خلاصه
آنتیاکسیدانتها افزودنیهای استراتژیکی هستند که از تخریب نوری-حرارتی پلیمرها (بهویژه پلیالفینها) در حین فرآیند ذوب و طول عمر محصول جلوگیری میکنند [۵، ۳۷۷]. این مواد با قطع زنجیره رادیکالی یا تجزیه هیدروپراکسیدهای ناپایدار، مانع از افت وزن مولکولی، تغییر شاخص جریان مذاب (MFR) و زرد شدن قطعه میشوند [۵۸، ۳۸۳]. طبق دستهبندی جان مورفی، این مواد به دو گروه اصلی اولیه (شکارچی رادیکال) و ثانویه (تجزیهکننده هیدروپراکسید) تقسیم میشوند که استفاده همزمان آنها منجر به پدیده همافزایی (Synergism) میگردد [۶۲، ۳۸۴].
انتخاب آنتیاکسیدانت بر اساس نوع پلیمر
انتخاب کلاس شیمیایی آنتیاکسیدانت باید دقیقاً متناسب با ساختار پلیمر پایه باشد. بر اساس جدول ۸.۲ کتاب «Additives for Plastics Handbook»، راهنمای انتخاب کلاسهای سهگانه به شرح زیر است [۷۳]:
| نوع پلیمر | کلاس A (فنول ممانعت شده) | کلاس B (فسفیت) | کلاس C (تیو-آنتیاکسیدانت) |
| پلیاتیلن (PE) | x | x | x |
| پلیپروپیلن (PP) | x | x | x |
| PVC | x | x | x |
| پلییورتان (PU) | x | x | x |
| ABS | x | x | |
| پلیآمید (PA) | x | x | |
| پلیاسترها | x | x | |
| پلیاستایرن (PS) | x | x | |
| الیاف (Fibres) | x | x | |
| الاستومرها | x | x |
نکته فنی: در پلیالفینها (PE و PP)، استفاده از هر سه کلاس برای دستیابی به پایداری فرآیندی و حرارتی طولانیمدت (LTTS) ضروری است [۷۳، ۳۳۶].
معیارها و راهنمای انتخاب گرید مناسب
برای انتخاب بین برندهای بالا، باید پارامترهای فنی زیر را در نظر گرفت [۳۰۸، ۳۱۰، ۳۱۷]:
- اثر همافزایی (Synergism): طبق منابع، ترکیب آنتیاکسیدانت اولیه (۱۰۱۰) و ثانویه (۱۶۸) کارایی را تا ۲۰۰ درصد بالا میبرد [۴۷]. نسبت بهینه برای پایداری طولانیمدت (LTTS) معمولاً ۱:۲ یا ۱:۳ (فنولی به تیواتر) پیشنهاد میشود [۳۱۰، ۳۱۷].
- پایداری در برابر هیدرولیز: فسفیتها (گرید ۱۶۸) به رطوبت حساس هستند [۳۰۹]. برندهای معتبر جهانی نظیر BASF و Songwon پایداری هیدرولیتیکی بالاتری در گریدهای پودری خود ارائه میدهند [۳۰۹، ۳۱۶].
- تغییر رنگ (Gas-fading): در صورتی که محصول نهایی (مانند الیاف) به زرد شدن حساس است، باید از سیستمهای Phenol-free یا گریدهایی با خلوص نوری (Transmission) بالای ۹۸٪ استفاده کرد [۳۱۱، ۳۱۸، ۳۵۱].
- نوع پلیمر پایه:
- برای پلیاتیلن (PE): پایداری در برابر شبکه شدن (Cross-linking) اولویت دارد [۳۱۱، ۳۱۸].
- برای پلیپروپیلن (PP): حفظ شاخص جریان مذاب (MFR) و جلوگیری از کاهش وزن مولکولی حیاتی است [۳۰۸، ۳۱۵].
- تاییدیههای بهداشتی: برای محصولات در تماس با غذا، حتماً باید گریدهای دارای تاییدیه FDA (مانند XONOX 1010 یا Irganox 1010) انتخاب شوند [۵۱، ۳۳۴، ۳۵۵].
- تغییر رنگ (Gas-fading): گریدهای فنولی (۱۰۱۰ و ۱۰۷۶) در حضور اکسیدهای نیتروژن در انبارها مستعد زرد شدن هستند [۷۴]. برای الیاف حساس، استفاده از سیستمهای Phenol-free (مانند هیدروکسیلآمینها) پیشنهاد میشود [۷۴، ۳۳۸].
- خلوص نوری (Transmission): در محصولات شفاف (مانند فیلمهای بستهبندی)، برندهایی که عبور نوری (Transmission) بالای ۹۸٪ در طول موج 500nm دارند (مانند Irganox یا گریدهای برتر SONOX)، از کدر شدن قطعه جلوگیری میکنند [۲، ۳۳۳، ۳۵۶].
نگاهی به برندهای موجود درایران و جهان
| 6683-19-8 | 2082-79-3 | 31570-04-4 | |
| BASF | Irganox 1010 | Irganox 1076 | Irgafos 168 |
| SONGWON | SONGNOX 1010 | ||
| ADEKA | |||
| SONOX | Sonox168 |
راهنمای کاربردی (همافزایی و ایمنی)
- اثر همافزایی طلایی: طبق مستندات، ترکیب آنتیاکسیدانت اولیه (۱۰۱۰) و ثانویه (۱۶۸) با نسبت ۱:۱ تا ۱:۴ بهترین کارایی را برای جلوگیری از شبکه شدن HDPE یا شکست زنجیره PP دارد [۳۸۴، ۳۸۵، ۳۹۰].
- پایداری حرارتی طولانیمدت (LTTS): برای محصولاتی مثل لوله یا قطعات خودرو، ترکیب AO 1010 با تیواتر (PS 802) به نسبت ۱:۲ یا ۱:۳ توصیه میشود [۳۸۲، ۳۹۸].
- هشدار انبارداری: فسفیتها (AO 168) به شدت به رطوبت حساس هستند؛ پایداری هیدرولیتیکی گریدهای BASF و Songwon در محیطهای شرجی بالاتر است [۳، ۳۸۰، ۴۱۲].
- نکته فرآیندی: آنتیاکسیدانتهای فنولی (مثل ۱۰۱۰) نباید در کورههای با شعله مستقیم گاز (Direct gas-fired) استفاده شوند؛ زیرا واکنش با اکسیدهای نیتروژن (NOx) منجر به تغییر رنگ شدید (Gas-fading) میشود [۴۱۹].
