Respuesta rápida: Una estrategia práctica de estabilización comienza primero con el riesgo de degradación y luego examina el paquete de aditivos en función de las condiciones de procesamiento, la vida útil y los requisitos de apariencia.

Los materiales poliméricos incluyen plásticos, caucho, fibras, películas, adhesivos y revestimientos. Debido a que tienen muchas propiedades potenciales superiores a las de los materiales estructurales tradicionales, se utilizan cada vez más en el campo de los productos militares y civiles.
Sin embargo, en el proceso, almacenamiento y uso, debido a la luz, el calor, el oxígeno, el agua, la radiación de alta energía, la erosión química y biológica y otros factores internos y externos, la composición química y la estructura de los materiales poliméricos sufrirán una serie de cambios en las propiedades físicas que cambiarán en consecuencia, como dureza, viscosidad, fragilidad, decoloración, pérdida de resistencia, etc., este fenómeno es el envejecimiento de los materiales poliméricos.
La naturaleza del envejecimiento del material polimérico son los cambios en la estructura física o la estructura química, que se manifiestan como una disminución gradual en el rendimiento del material y la pérdida de su debido valor de uso. El fallo por envejecimiento de los materiales poliméricos se ha convertido en uno de los problemas clave que limitan el desarrollo y la aplicación de materiales poliméricos.

Fenómeno del envejecimiento
Debido a las diferentes variedades de materiales poliméricos, el uso de diferentes condiciones, existen diferentes fenómenos y características de envejecimiento. Por ejemplo, la película plástica agrícola después del sol y la lluvia después de la aparición de decoloración, quebradiza y disminución de la transparencia; plexiglás de aviación con mucho tiempo después de la aparición del grano de plata, disminución de la transparencia; productos de caucho después de un largo tiempo después de la pérdida de elasticidad, endurecimiento, agrietamiento o blando, pegajoso; pinte después de un largo período de tiempo después de que se produzca pérdida de luz, tiza, burbujas, descamación, etc.
El fenómeno del envejecimiento se resume en los siguientes cuatro cambios:
1, cambios de apariencia
Aparición de manchas, manchas, plata, grietas, escarcha, caliza, pegajoso, deformación, ojo de pez, arrugas, encogimiento, quemado, aberraciones ópticas y cambios de color óptico.
2, cambios de propiedad física
Incluyendo solubilidad, hinchamiento, propiedades reológicas, así como frío, calor, permeabilidad al agua, permeabilidad al aire y otros cambios de rendimiento.
3, cambios de propiedades mecánicas
Resistencia a la tracción, resistencia a la flexión, resistencia al corte, resistencia al impacto, alargamiento relativo, relajación de tensiones y otros cambios de rendimiento.
4, cambios en las propiedades eléctricas.
Como resistencia superficial, resistencia volumétrica, constante dieléctrica, resistencia a la rotura eléctrica y otros cambios.

Factores de envejecimientoLas propiedades físicas de los materiales poliméricos tienen una estrecha relación con su estructura química, estructura del estado de agregación.
La estructura química es la estructura de cadena larga de macromoléculas conectadas por enlaces covalentes, y la estructura agregada es la estructura espacial de muchas macromoléculas dispuestas y apiladas por fuerzas intermoleculares, como el estado cristalino, amorfo, cristalino-amorfo. Las fuerzas intermoleculares que mantienen la estructura agregada incluyen enlaces iónicos, enlaces metálicos, enlaces covalentes y fuerzas de van der Waals.
Los factores ambientales pueden provocar cambios en las fuerzas intermoleculares, o incluso roturas de cadenas o desprendimiento de ciertos grupos, lo que en última instancia destruirá la estructura del estado de agregación del material y cambiará las propiedades físicas del material. Generalmente existen dos tipos de factores que afectan el envejecimiento de los materiales poliméricos: factores intrínsecos y factores extrínsecos.

Factores intrínsecos
1, la estructura química del polímero.
El envejecimiento del polímero y su propia estructura química está estrechamente relacionado con el enlace débil de la estructura química del sitio que es susceptible a la influencia de factores externos para descomponerse en radicales libres. Este radical libre es el punto de partida de la reacción de los radicales libres.
2 、 forma física
Algunos de los enlaces moleculares de los polímeros están ordenados y otros están desordenados. La disposición ordenada de los enlaces moleculares puede formar un área cristalina, la disposición desordenada de los enlaces moleculares para el área amorfa, muchos polímeros no son uniformes, sino en estado semicristalino, tanto en áreas cristalinas como amorfas, la reacción de envejecimiento primero desde el área amorfa.
3, normalización tridimensional
La integración tridimensional de los polímeros y su grado de cristalinidad tienen una estrecha relación. En términos generales, los polímeros regulares tienen mejor resistencia al envejecimiento que los polímeros aleatorios.
4 、 Peso molecular y su distribución.
En términos generales, el peso molecular del polímero tiene poca relación con el envejecimiento, pero la distribución del peso molecular tiene una gran influencia en el comportamiento del polímero ante el envejecimiento; cuanto más amplia es la distribución, más fácil es el envejecimiento, porque cuanto más amplia es la distribución, más grupos terminales, más fácil es provocar una reacción de envejecimiento.
5, trazas de impurezas metálicas y otras impurezas.
El polímero en el procesamiento y en contacto con el metal se puede mezclar con trazas de metales o, en la polimerización, con catalizadores metálicos residuales, lo que afectará la oxidación automática (es decir, el envejecimiento) de la función iniciadora.

Factores externos
1, el efecto de la temperaturaLa temperatura aumenta, el movimiento de la cadena del polímero se intensifica, una vez más que la energía de disociación del enlace químico, causará la degradación térmica de la cadena del polímero o la separación del grupo, la degradación térmica de los materiales poliméricos tiene una gran cantidad de informes bibliográficos; Reducción de la temperatura, que a menudo afecta las propiedades mecánicas del material. Estrechamente relacionado con las propiedades mecánicas del punto de temperatura crítico, incluida la temperatura de transición vítrea, la temperatura de flujo viscoso y el punto de fusión, el estado físico del material se puede dividir en vidrio, estado de alta elasticidad y estado de flujo viscoso.

2, el efecto de la humedad
El efecto de la humedad en los materiales poliméricos se puede atribuir a la hinchazón y disolución del agua en el material, para mantener la estructura del material polimérico en el estado de agregación del cambio de las fuerzas intermoleculares, destruyendo así el estado de agregación del material, especialmente para los polímeros amorfos no reticulados, el efecto de la humedad es extremadamente obvio, hará que el material polimérico se hinche e incluso se desintegre el estado de agregación, de modo que se dañe el rendimiento del material; para la cristalización de plástico o fibra, debido a la existencia de limitaciones de infiltración de humedad, el efecto de la humedad no es evidente. Para la forma cristalina de plásticos o fibras, debido a la existencia de restricciones de penetración de agua, el efecto de la humedad no es muy evidente.
3, la influencia del oxígeno
El oxígeno es el principal causante del envejecimiento de los materiales poliméricos, debido a la permeabilidad del oxígeno, los polímeros cristalinos son más resistentes a la oxidación que los polímeros amorfos. El oxígeno primero ataca los enlaces débiles en la cadena principal del polímero, como los dobles enlaces, hidroxilo, átomos de carbono terciarios en el hidrógeno y otros grupos o átomos, la formación de radicales peroxilo o peróxidos del polímero, y luego en esta parte de la cadena principal causada por la fractura de la gravedad del peso molecular del polímero cayó significativamente, la temperatura de transición vítrea se reduce, de modo que el polímero se vuelve viscoso, en presencia de algunos elementos fáciles de descomponer en radicales libres del iniciador o del metal de transición. hay una tendencia a agravar la reacción de oxidación. Tendencia de la reacción de oxidación.
4、Envejecimiento ligero
El hecho de que un polímero irradiado por luz cause o no una fractura de cadena molecular depende del tamaño relativo de la energía de la luz y de la energía de disociación y de la sensibilidad de la estructura química del polímero a las ondas de luz.Debido a la presencia de la capa de ozono en la superficie de la tierra y la atmósfera, el rango de longitud de onda de la luz del sol puede alcanzar el suelo de 290 ~ 4300 nm, la energía de la onda de luz es mayor que la energía de disociación del enlace químico es solo la región ultravioleta de la onda de luz, lo que provocará la ruptura del enlace químico del polímero.
Por ejemplo, la longitud de onda ultravioleta de 300 ~ 400 nm puede ser absorbida por polímeros que contienen carbonilo y doble enlace, y provocar la fractura de la cadena macromolecular, cambios en la estructura química y deterioro del rendimiento del material; tereftalato de polietileno 280 nm de luz ultravioleta tiene una fuerte absorción, el producto de degradación es principalmente CO, H, CH; Solo contiene poliolefina con enlace C-C en la absorción de luz ultravioleta, pero en presencia de una pequeña cantidad de impurezas, como carbonilo insaturado y el producto de degradación, las poliolefinas no se absorben, pero sí en presencia de una pequeña cantidad de impurezas. Sin embargo, en presencia de una pequeña cantidad de impurezas, como carbonilo, enlaces insaturados, grupos hidroperóxido, residuos de catalizadores, hidrocarburos aromáticos y elementos de metales de transición, pueden promover la reacción de fotooxidación de las poliolefinas.
5, la influencia del medio químico.
Los agentes químicos sólo penetran en el interior de los materiales poliméricos para desempeñar un papel, estos papeles incluyen el papel de los enlaces covalentes y el papel de los enlaces subvalentes de dos categorías. El papel de los enlaces covalentes se manifiesta como rotura de cadenas poliméricas, entrecruzamiento, adición o combinación de estos papeles, que es un proceso químico irreversible; medios químicos sobre la destrucción de la valencia secundaria del enlace, aunque no provoca un cambio en la estructura química, pero sí cambiará la agregación de la estructura del material, de modo que las propiedades físicas de los cambios correspondientes.
Los cambios físicos, como el agrietamiento por tensión ambiental, el agrietamiento por solvatación, la plastificación, etc., son manifestaciones típicas del envejecimiento de los materiales poliméricos por medios químicos.
El método para eliminar el agrietamiento por solvatación es eliminar la tensión interna del material, y el recocido después del proceso de moldeo del material favorece la eliminación de la tensión interna del material. La plastificación se produce en el medio líquido y los materiales poliméricos en contacto continuo con la ocasión, las interacciones del polímero y las moléculas pequeñas entre el medio reemplazan parcialmente la interacción entre el polímero, de modo que los segmentos de la cadena del polímero son más fáciles de mover, lo que se manifiesta como una reducción en la temperatura de transición vítrea, la resistencia, la dureza y el módulo elástico del material disminuyen, el alargamiento de rotura aumenta, etc.
6, envejecimiento biológicoComo los productos de plástico, durante su procesamiento, casi todos utilizan una variedad de aditivos y, por lo tanto, a menudo se convierten en una fuente de nutrientes para el moho. El crecimiento del moho absorbe nutrientes en la superficie y dentro del plástico y se convierte en micelio, el micelio es un conductor, lo que hace que el aislamiento del plástico disminuya, cambie de peso y cuando se produzca un pelado grave. Los metabolitos del crecimiento del moho contienen ácidos orgánicos y toxinas, que harán que la superficie del plástico parezca pegajosa, decolorada, quebradiza, reducción del brillo y otros fenómenos, y también entrarán en contacto a largo plazo con el plástico mohoso de personas infectadas con enfermedades.
Las macromoléculas naturales de polisacáridos y sus compuestos modificados se pueden procesar en películas, láminas, contenedores, productos espumados, etc. biodegradables y desechables, mediante la mezcla y modificación con plásticos de uso general, y sus desechos se pueden hidrolizar en compuestos de moléculas pequeñas paso a paso mediante la intervención de enzimas de descomposición de macromoléculas naturales de polisacáridos, como la amilasa, que se encuentran ampliamente en el entorno natural, y eventualmente se descomponen en dióxido de carbono y agua no contaminantes, que pueden ser regresó a la biosfera. Basándose en estas ventajas, los compuestos poliméricos naturales de polisacáridos representados por el almidón siguen siendo una parte importante de los plásticos degradables.

A ruta de selección práctica para paquetes de antioxidantes, absorbentes de UV y HALS

La mayoría de las decisiones sobre estabilizadores funcionan mejor cuando se tratan como decisiones de paquete en lugar de decisiones de un solo producto. Los compradores técnicos suelen obtener la respuesta más sólida al revisar juntos el envejecimiento por calor a largo plazo, la estabilidad del proceso, la exposición a la intemperie y la sensibilidad del color.

• Protección de procesamiento separada de estabilidad a largo plazo: el mejor aditivo para el historial de fusión no siempre es el mismo que brinda la mejor retención de vida útil.
• Utilice la sinergia deliberadamente: muchos sistemas de recubrimiento y polímeros funcionan mejor cuando los estabilizadores primarios y secundarios se combinan intencionalmente.
• Revise los requisitos de color y claridad: Los sistemas transparentes, pálidos, en contacto con alimentos o blancos a menudo necesitan un paquete más ajustado que los productos industriales oscuros.
• Compruebe la condición de envejecimiento real: el calor, los rayos UV, la humedad y la exposición al aire libre pueden cambiar qué ruta estabilizadora es comercialmente más fuerte.

Referencias de productos recomendadas

• CHLUMINIT TMO: Un valioso punto de comparación cuando las discusiones sobre un menor amarilleo o sobre el reemplazo de TPO son importantes.
• CHLUMIAF 094: Un antiespumante de referencia equilibrado para revestimientos a base de agua y muchas pantallas generales de control de espuma.
• CHLUMIAF 3037: Una opción antiespumante de proceso más potente cuando la espuma persistente sobrevive a condiciones más duras.
• CHLUMIFLEX ATBC: Una referencia práctica de plastificantes sin ftalatos para pantallas de aplicación y cumplimiento.

Preguntas frecuentes para compradores y formuladores

¿Por qué los paquetes de estabilizadores suelen ser más fuertes que un solo aditivo?
Debido a que diferentes productos pueden proteger diferentes partes de la ruta de degradación, el paquete a menudo cubre más riesgos que un solo grado.

¿Agregar más antioxidante o estabilizador UV siempre mejora el rendimiento?
No necesariamente. La sobredosis puede aumentar el costo y, en ocasiones, crear efectos secundarios, por lo que la mayoría de los sistemas funcionan mejor dentro de una ventana de dosificación probada.

Productos y guias relacionados

• antioxidantes para polimeros
• CHLUMIAO® 9228 / Irganox 9228 / Antioxidante 9228 CAS 154862-43-8
• CHLUMIAO® Antioxidante 9228 CAS 154862-43-8
• CHLUMIAO® 1520 / Irganox 1520 / Antioxidante 1520 CAS 110553-27-0
• CHLUMIAO® TNPP CAS 26523-78-4
• CHLUMIAO®TLP / Fosfito de tridodecilo / Antioxidante TLP CAS 3076-63-9