- Tại sao nên sử dụng chất phòng lão ?
Nhựa là vật liệu ngày càng trở nên thiết yếu trong cuộc sống, với sự phát triển của các công nghệ gia công, nhựa đã được ứng dụng và thay thế dần các vật liệu như thủy tinh, kim loại, giấy và gỗ.
Nhựa thông thường được tạo từ các phản ứng trùng hợp và trùng ngưng, tạo thành những hợp chất cao phân tử. Trong quá trình chịu tác động bởi các tác nhân: nhiệt độ, bức xạ ánh sáng, lực cơ học,…, nước, không khí, hóa chất… sẽ làm biến đổi cấu trúc, dẫn đến việc thay đổi trọng lượng phân tử của nhựa.
Trong đó các yếu tố tác động đến nhựa thông qua quá trình kết hợp với gốc oxy làm một trong những nguyên nhân gây ra thoái hóa mạnh đến nhựa, gọi chung quá trình này là quá trình lão hóa nhựa. Nhựa bị lão hóa sẽ càng nhanh nếu chịu tác động đồng thời bởi những tác nhân bất lợi khác như: nhiệt, bức xạ,… và làm cho nhựa:
- Suy giảm cơ lý tính, mất đi tính mềm dẻo và khả năng chịu lực.
- Rạn nứt, tạo phấn bề mặt.
- Phai màu, mất màu, biến màu,…
Chất phòng lão là thành phần phụ gia giúp giảm đi quá trình quá trình lão hóa trên, đó là lý do nên sử dụng chất phòng lão, đặc biệt cho những sản phẩm sử dụng lâu dài.
- Phân loại chất kháng lão hóa:
Có nhiều cách phân loại các chất kháng lão hóa, nhưng một cách đơn giản có thể phân loại theo ứng dụng của chúng, đó là: Chất kháng lão hóa sử dụng trong gia công và chất kháng lão hóa hoạt động ở điều kiện sử dụng.
– Chất kháng lão hóa sử dụng trong gia công: Là thành phần sử dụng để giúp bảo vệ nhựa khỏi tác động của các gốc tự do trong quá trình gia công, ở nhiệt độ và ứng suất cao.
– Chất kháng lão hóa hoạt động ở nhiệt độ thường: Là thành phần hoạt động ở nhiệt độ thấp, nhiệt độ môi trường, giúp bảo vệ nhựa khỏi các gốc oxy hóa, có nguồn gốc từ oxy không khí, hay sinh ra từ kết quả của các tác động cơ, bức xạ,…
- Chất kháng lão hóa sử dụng trong gia công:
Thông thường nhựa được cung cấp dưới dạng hạt, bột. Qua quá trình gia công, nhựa biến đổi hình thái (chảy lỏng) dưới tác động của cơ năng và nhiệt năng do đó cấu trúc cao phân tử của nhựa bị tác động mạnh.
Các chất ổn định gia công, là những chất phòng oxy hóa, được bổ sung vào hỗn hợp nhựa nhằm ngăn chặn quá trình thoái hóa diễn trong khi gia công. Chất ổn định gia công này ngăn cản các phản ứng tự oxy hóa trong nhựa, giúp vô hiệu hóa các gốc tự do (R*, ROO*,…) đã hình thành trong hỗn hợp.
Việc vô hiệu hóa các gốc tự đã giúp ngăn chặn các phản ứng dây chuyền bất lợi, nên hạn chế biến đổi tính chất của nhựa.
Dưới các tác động bất lợi, của nguồn năng lượng hoặc các tác chất, các liên kết kém bền của nhựa sẽ bị bẻ gãy, hình thành ra các gốc tự do. Các gốc tự do trên sẽ tiếp tục tác động vào những liên kết kề cận sinh ra những phản ứng mới, hình thành những gốc tự do mới và phát triển hành phản ứng dây chuyền một cách tự phát.
- Chất ổn định hệ Phenolic (H_donor)
Hợp chất H-donor phản ứng với các gốc tự do peroxy (ROO*), và ngăn cản quá trình lấy các nguyên tố Hydro trên mạch phân tử nhựa, chuyển chúng thành các hydroperoxide.
- Chất ổn định hệ Organophosphorus
Hợp chất Organophosphorus có tác dụng ngăn cản sự phân hủy của các hydroperoxide (ROOH) thành gốc tự do hydroxy (RO*), nên giúp ngắt mạch của phản ứng dây chuyền.
- Chất ổn định hệ Lactone & Hydroxylamine (chất hấp thụ gốc tự do)
Các hợp chất Lactone và Hydroxylamine là những hợp chất lão có khả năng khóa các gốc tự do, chúng cũng là những chất phòng lão hiệu quả. Quá trình hấp thu các gốc tự do alkyl (R*) sẽ giúp ngăn chặn ngay được chu trình trong chuổi phản ứng dây chuyền.
Các hợp chất này giúp giảm các phản ứng gây phân hủy nhựa trong quá trình gia công, ngăn chặn sự tồn tại của các gốc tự do sau quá trình gia công, hạn chế sản phẩm bị thoái hóa trong quá trình sử dụng. Do dó các chất phòng lão loại này thường sử dụng ở những công đoạn gia công cuối cùng.
- Chất kháng lão hóa hoạt động ở nhiệt độ thường
Như đã trình bày, chất ổn định giúp ngăn chặn quá trình tự oxy hóa ở nhiệt độ thường là chất phòng lão ngăn chặn quá trình tự oxy hóa trong lúc sử dụng sản phẩm.
Các chất kháng lão hóa ở nhiệt độ thường hoạt động ở nhiệt độ thấp và thường là các hợp chất HAS (Hindred Amine Stabilizer). Do quá trình oxy hóa nhiệt độ thấp thường bị cộng hưởng mạnh bởi bức xạ (đặc biệt là tia cực tím) nên người ta phát triển ra những dòng ổn định có tính chất kháng lão hóa đồng thời kháng được tia cực tím (UVStabilizer) tạo thành nhóm: HALS (Hindred Amine Light Stabilizers).
