Los 3 aditivos plásticos principales para la estabilización UV

Exposición a radiación ultravioleta

Con el tiempo, la exposición a la radiación ultravioleta de la luz solar degradará los plásticos. La fotodegradación del polímero ocurre cuando la radiación UV no visible formada por ondas cortas longitudes rompen las cadenas de polímero en los plásticos. A esto se le llama proceso de fotodegradación. Es causada por la exposición a la radiación ultravioleta y da como resultado el deterioro de las propiedades físicas. Estos incluyen pérdida de resistencia al impacto, cambios en el color, agrietamiento, pérdida de elongación y resistencia a la tracción, así como calcinación de la superficie. Por ejemplo, la fotodegradación de la radiación ultravioleta hace que las sillas de jardín pierdan su brillo y se vuelvan quebradizas. Además, el color de los asientos del estadio parece tiza y algunos plásticos incluso se vuelven amarillos y se agrietan.

Algunas características de la radiación ultravioleta

La radiación ultravioleta representa solo el 4,6% del espectro solar. Se calcula en nanómetros (nm) y oscila entre 290 y 400. Sin embargo, la parte más agresiva del rango UVB son las longitudes de onda muy cortas entre 280 y 315 nanómetros. La cantidad de exposición a la energía de radiación ultravioleta (irradiación) depende de dónde se encuentre en el mundo.

¿Qué es la irradiación?

La irradiación es la energía de radiación ultravioleta que incide sobre un área específica durante un período de tiempo determinado. 1Ly =1 cal / cm ² =4.184 E ⁴ Joule / m ² (Ly =Langley) Por lo tanto, la cantidad de energía transmitida a una pieza de plástico en un año de uso continuo al aire libre es de 220 kcal / cm ² / año en Sudán, mientras que en Suecia es 70.

Cada plástico es sensible a ciertas longitudes de onda dentro de la región UV de 290-400 nm. El polipropileno tiene tres máximos a 290-300, 330 y 370 nm. El rango para el nailon es 290-315 y el homopolímero de PVC es 320.

Sensibilidad a la longitud de onda UV de los polímeros (nm)

Degradación del polímero

La fotodegradación del polímero ocurre cuando la radiación ultravioleta del sol es absorbida por grupos químicos en la formación del polímero llamados cromóforos. Los cromóforos son “un átomo o grupo de átomos cuya presencia es responsable del color de un compuesto”. La fórmula del polímero puede incluir otros aditivos como retardadores de llama halogenados, cargas y pigmentos. Se han desarrollado estabilizadores de UV y se añaden a un polímero para inhibir los procesos de fotoiniciación. Los tres tipos principales son absorbentes ultravioleta, extintores y estabilizadores de luz de amina obstaculizada (HALS).

1) Absorbedores ultravioleta

Los absorbentes son un tipo de estabilizador de luz que funciona compitiendo con los cromóforos para absorber la radiación UV. Los absorbentes transforman la radiación ultravioleta dañina en radiación infrarroja inofensiva o calor que se disipa a través de la matriz polimérica. Los absorbentes de UV tienen la ventaja de ser de bajo costo, pero pueden ser útiles solo para exposiciones a corto plazo. Los absorbentes de UV incluyen:

Absorbedores

Los absorbentes de UV tienen la ventaja de ser de bajo costo, pero pueden ser útiles solo para exposiciones a corto plazo. Los absorbentes de UV incluyen:

• El negro de carbón es una de las radiación UV más eficaces y de uso común. absorbentes.

• Otro absorbente de UV es el óxido de titanio rutilo, que es eficaz en el intervalo de 300 a 400 nm. Sin embargo, no es muy útil en el rango de UVB de longitud de onda muy corta por debajo de 315.

• Hidroxibenzofenona

• Los hidroxifenilbenzotriazol también son estabilizadores de UV bien conocidos que tienen la ventaja de ser adecuados para aplicaciones neutras o transparentes. El hidroxifenilbenzotriazol no es muy útil en partes delgadas por debajo de 100 micrones.

• Benzofenonas para PVC

• Enzotriazoles e hidroxifeniltriazinas para policarbonato.

• Oxanilidas para poliamidas

2) Apagadores

Los extintores devuelven los estados excitados de los cromóforos a los estados fundamentales mediante un proceso de transferencia de energía. El agente de transferencia de energía funciona apagando el estado excitado de un grupo carbonilo formado durante la fotooxidación de un material plástico y mediante la descomposición de hidroperóxidos. Esto evita la rotura de enlaces y, en última instancia, la formación de radicales libres.

Apagadores de níquel

Los extintores de níquel son un tipo común que se utiliza en la producción de películas agrícolas. Estos no se utilizan mucho ya que contienen metales pesados ​​y aportan colores tostados o verdes al producto final. Sin embargo, los extintores de níquel no estabilizan eficazmente la radiación ultravioleta como los estabilizadores de luz de amina impedida que se comentan a continuación.

3) Estabilizadores de luz de amina obstaculizada (HALS)

Los HALS son estabilizadores térmicos a largo plazo que actúan atrapando los radicales libres formados durante la fotooxidación de un material plástico. Por lo tanto, HALS limita el proceso de fotodegradación. La capacidad de los estabilizadores de luz de amina impedida para eliminar los radicales creados por la absorción de la radiación UV se explica por la formación de radicales nitroxly a través de un proceso conocido como el ciclo de Denisov.

Aunque existen amplias diferencias estructurales en los productos HALS disponibles comercialmente, todos comparten la estructura del anillo de 2,2,6,6-tetrametilpiperidina. HALS son algunos de los estabilizadores más eficaces para la radiación ultravioleta.

Estabilizadores UV para una amplia gama de plásticos

Por ejemplo, HALS ha permitido el crecimiento del polipropileno en la industria automotriz. Si bien los HALS también son muy eficaces en poliolefinas, polietileno y poliuretano, no son útiles como estabilizadores de la radiación UV en PVC.

Combinaciones de estabilizadores UV

Como los tres funcionan mediante mecanismos diferentes, a menudo se combinan en aditivos sinérgicos que absorben la radiación UV. Por ejemplo, los benzotriazoles a menudo se combinan con HALS para proteger los sistemas pigmentados de la decoloración y los cambios de color.

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