afzodani-antiastatic

افزودنی آنتی اکسیدانت

قابلیت قالبگیری، شکل دهی و مهندسی مولکولی (شیمیایی و فیزیکی) پلیمرها از مهمترین ویژگی هایی هستند که سبب استفاده گسترده و تطبیق پذیری این دسته از مواد برای هر کاربردی شده اند به طوری که امروزه طراحی و کاربرد پلیمرها، سیستم های پوشش دهی و رنگ ها بدون استفاده از آنها غیرممکن است. از ابتدای پیدایش صنعت پلاستیک و رنگ، بکار بردن افزودنی ها به منظور اصلاح فرآیندپذیری، خواص رئولوژی و بالابردن کیفیت محصول نهائی امری لازم و اجتناب ناپذیر بوده است. به علاوه با بکارگیری افزودنی های پلیمری و امتزاج پذیری آنها با بستر رنگ یا پلیمر پایه، خواص نهایی تقویت شده و اثرات منفی آنها کاهش می یابد.

پلیمرها ترکیباتی هستند که نسبت به گرما، نیروی برشی و اکسیژن حساس می باشند. قرار گرفتن پلیمرها در معرض گرما و نیروی برشی در حین فرآیند، به تنهایی منجر به بریدگی در زنجیره های مولکولی و در نتیجه تخریب پلیمر و کاهش ویژگی های زیباشناختی و عملکردی آن می گردد. همچنین، قرار گرفتن در معرض اکسیژن منجر به آغاز فرآیند اکسایش خودبخودی می شود. این واکنش های تخریبی با ایجاد رادیکال های آزاد در برخی پلیمرها، شکست زنجیره ها (کاهش وزن مولکولی) و یا اتصالات عرضی بین زنجیره ها (افزایش وزن مولکولی) و ایجاد اثرات نامطلوبی همچون ترک های سطحی، تغییر رنگ محصول (زرد شدگی)، کاهش  خواص مکانیکی و غیره را منجر می گردد.

اکسیداسیون یا اکسایش پلیمرها به فرآیندهای واکنش شیمیایی گفته می شود که رادیکال های آزاد تولید می کنند و در نهایت سبب ایجاد واکنش های زنجیره ای می گردد که احتمال آسیب به سلول های زنده را افزایش می دهد. گرما، نور، یون های فلزی و ازن می تواند سبب ایجاد رادیکال آزاد در زنجیره های پلیمری شود. هر ماده ای که بتواند به هر طریق از تشکیل رادیکال ها ممانعت نماید در دسته مواد بازدارنده اکسایش قرار خواهد گرفت که در سه گروه اصلی جای می گیرند:

  1. تجزیه کننده های پراکسید
  2. عقیم کننده های فلز
  3. جاذب های نور فرابنفش

اکسیداسیون به دلیل اعمال تنش برشی، مجاورت با تابش نور فرابنفش و یا حضور یون های فلزی مانند مس و منگنز رخ می دهد. موادی که در صنعت پلاستیک، لاستیک، صنعت بسته بندی مواد غذایی و یا نساجی از پلیمر تهیه می شوند، می توانند در دراز مدت تحت تاثیر اکسایش قرار گیرند و که سبب کاهش عمر آن ها می شود، به طوری که این امر می تواند منجر به از دست رفتن شفافیت ماده مورد نظر گردد، به علاوه با افت استحکام کششی، افت استحکام ضربه و از دست رفتن سایر خواص پلیمرها مواجه می شود. لازم به ذکر است که مقاومت هر یک از پلیمرهای مصنوعی و طبیعی در برابر اکسیداسیون با هم متفاوت است. بطور مثال پلی استایرن(PS)  و پلی متیل متاکریلات (PMMA) در برابر اکسیداسیون بسیار مقاوم اند در حالی که پلیمرها و الاستومرهای غیر اشباع در برابر اکسیداسیون خیلی حساس هستند و مقاومت خیلی کمی در این زمینه دارند.

روش های مختلفی برای حفاظت از پلیمرها در برابر اکسیداسیون وجود دارد که شامل موارد زیر می باشد:

  • اصلاح ساختار پلیمر با استفاده از کوپلیمریزه کردن
  • پوشش دار کردن گروه های انتهایی که این روش بیشتر برای پلی استال ها به کار می رود.
  • جهت دار کردن پلیمر که نوعی پایدار سازی فیزیک محسوب می شود.
  • استفاده ازآنتی اکسیدانت ها که متداول ترین روش برای مقاوم سازی پلیمر در برابر اکسیداسیون می باشد.

در این راستا، برای جلوگیری و یا به تاخیر انداختن واکنش های تخریب اکسایشی پلیمرها که هم در طول فرآیند (پایداری کوتاه مدت) و هم در مدت مصرف (پایداری طولانی مدت) رخ می دهند، از آنتی اکسیدانت ها استفاده می شود.

آنتی اکسیدانت ها ترکیبات آلی با ساختار شیمیایی خاص هستند که استفاده از آنها در مقادیر کم (حدود ۰٫۰۲-۱%) می توانند در محافظت از پلیمرها موثر باشند و از طریق واکنش با رادیکال های آزاد و تجزیه آنها، فرآیندهای تخریب را مهار کنند و مانع از اکسایش پلیمر شوند. این رادیکال های آزاد در حین واکنش، با تجزیه پلیمر و ایجاد رادیکال آزاد با اکسیژن موجود در هوا واکنش داده، پراکسید تولید می کنند که سبب ادامه یافتن واکنش های زنجیره ای متعاقب آن می گردد.

آنتی اکسیدانت

به عنوان مثال وجود آنتی اکسیدانت هایی مانند ویتامین سی که در زندگی روزمره مورد استفاده قرار می گیرد سبب می شود تا آن زنجیره قطع گردد. نمونه های دیگری که می توان مثال زد عبارت است از: آنزیم هایی که به صورت داخلی تولید می شوند و با آنتی اکسیدانت هایی مثل ویتامین ای در زمان تغذیه تامین می گردند.

از خصوصیات آنتی اکسیدانت مورد استفاده در صنعت پلیمر موارد اشاره شده در ذیل می باشد:

  • به شکل پودر باشد؛
  • غیر فرار باشد؛
  • سبب تغییر رنگ نشود؛
  • دمای ذوب پایین داشته باشد؛
  • غیر سمی باشد؛
  • فرایند تخریب ناشی از مس، منیزیم و سایر فلزات را متوقف کند؛
  • در برابر هيدروليز مقاوم باشد؛
  • بسيار پايدار بوده و در طول مدت سرويس دهي، قطعه دچار تبخير، كوچ به سطح و يا استخراج توسط حلال نشود.

به منظور مهاجرت مولكول ها به سطح طراحي و توليد، آنتي اكسيدانت هايي با وزن مولكولي بالا توسعه يافته است. هرچند وزن مولكولي بسيار بالا نيز منجر به بروز عدم سازگاري آنتي اكسيدانت و پليمر مي گردد. همچنين عدم پراكنش يكنواخت و همگن آنتي اكسيدانت نيز از ديگر مسائلي است كه ممكن است رخ دهد. در مجموع مي توان گفت افزودني هاي آنتي اكسيدانت پليمر بايد سه ويژگي ذيل را داشته باشند:

  1. پارامتر حلاليت آن ها بايد به پارامتر حلاليت پليمر نزديك باشد.
  2. عليرغم شرط بالا، افزودني ها داراي يك بخش غيرقطبي باشند كه حلاليت كمي در پليمر دارد (در غير اين صورت يك پركننده يا نرم كننده خواهند بود.
  3. سايت فعال افزودني جاذبه زيادي نسبت به سايت هاي قطبي شده پليمر داشته باشد.

بطور کلی آنتی اکسیدانت ها به دو دسته اولیه و ثانویه تقسیم می شوند. آنتی اکسیدانت های اولیه با ممانعت از مرحله انتشار و جلوگیری از تولید رادیکال آزاد، سرعت این واکنش ها را آهسته تر می کنند (مواد کند کننده اکسایش). این دسته از آنتی اکسیدانت ها ساختار شیمیایی فنول و آمین دارند و معمولا با انتقال یک هیدروژن از OH یا NH به رادیکال آزاد سبب خنثی سازی آن می شوند. فنل های بازدارنده و آمین های آروماتیک از آنتی اکسیدانت های اولیه به شمار می آیند. و اما آنتی اکسیدانت های ثانویه مرحله اختتام را تسریع می کنند. این مواد از ترکیبات فسفر و سولفور و بر پایه ترکیبات فسفیتی هستند که با تخریب رادیکال های پراکسیدی از پلیمر محافظت می کنند و از آنجایی که در فرآیند اکستروژن به منظور افزایش پایداری حرارتی به ماتریس پلیمری افزوده می شوند، به آنها پایدارکننده های فرآیندی نیز اطلاق می گردد. معمولا در پلیمرها به دلیل تمایل کمتر به لک زدایی، تغییر رنگ و مهاجرت، استفاده از فنل ها در اولویت استفاده می باشد و البته نوع ثانويه نقش كم تري در محافظت از پليمر در دوره سرويس دهي آن دارد؛ هرچند که بهترین پایداری برای اکسیداسیون زمانی می باشد که آنتی اکسیدانت اولیه و ثانویه با یکدیگر مصرف شوند که سینرژیسم افکت یا اثر افزایی نام دارد.

از آنجایی که انتخاب مواد افزودنی آنتی اکسیدانت حساسیت بالایی دارد، از این رو مشاوره لازم از متخصص برای شرکت هایی که در حوزه  فعالیت خود نیاز به این ماده دارند به آن ها کمک می کند تا بهترین گزینه را انتخاب کنند.

کار اصلی این دسته از افزودنی های پلیمری جلوگیری از اکسایش پلیمرها است. با استفاده از آنتی اکسیدانت ها، از تغییر رنگ، تخریب پلاستیک ها و افت خواص فیزیکی و مکانیکی آنها جلوگیری می شود و در نهایت عمر سرویس دهی قطعه تولیدی افزایش می یابد. این مواد در صنعت لوله سازی برای لوله هایی که در سطح زمین استفاده می شوند و در معرض اشعه فرابنفش قرار دارند کاربرد بسیار دارند. موادی که در صنعت بسته بندی مواد غذایی مورد استفاده قرار می گیرند در دراز مدت تحت تاثیر اکسیداسیون بوده و یکی از کاربردهای آنتی اکسیدانت در صنعت بسته بندی می باشد. همچنین در تولید فیلم های پلیمری این مواد مورد استفاده قرار می گیرند.

کاربرد آنتی اکسییدانت

 

 

Leave A Comment

برای افزودن دیدگاه باید وارد شوید .