Использование пластиковых антиоксидантов является одним из эффективных способов задержки деградации или термоокислительного старения пластиковых смол и изделий. Антиоксиданты общего назначения или высокоэффективные антиоксиданты иногда трудно удовлетворить требованиям высокотемпературной обработки и использования, а иногда они нерентабельны. Выбор экономически эффективных антиоксидантов требует всестороннего рассмотрения молекулярной структуры пластиковой смолы, процесса полимеризации, условий обработки и использования продукта.
При синтезе и постобработке пластиковых смол, а также при переработке и использовании пластмассовых изделий, из-за таких факторов, как тепло и кислород, пластиковые полимеры будут деградировать в разной степени, что напрямую влияет на физические свойства, механические свойства, внешний вид смол и продуктов. Негативное влияние на цвет, функцию и т. д. Использование антиоксидантов является одним из эффективных способов замедления деградации или термоокислительного старения смол и продуктов. Разнообразие применения и количество добавляемых антиоксидантов в основном определяются молекулярной структурой пластиковой смолы, процессом полимеризации, условиями обработки и использованием продукта.
1. Функции и виды антиоксидантов
Из-за разной молекулярной структуры пластиковых смол или одинаковой молекулярной структуры из-за разных процессов полимеризации, методов обработки, среды и условий использования скорость реакции термического окисления и стойкость к термическому окислению пластиковых смол сильно различаются.
Антиоксиданты добавляются в пластиковые смолы для эффективного ингибирования или снижения скорости реакции термического окисления макромолекул пластика, задержки процесса термической и кислородной деградации пластиковых смол, значительного повышения термостойкости пластиковых смол, продления срока службы пластиковых изделий и улучшения качества. использование пластиковых изделий. ценные пластические добавки.
Антиоксиданты являются наиболее широко используемыми добавками в пластмассах. Во-первых, антиоксиданты используются на различных стадиях полимеризации пластика, грануляции, хранения, обработки, использования и переработки. Во-вторых, среди появившихся сегодня в мире различных видов пластиков с различной молекулярной структурой, таких как полиэтилен, полипропилен, стирольные полимеры, конструкционные пластики, специальные пластики и другие материалы, больше всего видов пластиков с использованием антиоксидантов.
Обычно используемые пластиковые антиоксиданты обычно делятся на пять категорий в соответствии с молекулярной структурой и механизмом действия: затрудненные фенолы, фосфиты, тиосы, композиты и затрудненные амины (HALS).
Затрудненные фенольные антиоксиданты являются основными антиоксидантами пластиковых материалов, и их основная функция заключается в реакции с окислительными радикалами R‧ и ROO‧, образующимися при окислении в пластиковых материалах, для прерывания роста активных цепей. Затрудненные фенольные антиоксиданты делятся на монофенольные, бисфенольные, полифенольные, азотсодержащие гетероциклические полифенолы и другие разновидности в зависимости от молекулярной структуры.
Фосфитные антиоксиданты и серосодержащие антиоксиданты являются вспомогательными антиоксидантами. Основной механизм действия заключается в разложении высокоактивных гидропероксидов в пластмассах на малоактивные молекулы. Внутреннее производство и потребление фосфитных антиоксидантов составляет около 30 процентов от общего внутреннего производства и потребления антиоксидантов. Серосодержащие антиоксиданты, производимые в Китае, можно разделить на три категории в зависимости от молекулярной структуры: тиоэфирные антиоксиданты, тиобисфенольные антиоксиданты и тиоэфирные фенолы.
Различные типы первичных и вторичных антиоксидантов или антиоксиданты одного и того же типа с различной молекулярной структурой имеют разные функции и эффекты применения, каждый из которых имеет свои сильные и слабые стороны.
Композитный антиоксидант состоит из двух или более антиоксидантов разных типов или разных разновидностей одного и того же типа. Он может учиться друг у друга в пластических материалах и показывать синергетический эффект. Эффект термоокислительного старения. Синергетический эффект означает, что когда две или более добавок используются в комбинации, эффект применения больше, чем сумма эффектов каждой добавки, используемой по отдельности, то есть 1 плюс 1.﹥2.
Затрудненные аминные стабилизаторы представляют собой класс органических аминовых соединений с эффектом стерических затруднений, которые обладают четырьмя синергетическими стабилизирующими функциями разложения гидропероксида, гашения кислорода в возбужденном состоянии, захвата свободных радикалов и рециркуляции. Затрудненные амины с относительно высокой молекулярной массой являются высокоэффективными антиоксидантами длительного действия, а также эффективными светостабилизаторами. Большинство стерически затрудненных аминов основано на 2,2,6,6-тетраметил-4-пиперидинильной группе.
2. Подбор пластиковых антиоксидантов
Во время полимеризации пластиковых смол, постобработки или переработки пластиковых изделий должно быть обеспечено достаточное количество тепла. Нагрев является одной из основных причин деградации смолы. Использование антиоксидантов при полимеризации смолы или постобработке постепенно получает признание в отрасли.
Разложение смолы ПВХ сопровождается полным процессом полимеризации смолы. Как правило, используются стерически затрудненные фенольные антиоксиданты, такие как 246, 1076, 245, фосфитные антиоксиданты, такие как PKY-618, и жирная кислота цинка, эпоксидированное соевое масло, JC-ZH21 и т.д. образуют устойчивую систему. Среди них JC-ZH21 представляет собой новый тип гетероциклического соединения азота с небольшим количеством добавки, которое может улавливать свободные радикалы, обладает хорошим стабилизирующим эффектом и является экономически эффективным.
В процессе полимеризации ABS, SBS, PS, POM и других смол используются антиоксиданты или комбинированные системы термостабилизации, такие как тиоэфирные антиоксиданты DLTP, DSTP, антиоксиданты на основе фосфитных эфиров PKY-136 и т. д.
Метилметакрилат ПММА (широко известный как плексиглас) обладает химической стабильностью, хорошими характеристиками обработки и отличными оптическими свойствами. На более позднем этапе синтеза ПММА обычно проводят высокотемпературную обработку для удаления летучих соединений из смолы. Когда температура в процессе высокотемпературной обработки достигает 220 градусов и выше, концевые группы ненасыщенных молекулярных цепей ПММА, образованные диспропорционированием цепных радикалов, начинают разрывать связи, полимер ПММА начинает деградировать, механические свойства и прозрачность снижаются. , и цвет смолы ухудшается.
Добавление антиоксидантов в процесс последующей обработки ПММА может эффективно улучшить термоокислительную стабильность ПММА. Роль антиоксидантов заключается в повышении начальной температуры разложения и максимальной температуры скорости разложения ПММА. Затрудненные фенольные антиоксиданты могут одновременно повышать начальную температуру разложения и температуру максимальной скорости разложения ПММА. Фосфитные антиоксиданты могут только увеличить начальную температуру разложения ПММА, но не могут увеличить максимальную температуру скорости разложения ПММА.
Полиэтиленовое волокно со сверхвысокой молекулярной массой (также известное как высокоэффективное полиэтиленовое волокно, UHMWPE) обладает характеристиками высокой прочности, высокого модуля, низкого удельного веса, сильной светостойкости и высокой износостойкости, а также водостойкости, влагостойкости, устойчивость к морской воде и плесени. Сопротивление усталости и долгий срок службы при изгибе делают это коммерческое высокопроизводительное волокно с самой высокой удельной прочностью в мире.
Температура производства сверхвысокомолекулярного полиэтиленового волокна составляет около 190 градусов, что не считается высокой температурой. Однако из-за высокой вязкости расплава время пребывания в экструдере составляет около 10 минут, а время нагревания велико. Когда отечественные предприятия используют для производства обычные антиоксидантные системы, происходит сильное термическое разложение смолы, молекулярная масса снижается с 4 миллионов до менее чем 3 миллионов, а прочность шелка на 15-20 процентов ниже, чем у импортный шелк, и внешний вид пожелтел. После использования специальной антиоксидантной системы JC-211B молекулярная масса значительно не снижается, прочность шелка достигает уровня импортного шелка, а внешний вид становится белым и ярким.
Обработка полипропилена, особенно производство полипропиленовых нитей, требует чрезвычайно строгих процессов экструзии, а температура обработки превышает 200 градусов. Полипропиленовые мешки для цемента горячей упаковки, мешки для асфальта и т. д. необходимо использовать в течение определенного периода времени при температуре около 60 градусов; температура поверхности пластиковых тканых мешков, используемых на открытом воздухе летом, может достигать 70 градусов под солнечным светом. Пигмент Hongrun: 3132 ярко-красный порошок, светостойкий красный BBN, светостойкий ярко-красный BBC, золотисто-светло-красный C, светостойкий ярко-красный 2BP, Lisol пурпурный 4BP, Lisol Baohong BK, перманентный красный F3RK, перманентный красный F5RK, пигмент красный 122, Пигмент красный 254, органический средний желтый, органический тартразин, светостойкий желтый G, постоянный желтый 2G, постоянный желтый HR, желтый пигмент 81, желтый пигмент 110, желтый пигмент 139, желтый пигмент 151, желтый желтый пигмент 180, постоянный оранжевый G, оранжевый пигмент 64, фталоцианиновый синий BGS, фталоцианиновый зеленый G, пигмент фиолетовый 19, перманентный фиолетовый RL и другие органические пигменты. Для обработки полипропиленовых пластиковых тканых мешков и требований к термостойкому использованию высокоэффективный и специальный композитный антиоксидант JC-1225 может обеспечить хорошую стабильность обработки и использования. В таблице 1 показано изменение индекса расплава полипропилена с различными антиоксидантами. Действие антиоксиданта JC-1225 лучше, чем у обычного антиоксиданта 225.
Добавление маточной смеси к смоле для производства всех видов пластиковых изделий является широко используемым методом в промышленности по переработке пластмасс. Для продуктов, которые обрабатываются и производятся путем добавления маточных смесей, смола-носитель, используемая при производстве маточных смесей, снова подвергается термической и механической деструкции, когда смола-носитель снова нагревается в процессе производства пластиковых изделий, что, в свою очередь, запускает и ускоряет разрушение. использование продукта. тепло, кислород и фотостарение. Следовательно, хотя доля смолы-носителя в маточной смеси в пластиковых изделиях невелика, проблема ускоренного старения, вызванная вторичным или дополнительным нагревом, и влияние на характеристики старения пластиковых изделий должны вызывать маточную смесь. внимание производственных предприятий и предприятий по переработке продукции.
В нормальных условиях производителям маточных смесей и предприятиям, которые используют некоторые вторичные материалы или переработанные материалы для производства пластиковых изделий, необходимо использовать комбинацию стерически затрудненных фенольных и фосфитных антиоксидантов для стабилизации системы во время обработки.
