητίνης. Η χρήση αντιοξειδωτικών στον πολυμερισμό ρητίνης ή στη μετα-επεξεργασία έχει σταδιακά αναγνωριστεί από τη βιομηχανία.
Η αποικοδόμηση της ρητίνης PVC συνοδεύεται από όλη τη διαδικασία του πολυμερισμού της ρητίνης. Γενικά, χρησιμοποιούνται αντιοξειδωτικά παρεμποδισμένης φαινόλης όπως 246, 1076, 245, αντιοξειδωτικά φωσφίτη όπως PKY-618 και ψευδάργυρος λιπαρών οξέων, εποξειδωμένο σογιέλαιο, JC-ZH21, κ.λπ. σχηματίζουν ένα σταθερό σύστημα. Μεταξύ αυτών, το JC-ZH21 είναι ένας νέος τύπος ετεροκυκλικής ένωσης αζώτου με χαμηλή ποσότητα προσθήκης, που μπορεί να συλλάβει ελεύθερες ρίζες, έχει καλό σταθεροποιητικό αποτέλεσμα και είναι οικονομικά αποδοτικό.
Η διαδικασία πολυμερισμού των ABS, SBS, PS, POM και άλλων ρητινών χρησιμοποιεί αντιοξειδωτικά ή συνδυασμένα συστήματα θερμικής σταθεροποίησης, όπως αντιοξειδωτικά θειοεστέρα DLTP, DSTP, αντιοξειδωτικά φωσφορικών εστέρων PKY-136 κ.λπ.
Το μεθακρυλικό μεθυλεστέρα PMMA (κοινώς γνωστό ως plexiglass) έχει τα χαρακτηριστικά της χημικής σταθερότητας, της καλής απόδοσης επεξεργασίας και των εξαιρετικών οπτικών ιδιοτήτων. Στο μεταγενέστερο στάδιο της σύνθεσης PMMA, γενικά πραγματοποιείται επεξεργασία σε υψηλή θερμοκρασία για την απομάκρυνση των πτητικών ενώσεων στη ρητίνη. Όταν η θερμοκρασία στη διαδικασία επεξεργασίας υψηλής θερμοκρασίας φτάσει τους 220 βαθμούς ή υψηλότερη, οι ακραίες ομάδες των ακόρεστων μοριακών αλυσίδων PMMA που σχηματίζονται από τη δυσαναλογία των ριζών της αλυσίδας αρχίζουν να σπάνε τους δεσμούς, το πολυμερές PMMA αρχίζει να υποβαθμίζεται, οι μηχανικές ιδιότητες και η διαφάνεια μειώνονται και το χρώμα της ρητίνης αλλοιώνεται.
Η προσθήκη αντιοξειδωτικών στη διαδικασία μετά την επεξεργασία του PMMA μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά τη θερμοοξειδωτική σταθερότητα του PMMA. Ο ρόλος των αντιοξειδωτικών είναι να αυξάνουν την αρχική θερμοκρασία αποσύνθεσης και τη μέγιστη θερμοκρασία του ρυθμού αποσύνθεσης του PMMA. Τα παρεμποδισμένα φαινολικά αντιοξειδωτικά μπορούν ταυτόχρονα να αυξήσουν την αρχική θερμοκρασία αποσύνθεσης και τη θερμοκρασία μέγιστου ρυθμού αποσύνθεσης του PMMA. Τα φωσφορώδη αντιοξειδωτικά μπορούν να αυξήσουν μόνο την αρχική θερμοκρασία αποσύνθεσης του PMMA, αλλά δεν μπορούν να αυξήσουν τη μέγιστη θερμοκρασία του ρυθμού αποσύνθεσης του PMMA.
Οι ίνες πολυαιθυλενίου εξαιρετικά υψηλού μοριακού βάρους (γνωστές και ως ίνες πολυαιθυλενίου υψηλής απόδοσης, UHMWPE) έχουν τα χαρακτηριστικά υψηλής αντοχής, υψηλού συντελεστή, χαμηλού ειδικού βάρους, ισχυρής αντίστασης στο φως και υψηλής αντοχής στη φθορά, καθώς και αντοχή στο νερό, αντοχή στην υγρασία, αντοχή στο θαλασσινό νερό και αντοχή στο ωίδιο. Η αντοχή στην κόπωση και η μεγάλη διάρκεια ελαστικότητας την καθιστούν την εμπορευματοποιημένη ίνα υψηλής απόδοσης με την υψηλότερη ειδική αντοχή στον κόσμο.
Η θερμοκρασία παραγωγής ινών πολυαιθυλενίου υπερυψηλού μοριακού βάρους είναι περίπου 190 μοίρες, κάτι που δεν θεωρείται υψηλή θερμοκρασία. Ωστόσο, λόγω του υψηλού ιξώδους τήξης, ο χρόνος παραμονής στον εξωθητή είναι περίπου 10 λεπτά και ο χρόνος θέρμανσης είναι μεγάλος. Όταν οι εγχώριες επιχειρήσεις χρησιμοποιούν κοινά αντιοξειδωτικά συστήματα για την παραγωγή, η θερμική αποικοδόμηση της ρητίνης είναι σοβαρή, το μοριακό βάρος μειώνεται από 4 εκατομμύρια σε λιγότερο από 3 εκατομμύρια και η αντοχή του μεταξιού είναι 15-20 τοις εκατό χαμηλότερη από αυτή του εισαγόμενο μετάξι, και η εμφάνιση είναι κιτρινισμένη. Μετά τη χρήση του ειδικού αντιοξειδωτικού συστήματος JC-211B, το μοριακό βάρος δεν μειώνεται σημαντικά, η αντοχή του μεταξιού φτάνει στο επίπεδο του εισαγόμενου μεταξιού και η εμφάνιση είναι λευκή και λαμπερή.
Η επεξεργασία πολυπροπυλενίου, ειδικά η κατασκευή νημάτων πολυπροπυλενίου, απαιτεί εξαιρετικά αυστηρές διαδικασίες εξώθησης και η θερμοκρασία επεξεργασίας είναι υψηλότερη από 200 βαθμούς. Οι σάκοι τσιμέντου θερμής συσκευασίας από πολυπροπυλένιο, οι ασφαλτοσάκοι κ.λπ. πρέπει να χρησιμοποιούνται για ένα χρονικό διάστημα σε θερμοκρασία περίπου 60 βαθμών. η θερμοκρασία της επιφάνειας των πλαστικών υφασμένων σακουλών που χρησιμοποιούνται στην ύπαιθρο το καλοκαίρι μπορεί να φτάσει τους 70 βαθμούς κάτω από το φως του ήλιου. Χρωστική ουσία Hongrun: 3132 φωτεινή κόκκινη σκόνη, ανοιχτό γρήγορα κόκκινο BBN, ανοιχτό γρήγορο έντονο κόκκινο BBC, χρυσό ανοιχτό κόκκινο C, ανοιχτό γρήγορο έντονο κόκκινο 2BP, Lisol magenta 4BP, Lisol Baohong BK, μόνιμο κόκκινο F3RK, μόνιμο κόκκινο F5RK, Pigment Red 122, Pigment Red 254, Organic Medium Yellow, Organic Tartrazine, Lightfast Yellow G, Permanent Yellow 2G, Permanent Yellow HR, Pigment Yellow 81, Pigment Yellow 110, Pigment Yellow 139, Pigment Yellow 151, Pigment Yellow G 2G, Permanent Yellow HR 64, Phthalocyanine Blue BGS, Phthalocyanine Green G, Pigment Violet 19, Permanent Violet RL και άλλες οργανικές χρωστικές. Για την επεξεργασία πλαστικών υφασμένων σακουλών από πολυπροπυλένιο και τις απαιτήσεις για ανθεκτική στη θερμότητα χρήση, το υψηλής απόδοσης και ειδικό σύνθετο αντιοξειδωτικό JC-1225 μπορεί να προσφέρει καλή σταθερότητα επεξεργασίας και χρήσης. Ο Πίνακας 1 δείχνει τη μεταβολή του δείκτη τήξης του πολυπροπυλενίου με διαφορετικά αντιοξειδωτικά. Η επίδραση του αντιοξειδωτικού JC-1225 είναι καλύτερη από εκείνη του γενικού αντιοξειδωτικού 225.
Η προσθήκη masterbatch σε ρητίνη για την παραγωγή όλων των ειδών πλαστικών προϊόντων ήταν μια ευρέως χρησιμοποιούμενη μέθοδος στη βιομηχανία επεξεργασίας πλαστικών. Για προϊόντα που υποβάλλονται σε επεξεργασία και παράγονται με προσθήκη masterbatches, η ρητίνη μεταφοράς που χρησιμοποιείται στην παραγωγή των masterbatches θα υποστεί θερμική αποικοδόμηση και μηχανική αποικοδόμηση ξανά όταν η φέρουσα ρητίνη θερμαίνεται ξανά κατά τη διαδικασία παραγωγής πλαστικών προϊόντων, η οποία με τη σειρά της ενεργοποιεί και επιταχύνει την χρήση του προϊόντος. θερμότητα, οξυγόνο και φωτογήρανση. Επομένως, παρόλο που η αναλογία της φέρουσας ρητίνης στην κύρια παρτίδα στα πλαστικά προϊόντα δεν είναι μεγάλη, το πρόβλημα της επιταχυνόμενης γήρανσης που προκαλείται από τη δευτερεύουσα ή μεγαλύτερη θέρμανση και η επίδραση στην απόδοση γήρανσης των πλαστικών προϊόντων, θα πρέπει να προκαλέσει την κύρια παρτίδα προσοχή των επιχειρήσεων παραγωγής και των επιχειρήσεων επεξεργασίας προϊόντων.
Υπό κανονικές συνθήκες, για κατασκευαστές masterbatch και επιχειρήσεις που χρησιμοποιούν ορισμένα δευτερεύοντα υλικά ή ανακυκλωμένα υλικά για την παραγωγή πλαστικών προϊόντων, πρέπει να χρησιμοποιείται ένας συνδυασμός αντιοξειδωτικών παρεμποδισμένων φαινολικών και φωσφορωδών για τη σταθεροποίηση του συστήματος κατά την επεξεργασία.
