Estabilizadores
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Estabilizadores
Los plásticos están sujetos a una amplia gama de influencias durante el procesamiento y el uso posterior. Dependiendo de su estructura molecular y morfología, experimentan reacciones de degradación que son inducidas por procesos termomecánicos, termooxidativos y fotooxidativos.
Antioxidantes
La mayoría de los estabilizadores se usan para prevenir la degradación oxidativa en polímeros como poliolefinas, poliestirenos, policarbonatos, poliésteres, poliamidas, cloruros de polivinilo y poliacetales, así como poliuretanos y elastómeros. La exposición al calor, la irradiación y las cargas mecánicas, como el cizallamiento, crea radicales que reaccionan con el oxígeno para formar radicales peróxido, que a su vez se separarán de un átomo de hidrógeno y se transformarán en hidroperóxidos antes de una mayor degradación y formación de radicales. Con suficiente disponibilidad de oxígeno, se crearán hidroperóxidos y radicales alquilo, así como radicales peroxi, alcoxi e hidroxilo en plásticos no estabilizados. Estas reacciones en cadena provocan la degradación de los materiales plásticos. El proceso termooxidativo está determinado principalmente por la solubilidad y la velocidad de difusión del oxígeno en el plástico. La necesidad de estabilización térmica también está impulsada por temperaturas de servicio más altas y una mayor implementación de corrientes de material reciclado que a menudo requieren antioxidantes para una mayor estabilidad.
Antioxidantes primarios y secundarios
Se distinguen entre antioxidantes primarios y secundarios dependiendo de su respectivo modo de acción. Los antioxidantes primarios (eliminadores de radicales) contienen átomos de H reactivos que reaccionan con los radicales libres. Los AO interfieren con la propagación de reacciones de radicales libres que rompen las cadenas de polímeros, ralentizando o casi deteniendo estas reacciones, lo hacen "eliminando" o consumiendo radicales libres. Este grupo incluye fenoles y aminas, así como aminas aromáticas. Los antioxidantes secundarios degradan los hidroperóxidos, terminando la reacción en cadena y estabilizando así la reacción de oxidación, reaccionan con especies de hidroperóxido secundario creadas durante la autooxidación, evitando que degraden aún más el polímero. Los fosfitos orgánicos, fosfonitos y tioésteres son representantes de este grupo. Los antioxidantes basados en lactonas se usan para mejorar la procesabilidad de las poliolefinas. Los fenoles y bisfenoles, dihidroquinolinas, difenilaminas y bencimidazoles sustituidos se usan para estabilizar los elastómeros. Los antioxidantes modernos consisten en una combinación de varios estabilizadores y otros aditivos (aditivos multifuncionales). Las cargas antioxidantes requeridas oscilan entre 0.05–1% en peso. Los antioxidantes pueden causar descoloración y pueden interactuar con otros aditivos o rellenos. Aunque el proceso de envejecimiento puede retrasarse significativamente por la incorporación de antioxidantes, no puede compensarse ni neutralizarse.
Estabilizadores UV
La exposición a la luz ultravioleta crea radicales extremadamente reactivos en los plásticos, que a su vez inician reacciones de degradación y reordenamientos moleculares en las cadenas de polímeros. En combinación con oxígeno, agua u otros impactos ambientales, el mecanismo dañino de la fotooxidación se intensifica aún más. Los resultados incluyen amarillamiento, pérdida de transparencia o brillo, tiza, cambio de color, grietas o disminución de las propiedades mecánicas. Los absorbedores de UV a 0.1 a 2.0 % en peso se incorporan como estabilizadores de UV. Absorben el espectro ultravioleta de la luz y lo disipan como calor de bajo nivel. Los representantes típicos de este grupo son benzofenonas sustituidas, ésteres de ácido salicílico, hidroxifenil benztriazoles, triazinas, malonato de bencilideno y negro de humo. Otros estabilizadores UV ampliamente utilizados actualmente incluyen aminas estéricamente impedidas (HALS, estabilizadores de luz de amina impedida) incorporados a 0.1-1.0% en peso) como tipos poliméricos y oligoméricos. Los retardantes de llama que contienen halógeno y los medios ácidos interfieren con HALS. Aquí, NOR-HALS (alcoxyamineHALS) es más adecuado. Los quelatos de níquel se usan como extintores en plásticos. Desactivan los radicales y convierten la energía en calor o radiación. Los complejos metálicos (Ni, Zn) y los compuestos que contienen azufre, como el dialquilditiocarbamato o el dialquilditiofosfato han demostrado ser efectivos descomponedores de peróxido. Una gama de componentes activos se combina en masterbatches estabilizadores UV.
Desactivadores de metales
La presencia de iones metálicos puede actuar para aumentar la tasa de oxidación, incluso en presencia de antioxidantes. Los desactivadores de metal a menudo se agregan para evitar que esto ocurra. Los agentes quelantes se agregan al complejo con el ion metálico. Los desactivadores de metal retardan de manera eficiente la oxidación de polímeros catalizados por impurezas metálicas. Función por quelación. Los desactivadores de metales efectivos son agentes complejantes que tienen la capacidad de coordinar los orbitales vacantes de iones de metales de transición a su número máximo de coordinación y, por lo tanto, inhiben la coordinación de hidroperóxidos a iones metálicos. El uso principal de la estabilización contra la oxidación catalizada por metales es en aplicaciones de alambre y cable donde los materiales de hidrocarburos están en contacto con compuestos metálicos, p. cobre.
