مکانیسم عمل آنتی‌اکسیدان‌ها و کاربردهای عملی آن‌ها

Thread Content

آخرین بار، این پست توسط eric420 در تاریخ ۲۰۱۶-۱۱-۲۹ ساعت ۱۵:۱۳ ویرایش شد. آنتی‌اکسیدان‌ها دسته‌ای از مواد شیمیایی هستند که حتی در مقادیر کم در سیستم‌های پلیمری، می‌توانند فرآیند اکسیداسیون پلیمر را به تأخیر بیندازند یا مهار کنند؛ بدین ترتیب از پیر شدن پلیمر جلوگیری شده و عمر مفید آن افزایش می‌یابد. این مواد را «مواد ضدپیری» نیز می‌نامند. در فرآیند فرآوری پلاستیک‌های مهندسی، آنتی‌اکسیدان‌ها می‌توانند از تجزیه حرارتی برخی پلیمرها (مانند ABS و غیره) در حین فرآوری جلوگیری کنند و به این ترتیب، فرآیند شکل‌دهی به آن‌ها را به خوبی امکان‌پذیر سازند. میزان افزودنی ضداکسیدان معمولاً فقط ۰.۱ تا ۰.۵ بخش است. یک آنتی‌اکسیدان ایده‌آل باید دارای ویژگی‌های زیر باشد: ۱) باید توانایی ضدأکسیداسیون بالایی داشته باشد؛ ۲) سازگاری خوبی با رزین داشته و در آن ته‌نشین نشود؛ ۳) قابلیت فرآوری خوبی داشته باشد؛ در دمای فرآوری پلیمرها، تبخیر یا تجزیه نشود؛ ۴) مقاومت خوبی در برابر استخراج داشته باشد و در آب و روغن حل نشود؛ ۵) بهتر است رنگ آن بی‌رنگ یا رنگ روشن باشد تا محصول را آلوده نکند؛ ۶) بی‌سم یا کم‌سم باشد؛ ۷) قیمت پایینی داشته باشد. در واقع، هیچ آنتی‌اکسیدانی نمی‌تواند به تنهایی تمام این شرایط را برآورده کند؛ بنابراین در کاربردهای عملی، اغلب با توجه به نوع پلاستیک مهندسی، کاربرد آن و روش فرآوری، از مزایای مواد کمکی مختلف استفاده می‌شود تا اثرات مثبت مشترکی حاصل گردد. ۱. مکانیسم عمل
۱. پایداری پلیمرهای حاوی آنتی‌اکسیدان‌های نوع قطعه‌ای
مکانیسم مقابله با گروه‌های فعال در واکنش‌های زنجیره‌ای توسط آنتی‌اکسیدان‌ها، شامل مکانیسم فعال‌کننده نوع قطعه‌ای (CB-D) و مکانیسم گیرنده نوع قطعه‌ای (CB-A) است. نمونه‌های معمول مکانیسم CB-D، واکنش گروه‌های پراکسید با مهارکننده‌هایی مانند فنول‌ها و همچنین آمین‌های آروماتیک است. تنها گروه «کی» که از مهارکننده AH به وجود می‌آید، می‌تواند یک گروه پراکسید PO2 را طبق معادله (۱-۴۳) از بین ببرد. ۲. پایداری پلیمرهای حاوی آنتی‌اکسیدان‌های پیشگیرانه: آنتی‌اکسیدان‌های پیشگیرانه یا کمکی می‌توانند هیدروپراکسیدها را تجزیه کنند، بدون اینکه محصولات واسطه‌ای رادیکالی تشکیل شود؛ بنابراین، آن‌ها می‌توانند از شاخه‌زایی زنجیره‌ها ناشی از تجزیه هیدروپراکسیدها به رادیکال‌ها جلوگیری کنند. ۳. اثر همکاری بین آنتی‌اکسیدان‌ها: یک مثال بسیار مشهور، کاربرد دوتیوبوتیرات دی‌کرومیلات (DLTDP) یا دوتیوبوتیرات دی‌استئاریلات (DSTDP) به همراه فنول‌های دارای مانع فضایی، در بهبود پایداری حرارتی برخی پلیمرها است. مثال مهم دیگری در زمینه همکاری، ترکیب فنول‌های دارای مانع فضایی با فسفیت‌ها برای افزایش پایداری مذاب پلی‌الن‌ها است. ۲. کاربردهای عملی: ۱. جهت تحقیقات در زمینه آنتی‌اکسیدان‌ها، تمرکز به سمت توسعه مواد کمکی با کارایی بالا و آنتی‌اکسیدان‌های واکنشی منتقل شده است. در بازار چین سرزمین اصلی، محصولاتی تولید داخلی وجود دارد و همچنین محصولات وارداتی؛ بوی محصولات تولید داخلی قوی‌تر است و نگهداری آن‌ها بهتر نیست. مناطق واردکننده آن شامل ایالات متحده، بلژیک، آلمان و اسپانیا هستند. در میان آن‌ها، محصولات تولید شده در آلمان بیشترین استفاده را دارند؛ زیرا آنتی‌اکسیدان‌های تولید شده در آلمان از نظر بسته‌بندی و کیفیت، برای استفاده در تولید واقعی مناسب‌تر هستند. تولید شده در آلمان، معمولاً با نام آنتی‌اکسیدان BHT شناخته می‌شود. در میان آن‌ها، آنتی‌اکسیدان BHT که توسط شرکت آلمانی بایر اختراع شده است، به طور گسترده در کاربردهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ در ادامه کاربردهای دقیق آن آمده است. باید تأکید کرد که از مواد جلوگیری‌کننده اکسیداسیون استفاده توصیه نمی‌شود. آنتی‌اکسیدان BHT، می‌تواند فرآیند اکسیداتیو و تخریب پلاستیک‌ها یا لاستیک‌ها را مهار یا به تأخیر بیندازد و در نتیجه عمر مفید آن‌ها را افزایش دهد. ۲. آنتی‌اکسیدان BHT می‌تواند از افزایش مقدار اسیدی یا چسبندگی روغن‌های لغزشی و سوخت‌ها جلوگیری کند. ۳. آنتی‌اکسیدان BHT همچنین به عنوان استابیلیزر برای لاستیک‌های مصنوعی (مانند بوتادین‌بنزن، بوتیل‌نیتریل، پلی‌یورتان، اسید بوتیریک و غیره)، پلی‌اتیلن و پلی‌کلرواتیلن استفاده می‌شود. آنتی‌اکسیدان BHT یکی از آنتی‌اکسیدان‌های فنولی رایج در لاستیک‌ها محسوب می‌شود؛ این ماده در برابر پیری ناشی از اکسیداسیون حرارتی در لاستیک‌های طبیعی، اسید بوتیریک، بوتادین‌بنزن، بوتیل، آیزوپنتن، بوتیل‌نیتریل، اتیل‌پروپیل و سایر لاستیک‌های مصنوعی، همچنین در محصولات استات‌آکریلاتی و لاتکس، مؤثر است. آنتی‌اکسیدان BHT همچنین می‌تواند اثرات مضر مس را کاهش دهد؛ استفاده همزمان آن با آنتی‌اوزون و موم، می‌تواند از آسیب‌های ناشی از عوامل مختلف آب و هوایی به لاستیک جلوگیری کند. این ماده به راحتی در لاستیک پراکنده می‌شود؛ آنتی‌اکسیدان BHT را می‌توان مستقیماً در لاستیک مخلوط کرد یا به صورت دستگاه در لاتکس اضافه نمود. از آن می‌توان برای تولید دیواره‌های لاستیکی لاستیک‌های سفید، رنگی و شفاف، همچنین محصولات لاستیکی مورد استفاده در زمینه‌های روزمره، بهداشتی، باند‌های چسبناک، کفش‌های لاستیکی و محصولات لاستیکی مورد استفاده در صنایع غذایی، استفاده کرد. آنتی‌اکسیدان BHT همچنین می‌تواند به عنوان استابیلیزر برای فرآیندهای پس‌پردازش و نگهداری لاستیک‌های مصنوعی مورد استفاده قرار گیرد. ۴. میزان حلالیت آنتی‌اکسیدان BHT به شرح زیر است: اتانول ۲۵٪ (۲۰)، روغن لوبیا ۳۰٪ (۲۵)، روغن دانه پنبه ۲۰٪ (۲۵)، روغن خوک ۴۰٪ (۴۰). ۵. آنتی‌اکسیدان BHT به عنوان افزودنی غذایی، می‌تواند فرآیند فساد غذا را به تأخیر بیندازد. آنتی‌اکسیدان BHT در روغن‌های حیوانی و گیاهی و همچنین مواد غذایی حاوی این روغن‌ها استفاده می‌شود. علاوه بر این، آنتی‌اکسیدان BHT همچنین می‌تواند در صنایع جوهر، چسب، چرم، ریخته‌گری، چاپ و رنگرزی، رنگ‌ها و صنعت الکترونیک مورد استفاده قرار گیرد. ۶. آنتی‌اکسیدان BHT همچنین به عنوان استابیلیزاتور در لوازم آرایشی، داروها و موارد مشابه استفاده می‌شود. میزان افزودن آنتی‌اکسیدان BHT: ۰٫۰۱٪ تا ۲٪. ۷. آنتی‌اکسیدان BHT، یک افزودنی ضداکسیداسیون عالی برای انواع محصولات نفتی است؛ بهترین عملکرد ضداکسیداسیونی آن در دمای ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد حاصل می‌شود. آنتی‌اکسیدان BHT به طور گسترده در روغن توربین، روغن ترانسفورماتور، روغن هیدرولیک، روغن انتقال حرارت، روغن ترمز، روغن ماشین‌آلات دقیق و همچنین به عنوان ماده ضداکسیداسیون و جلوگیری‌کننده چسبندگی در واکس استفاده می‌شود. آنتی‌اکسیدان BHT می‌تواند به صورت مستقیم یا در قالب محلول مادر، به محصولات اضافه شود. برای افزایش خاصیت ضداکسیداسیون محصول و در نتیجه افزایش عمر مفید آن. استفاده همزمان از آنتی‌اکسیدان BHT و مواد خنثی‌کننده فلزات با زنجیره بلند مانند ZDDP و TCP، می‌تواند منجر به تولید روغن‌های هیدرولیک ضدسایش شود. میزان معمولی آن ۰٫۱ تا ۱ درصد است.