۰ جدول آنتی اکسیدانت در یک نگاه
|
توضیحات فنی و کاربردی |
پارامتر بررسی | ||||||
| جلوگیری از اکسیداسیون پلاستیک توسط حرارت (بهویژه حین فرآوری)؛ توقف چرخه اکسیداسیون یا حمله به محصولات تجزیه شده. | عملکرد | ||||||
| تضمین پایداری حین فرآیند؛ مقاومت در برابر فروپاشی حرارتی؛ حفظ طولانیمدت رنگ و شفافیت قطعه. | خواص تحت تأثیر | ||||||
| فنولهای ممانعت شده؛ آمینهای آروماتیک؛ فسفیتها و فسفونیتها؛ تیواترها؛ ترکیبات همافزا (Synergistic). | مواد و ترکیبات | ||||||
| حساسیت برخی فسفیتها به هیدرولیز؛ احتمال زرد شدن (Gas-fading)؛ فشارهای زیستمحیطی برای حذف فلزات سنگین در برخی پایدارکنندهها. | نقاط ضعف | ||||||
| توسعه سیستمهای عاری از فنول؛ استفاده از ویتامین E؛ پکیجهای چندمنظوره و اشکال فیزیکی بدون گرد و غبار (Dust-free). | تحولات جدید | ||||||
| BASEF-ADEKA-SONGWON | تولیدکنندگان مطرح | ||||||
|
گریدها فنی-تجاری |
خلاصه کلی مقاله
آنتیاکسیدانتها افزودنیهای حیاتی هستند که از تخریب نوری-حرارتی پلیمرها در حین فرآیند تولید و طول عمر مصرف جلوگیری میکنند. این مواد با متوقف کردن چرخه اکسیداسیون خودکار (Autoxidation)، مانع از افت خواص فیزیکی و مکانیکی نظیر تغییر وزن مولکولی، نوسان شاخص جریان مذاب (MFR)، شکنندگی و تغییر رنگ قطعات پلاستیکی میشوند. در واقع، بدون حضور این پایدارکنندهها، پلاستیکهای مدرن (بهویژه پلیالفینها) در برابر محرکهایی مثل حرارت و اکسیژن به سرعت تخریب شده و کارایی فنی خود را از دست میدهند .
تاریخچه شکلگیری و سیر تکاملی
صنعت پلاستیک دانش پایدارسازی خود را از تجربیات اولیه صنعت لاستیک وام گرفته است؛ جایی که هفمن در سال ۱۸۶۱ برای اولین بار پدیده تخریب اکسیداتیو را در لاستیک طبیعی شناسایی کرد تکامل این مواد از پوششهای سطحی ساده به افزودنیهای داخلی با سنتز آنتیاکسیدانت معروف BHT در سال ۱۹۳۷ جهش یافت و با اختراع گریدهای انقلابی نظیر ۱۰۱۰ )پنتا اریتریتول تتراکیس) در سال ۱۹۶۴ به اوج شکوفایی رسید. امروزه ترند اصلی این صنعت به سمت همافزایی (Synergism) بین فسفیتها و فنولها و توسعه گریدهای عاری از فنول برای مطابقت با استانداردهای سختگیرانه FDA تغییر یافته است
ماهیت و مکانیسم عمل
تخریب پلیمرها عمدتاً از طریق یک فرآیند رادیکالی آغاز میشود که توسط حرارت، نور، یا باقیمانده کاتالیزورها تحریک میگردد [۶۷]. آنتیاکسیدانتها بر اساس ماهیت شیمیایی خود به دو روش با این چرخه مقابله میکنند.
- آنتیاکسیدانتهای اولیه (Radical Scavengers): که با خنثیسازی رادیکالهای آزاد (شکارچی رادیکال)، زنجیره تخریب را قطع میکنند؛ مانند فنولهای ممانعت شده.
- آنتیاکسیدانتهای ثانویه (Hydroperoxide Decomposers): که هیدروپراکسیدهای ناپایدار را به محصولات غیررادیکالی و پایدار تبدیل کرده و از شروع مجدد واکنشهای زنجیرهای جلوگیری میکنند؛ مانند فسفیتها و تیواترها.
انواع آنتیاکسیدانتها
ازنظرعلمی، پایدارکنندههای حرارتی به سه کلاس اصلی تقسیم میشوند که انتخاب آنها به نوع پایه پلیمری بستگی دارد:
- کلاس A (فنولهای ممانعت شده): پرکاربردترین نوع اولیه برای اکثر پلیمرها (ABS، PE، PP، PVC و غیره.
- کلاس B (فسفیتها): به عنوان آنتیاکسیدانت ثانویه جهت پایداری حین فرآیند ذوب استفاده میشوند.
- کلاس C (تیو-آنتیاکسیدانتها): که پایداری حرارتی طولانیمدت (LTTS) فوقالعادهای را در پلیالفینها ایجاد میکنند.
علت کاربرد و مزایا
استفاده از آنتیاکسیدانتها برای حفظ «فرآیندپذیری» و «عمر مفید» محصول الزامی است . برای مثال، پلیپروپیلن (PP) در حالت خالص بدون این مواد به سرعت زرد و ترد شده و از بین میرود. استفاده از این افزودنیها اجازه میدهد که پلیمر چندین بار فرآیند شود (بازیافت) بدون اینکه شاخص جریان مذاب آن دچار نوسان شدید گردد همچنین در کاربردهای حساسی مثل لولههای آبرسانی یا عایق کابل، آنتیاکسیدانتها از فروپاشی ساختاری در درازمدت جلوگیری میکنند .
۶– مزایا و معایب
| مزایا و فرصتها | محدودیتها و چالشها | ویژگی |
| بهبود بازدهی تا ۲۰۰٪ در صورت استفاده همافزا (Synergy). | تداخل برخی ترکیبات گوگردی با پایدارکنندههای نوری HALS. | عملکرد |
| حفظ رنگ و جلوگیری از ایجاد ژل در حین اکستروژن. | حساسیت فسفیتهای پودری به رطوبت محیط (هیدرولیز). | پایداری |
| وجود گریدهای دارای تاییدیه FDA برای تماس با غذا. | سمیت برخی سیستمهای قدیمی حاوی فلزات سنگین. | ایمنی |
| جلوگیری از زرد شدن اولیه مواد (Initial Color). | پدیده Gas-fading (تغییر رنگ در اثر دود انبار). | ظاهر |
چشمانداز بازار و تحولات نوین
روندهای تجاری نشاندهنده حرکت به سمت سیستمهای One-Pack و مستربچهای ترکیبی برای کاهش خطای انسانی در فرمولاسیون است. تحولات نوین شامل موارد زیر است:
- آنتیاکسیدانتهای پایه ویتامین E: به عنوان یک راهکار کاملاً ایمن و غیرسمی برای بستهبندیهای بهداشتی و تجهیزات پزشکی
- شیمی لاکتونها: افزودنیهای فوقسریع که رادیکالها را در بدو تشکیل مهار کرده و پایداری رنگی بینظیری ایجاد میکنند.
- سیستمهای عاری از فنول (Phenol-free): استفاده از هیدروکسیلآمینها برای جلوگیری از زرد شدن محصولات حساس نظیر الیاف پلیپروپیلن.
- اشکال فیزیکی نوین: عرضه به صورت پلتهای بدون گرد و غبار برای بهبود ایمنی محیط کار و دقت در دوزینگ
مراجع :
Additives for Plastics Handbook.John Murphy
Plastics Additives Handbook, Hans Zweifel
Datasheets
