Plásticos resistentes a radiación UV

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¿Qué plásticos resistentes a los rayos UV no se degradan con la luz solar?

Al elegir el mejor plástico para sus necesidades, es importante tener en cuenta los factores ambientales que podrían limitar la vida útil de su producto o pieza de plástico. Para aplicaciones al aire libre, la radiación ultravioleta es una de las causas principales de la degradación del plástico en los equipos para exteriores. Afortunadamente, hay varios materiales plásticos disponibles en el mercado que son resistentes a los rayos UV.

Exposición a la radiación ultravioleta (UV)

La exposición a la radiación ultravioleta (UV) puede causar una degradación significativa de muchos materiales. La radiación UV provoca una degradación fotooxidativa que da como resultado la rotura de las cadenas del polímero, produce radicales y reduce el peso molecular, provocando el deterioro de las propiedades mecánicas y dando lugar a materiales inútiles, después de un tiempo impredecible. Casi todos los polímeros sintéticos requieren estabilización contra efectos ambientales adversos. Es necesario encontrar un medio para reducir o prevenir los daños inducidos por componentes ambientales como el calor, la luz o oxígeno. Una amplia variedad de polímeros de alto contenido sintético y natural absorben la radiación ultravioleta solar y experimentan reacciones fotolíticas, fotooxidativas y termooxidativas que resultan en la degradación del material. La radiación UV provoca una degradación fotooxidativa que da como resultado la rotura de las cadenas poliméricas, produce radicales y reduce el peso molecular, provocando el deterioro de las propiedades mecánicas y dando lugar a materiales inútiles, después de un tiempo impredecible. La exposición a radiación ultravioleta, UV, puede causar la degradación significativa de muchos materiales. El daño por radiación UV es comúnmente la razón principal de la decoloración de tintes y pigmentos, intemperismo, coloración amarillenta de los plásticos, pérdida de brillo y propiedades mecánicas (agrietamiento), piel quemada por el sol, cáncer de piel y otros problemas asociados con la luz ultravioleta.

Fotodegradación

La fotodegradación es la degradación de una molécula fotodegradable causada por la absorción de fotones, en particular las longitudes de onda que se encuentran en la luz solar, como la radiación infrarroja, la luz visible y la luz ultravioleta. Sin embargo, otras formas de radiación electromagnética pueden causar fotodegradación. La fotodegradación incluye la fotodisociación, la ruptura de moléculas en pedazos más pequeños por fotones. También incluye el cambio de forma de una molécula para alterarla de manera irreversible, como la desnaturalización de proteínas y la adición de otros átomos o moléculas. Una reacción de fotodegradación común es la oxidación. La fotodegradación en el medio ambiente es parte del proceso por el cual el ámbar gris evoluciona de su precursor graso. La fotodegradación también destruye pinturas y otros artefactos. La degradación o fotodegradación de polímeros inducida por la luz incluye los cambios físicos y químicos causados por la irradiación de polímeros con luz ultravioleta o visible. Para que sea eficaz, la luz debe ser absorbida por el sustrato (sistema polimérico). Por tanto, la existencia de grupos cromofóricos en las macromoléculas es un requisito previo para el inicio de cualquier reacción fotoquímica.

Mecanismo de degradación fotooxidativa de polímeros

Degradación fotooxidativa de polímeros, que incluye procesos como escisión de cadenas, reticulación y reacciones oxidativas secundarias, y tiene lugar a través de procesos radicales, similares a las reacciones de oxidación térmica.

Estabilizadores ultravioleta

Se han desarrollado los siguientes sistemas estabilizadores que dependen de la acción del estabilizador:

filtros de luz
absorbentes de UV
desactivadores de estado excitado
descomponedores de peróxido
captadores de radicales

De estos, generalmente se cree que los tipos c, dye son los más efectivos. La práctica muestra que cuando el polímero contiene un fotoestabilizador, la tasa de oxidación se reduce mucho. Los estabilizadores reducen pero no previenen completamente la oxidación, por lo que se puede esperar que tenga lugar alguna reacción en el interior de un polímero estabilizado. Los estabilizadores ultravioleta se pueden clasificar según sus mecanismos de acción en el proceso de fotoestabilización en:

• (i) Absorbentes de UV y filtros de luz

• (ii) Apagadores (Los extintores desactivan los estados excitados (singlete y / o triplete) de los grupos cromofóricos en los polímeros)

• (iii) Descomponedores de hidroperóxido (Estos compuestos operan reaccionando directamente con hidroperóxido polimérico (ROOH))

• (iv) Eliminadores de radicales

• (v) Oxígeno singlete, (1O2), extintores

otros

• (i) Pigmentos (Powder metal (aluminum) is excellent reflector to UV light. Fe₂O₃, Fe₃O₄, ZnO,TiO₂… are inorganic pigment excellent UV screener.

• (ii) Quelatos de metales

• (iii) Negro de carbón (El negro de carbón es uno de los absorbentes de luz más eficientes y extendidos)

• (iv) Salicilatos

• (v) Salicilanilidas

• (vi) Hidroxifenilbenzotriazoles

• (vii) Hidroxibenzofenonas

Poliestireno

El poliestireno no es resistente a los rayos UV, la fotodegradación del poliestireno en el aire provoca decoloración (amarillamiento), reticulación y escisión de la cadena debido a la oxidación. También se propuso un proceso de fotodegradación sobre la base del espectro IR de la película fotoirradiada, que indicaba la formación de radicales peroxi e intermedios de hidroperóxido. Las reacciones fotoquímicas provocan la disociación de un radical poliestirilo al crear un estado electroquímico excitado. El radical poliestirilo se convierte en radicales peroxi al reaccionar con oxígeno. El radical peroxi sufre una escisión de cadena y la formación de compuestos carbonílicos.

Acrílico

Uno de los plásticos más utilizados en aplicaciones al aire libre es el acrílico . Además de ser resistente a los rayos UV, los consumidores valoran mucho el acrílico por su claridad óptica y resistencia al rayado. Es transparente y se puede agregar color fácilmente en todo el material; por lo tanto, es una opción popular para señalización exterior, exhibidores minoristas, accesorios de iluminación, paneles decorativos, reflectores y lentes de colores. El material es algo rígido y quebradizo, por lo que no es ideal para aplicaciones en las que son habituales altas presiones o fuertes impactos.

Policarbonato

Una alternativa resistente a los rayos ultravioleta más duradera, el policarbonato es altamente resistente a los impactos. Presenta una claridad y transparencia comparables al acrílico, pero es más resistente y tolerante a temperaturas extremas. Estas cualidades hacen que el policarbonato sea perfecto para productos de alta resistencia, como gafas y escudos de seguridad, cascos, ventanas de seguridad y contenedores. Este material es más caro que el acrílico, pero es perfecto para aplicaciones que colocan el material bajo más presión de la que el acrílico podría manejar.

HDPE

El polietileno de alta densidad (HDPE) es un plástico polimérico a base de etileno que se crea al exponer el petróleo a calor y presión extremos. Es uno de los plásticos más utilizados en todo el mundo y, además de la resistencia a los rayos UV, tiene una variedad de características útiles. Como termoplástico, se funde y moldea fácilmente en las formas requeridas. La facilidad con la que se forma y el hecho de que su producción es económica la hacen extremadamente popular para productos moldeados como recipientes, botellas, muebles para exteriores, juguetes de plástico y tuberías. El HDPE es resistente y difícil de rasgar, pero aunque es más resistente al impacto que el acrílico, no es ideal para aplicaciones de alto impacto o alta presión.

Polieterimida

La polieterimida (PEI) es un plástico resistente a los rayos UV que es particularmente útil en aplicaciones industriales, mecánicas y químicas. Es un material excepcionalmente fuerte que exhibe una resistencia al calor, resistencia a la tracción y estabilidad química superiores cuando se expone a ácidos. Permite fabricar como material transparente o translúcido; la polieterimida tiene mucho uso en aplicaciones automotrices, industriales, eléctricas y médicas. PEI sobresale en aplicaciones industriales o mecánicas pesadas que experimentan presiones repetitivas y temperaturas extremas. Los fabricantes lo utilizan en componentes eléctricos y cubiertas, escudos térmicos, sensores de temperatura, piezas de automóviles y componentes de motores aeroespaciales.

Sulfuro de polifenileno

El sulfuro de polifenileno (PPS) es un plástico resistente a los rayos ultravioleta extremadamente útil que es excepcionalmente resistente al fuego y al calor. Presenta una excelente resistencia química y los productores lo valoran mucho por su estabilidad química general. Es un plástico a base de polímero cristalino, que lo hace fuerte y duradero, pero también lo limita a colores más oscuros. Por sí mismo, el PPS puede ser frágil, pero se mezcla fácilmente con fibras y otros rellenos para mejorar su dureza. PPS encuentra muchos usos en piezas de automóviles, componentes aeroespaciales, bombas industriales, componentes eléctricos y equipos médicos.

ASA

Estos representan una variación de ABS en que la parte de polibutadieno está sustituida por un caucho de polibutilacrilato más resistente a los rayos UV. La resistencia a los rayos UV se mejora notablemente, de modo que estos polímeros se utilizan en aplicaciones exteriores como las rejillas de radiadores y existe un interés creciente por las aplicaciones internas. La fase de polímero acrílico de este confiere una resistencia intrínseca a los rayos UV (tal como PMMA), combinada con una buena tenacidad en términos de resistencia típica impacto ABS. ASA tiene una alta resistencia a la intemperie porque el componente elastómero consiste en un acrilato que tiene una resistencia significativamente mayor a la radiación UV y al ataque del oxígeno atmosférico que el caucho de butadieno, que se utiliza, por ejemplo, en poliestireno modificado por impacto y ABS.

PMMA

El poli (metacrilato de metilo) (PMMA) es muy transparente en la región UV y, por lo tanto, es mucho más estable a la luz que otros termoplásticos. Resistente a la intemperie y a los rayos ultravioleta. La mayoría de los polímeros acrílicos comerciales están estabilizados a los rayos UV para una buena resistencia a la exposición prolongada a la luz solar, ya que sus propiedades ópticas y mecánicas varían bastante en estas condiciones. Por lo tanto, el PMMA pellets es adecuado para aplicaciones en exteriores destinadas a la exposición al aire libre a largo plazo. No hay un envejecimiento apreciable en diez años de exposición exterior, no afecta a sus propiedades ópticas.