El plástico es uno de los materiales más frecuentes en la vida diaria. Es muy apreciado por los consumidores por sus ventajas de forma simple, precio bajo, resistencia a los solventes, resistencia a la corrosión y peso ligero. Sin embargo, las propiedades intrínsecas de los materiales poliméricos no pueden satisfacer las necesidades de diversos escenarios de uso. Por lo tanto, en el proceso de producción, las personas agregarán diferentes aditivos al plástico para mejorar el rendimiento.
Respuesta rápida: Para temas de antioxidantes, absorbentes de UV y HALS, los formuladores generalmente comparan la protección a largo plazo, la estabilidad del proceso y el control del color juntos porque esas prioridades no siempre apuntan al mismo aditivo.
Los compuestos de moléculas pequeñas en los plásticos aparecen principalmente de dos maneras:
1. Para los materiales poliméricos obtenidos mediante polimerización por adición o polimerización por condensación de monómeros, generalmente se agregan iniciadores durante el proceso de polimerización, y pueden quedar trazas de iniciadores y monómeros y otros compuestos moleculares pequeños en los materiales después de la polimerización;
2. Aditivos agregados para cumplir ciertas propiedades de los plásticos durante el moldeo, como plastificantes, antioxidantes, retardantes de llama, estabilizadores de luz, cargas inorgánicas y otros compuestos moleculares pequeños. A medida que aumenta el tiempo de uso, ciertos rastros de moléculas pequeñas migrarán en el plástico o incluso se escaparán del plástico, lo que provocará una disminución en el rendimiento del producto plástico. Es más probable que esta situación ocurra bajo calefacción, microondas, alta presión y otros ambientes.
Bajo la acción del microondas, la cadena del polímero vibra debido a la acción del campo electromagnético alterno, lo que hace que estos pequeños compuestos moleculares se disuelvan y migren a los alimentos, el aire y las líneas de producción. Cuando la migración alcanza una determinada proporción, puede afectar el rendimiento del plástico., Provocando que sucedan cosas peligrosas.
En la actualidad, China tiene poca investigación sobre la estructura y el mecanismo de migración de compuestos que desempeñan un papel importante en el proceso de migración. En los últimos años, los investigadores han estudiado cuatro compuestos de moléculas pequeñas comunes en los plásticos (hidroxitolueno butilado, antioxidante 168, Light Stabilizer 770, ftalato de dibutilo).) Se compararon las reglas de migración de cinco tipos de materiales de embalaje plásticos (polietileno PE, polipropileno PP, poliestireno PS, polimetilmetacrilato PMMA y tereftalato de polietileno). Cabe señalar que para simular condiciones extremas y facilitar las pruebas, el trabajo de investigación agregó compuestos de moléculas pequeñas a cinco materiales de embalaje de plástico con un contenido del 1,00 %, lo que superó con creces las proporciones de concentración comúnmente utilizadas de estos compuestos, por lo que los resultados medidos son generalmente demasiado grandes y solo se utilizan como referencia de tendencia y no explican la exudación real.
La primera es una comparación de la migración aproximada de diferentes moléculas pequeñas en diferentes materiales de embalaje. La siguiente figura muestra los resultados de movilidad obtenidos al calentar a una potencia de microondas de 500 W durante 5 minutos. Se puede observar claramente que las cuatro sustancias migran en PS y PMMA. La tarifa es mayor que la movilidad en PE, PP y PET.
Esto se debe a que las cadenas principales de PE, PP y PET tienen buena simetría y estructuras relativamente regulares, que son polímeros cristalinos; mientras que PS tiene un anillo de benceno con mayor impedimento estérico en su cadena lateral, y PMMA tiene un grupo éster polar más grande en su cadena lateral. Pertenece al polímero amorfo en su conjunto, pero las regiones cristalinas y amorfas existen al mismo tiempo en el polímero. Los compuestos de moléculas pequeñas también se distribuyen en las regiones cristalinas y amorfas del material cuando se forman. Bajo la acción de las microondas, el polímero Los segmentos de cadena de la región amorfa de los cristales vibran aleatoriamente bajo la acción del campo electromagnético alterno, lo que promueve la migración de compuestos moleculares pequeños del polímero.
También se puede encontrar que la tasa de migración del antioxidante 168 y estabilizador de luz 770 en todos los plásticos es menor que la de las otras dos moléculas pequeñas, y la tasa de migración de HALS 770 en PE y PP aplicables es solo de aproximadamente 10%.
Con un tiempo de calentamiento de 5 minutos, en la siguiente figura se muestran las curvas de movilidad de diferentes potencias de salida de microondas para las cuatro sustancias. Los diagramas ABCD muestran que BHT, antioxidante 168, HALS 770 y DBP se encuentran en 5 materiales bajo diferentes potencias de microondas. Curva migratoria. Obviamente, a medida que aumenta la potencia de salida de Weibo, la movilidad de varios materiales y la potencia de salida son básicamente lineales.
Esto se debe a que bajo el mismo tiempo de calentamiento, la potencia de salida de microondas es fuerte, las moléculas pequeñas se mueven más violentamente en el polímero, lo que también acelera el movimiento de los segmentos del polímero en la región amorfa, acelerando así la migración de moléculas pequeñas en el plástico. De manera similar, independientemente de la potencia de las microondas, la movilidad de los cuatro materiales es consistente con la conclusión de la etapa anterior, lo que indica que no existe otra forma de interacción entre los materiales excepto el movimiento térmico.
Finalmente, los investigadores estudiaron el efecto del tiempo de acción de las microondas en la migración de sustancias químicas en envases de plástico. La potencia de salida del microondas fue de 300 W. Los resultados se muestran en la siguiente figura. Se puede ver en la figura que bajo la misma potencia de salida de microondas, cuando las cuatro sustancias migran en cada material, la movilidad es pequeña al principio, aumenta linealmente y se acelera después de 2 minutos, y alcanza el valor máximo en aproximadamente 6 a 7 minutos., Después de alcanzar el equilibrio y básicamente sin cambios.
Esto se debe a que la migración de material es un proceso de difusión, y la fuerza impulsora continua para la difusión es la diferencia de potencial químico entre el material de embalaje y el alimento. Cuando el potencial químico entre las dos fases es igual, se alcanza el equilibrio. Para el antioxidante 168 y HALS 770, la concentración de equilibrio final de exudación es solo del 25% incluso en PS, es decir, el contenido de aditivo restante es del 0,75%, lo que aún excede el uso de aditivos en la mayoría de los casos.
Por lo tanto, incluso en condiciones intensas de microondas a largo plazo, estos dos compuestos de molécula pequeña aún pueden mantener una concentración efectiva, lo que favorece el uso continuo de dispositivos de plástico en condiciones extremas.
En total, este experimento investigó los cuatro tipos de migraciones que contienen diferentes grupos funcionales y polaridades de BHT, antioxidante 168, estabilizador de luz HALS 770 y DBP en diferentes condiciones de potencia de calentamiento por microondas en PE, PP, PS, PMMA y PET. Tipo de movilidad dentro de la película plástica.
Los resultados muestran que la movilidad de las cuatro sustancias es básicamente lineal con la potencia de salida de microondas, y la movilidad de los migrantes en el material amorfo es mayor que la del material cristalino en las mismas condiciones, y cuando los migrantes y la cadena molecular del polímero Cuando se forman enlaces de hidrógeno, se puede aumentar la resistencia a la migración; Bajo la misma potencia de salida de microondas, cuando las cuatro sustancias migran en cada material, la movilidad es pequeña al principio y comienza a aumentar linealmente y se acelera después de 2 min, a 6 min ~ 7 min. La izquierda y la derecha alcanzan el valor máximo y luego alcanzan el equilibrio y básicamente no cambian.
Entre los cuatro materiales, el antioxidante 168 y el estabilizador de luz 770 tienen una tasa de migración menor, lo cual es beneficioso para agregar y usar.
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Cómo suelen evaluar los compradores los antioxidantes y estabilizadores
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 para 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 recomendados
- CHLUMIAO 168: Una referencia práctica de estabilidad del proceso cuando el control del hidroperóxido importa.
- CHLUMIAO 1010: Un punto de referencia de antioxidante primario ampliamente utilizado para la estabilidad térmica a largo plazo.
- CHLUMILS UV-123: Una sólida referencia de HALS para pantallas centradas en la resistencia a la intemperie en recubrimientos y polímeros.
- CHLUMILS UV-5151: Una referencia práctica del paquete estabilizador cuando se necesita una protección más amplia contra el envejecimiento por luz.
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 vía 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
- monomeros y resinas UV
- 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
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