Mecanismo de acción de los antioxidantes y sus aplicaciones prácticas

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Este mensaje fue editado por última vez por eric420 el 29-11-2016 a las 15:13. Los antioxidantes son un tipo de sustancias químicas que, cuando están presentes en pequeñas cantidades en los sistemas poliméricos, pueden retrasar o inhibir el proceso de oxidación de los polímeros. De esta manera, se evita el envejecimiento de los polímeros y se prolonga su vida útil. También se les conoce como “agentes antienvejecimiento”. En el procesamiento de plásticos de ingeniería, los antioxidantes pueden evitar la degradación por oxidación térmica de ciertos polímeros (como el ABS), lo que permite que su procesamiento y moldeado se realicen sin problemas. La cantidad de antioxidantes que se añaden suele ser de solo 0,1 a 0,5 partes. Un antioxidante ideal debe cumplir con las siguientes condiciones: ① Debe tener una alta capacidad antioxidante. ② Debe ser compatible con la resina, sin que se produzca su precipitación. ③ Debe tener buenas propiedades de procesamiento; no debe volatilizarse ni descomponerse a las temperaturas de procesamiento de los polímeros. ④ Debe tener buena resistencia a la extracción; no debe disolverse en agua ni en aceites. ⑤ Su color debe ser incoloro o claro, para no contaminar el producto final. ⑥ Debe ser no tóxico o de baja toxicidad. ⑦ Su precio debe ser bajo. De hecho, ningún antioxidante puede satisfacer por completo estas condiciones. Por lo tanto, en la práctica, se suelen utilizar diversos aditivos, aprovechando sus ventajas, en función del tipo de plástico de ingeniería, su uso y el método de procesamiento, con el fin de lograr efectos sinérgicos. I. Mecanismo de acción
1. Estabilidad de los polímeros que utilizan antioxidantes de tipo de cadena rota. El mecanismo de acción de estos antioxidantes se basa en la interacción con las especies reactivas que participan en las reacciones en cadena. Existen dos mecanismos principales: el mecanismo CB-D y el mecanismo CB-A. Un ejemplo típico del mecanismo CB-D es la reacción entre los grupos peróxidos y los inhibidores como los fenoles; también ocurren reacciones entre los grupos peróxidos y las aminas aromáticas. De los inhibidores AH, solo el grupo “Ki” puede eliminar un grupo peróxido PO2, tal como se indica en la ecuación (1-43). 2. Estabilidad de los polímeros que utilizan antioxidantes preventivos. Los antioxidantes preventivos o auxiliares pueden descomponer los peróxidos de hidrógeno, sin formar productos intermedios en forma de radicales libres. De este modo, evitan la ramificación de las cadenas químicas que se produce debido a la descomposición de los peróxidos de hidrógeno en radicales libres. 3. Efecto sinérgico entre los antioxidantes. Un ejemplo muy conocido es el uso del dicumaril sulfato de dípropilo (DLTDP) o del distearyl sulfato de dípropilo (DSTDP), junto con fenoles que presentan barreras espaciales, en la mejora de la estabilidad térmica de ciertos polímeros. Otro ejemplo importante relacionado con la sinergia es el que ocurre al mejorar la estabilidad del estado fundido de los poliolefinos, donde se observa una interacción entre los fenoles con estorbo estérico y los fosfitos. II. Aplicaciones prácticas 1. La dirección de la investigación en antioxidantes se ha orientado hacia el desarrollo de productos auxiliares eficaces y versátiles, así como de antioxidantes reactivos. En el mercado de la China continental hay productos fabricados localmente y también importados. Los de producción nacional tienen un olor más intenso y no se conservan bien. Los países de origen de las importaciones son Estados Unidos, Bélgica, Alemania y España. De ellos, los de fabricación alemana son los más utilizados, ya que los antioxidantes de origen alemán presentan un empaque y una calidad adecuados para su uso en la producción real. Proviene de Alemania; generalmente se le conoce como antioxidante BHT. Entre ellos, el antioxidante BHT, inventado por la empresa alemana Bayer, se utiliza ampliamente en aplicaciones industriales. A continuación se detallan sus usos. Cabe destacar que no se recomiendan los agentes antioxidantes. El antioxidante BHT puede inhibir o retrasar la degradación oxidativa de los plásticos o caucho, prolongando así su vida útil. 2. El antioxidante BHT puede evitar que aumente el valor ácido o la viscosidad del aceite lubricante y del combustible. 3. El antioxidante BHT también funciona como estabilizante para caucho sintético (butadieno-stireno, nitrilo butílico, poliuretano, cis-butadieno, etc.), polietileno y polivinil cloruro. Es un antioxidante fenólico muy utilizado en el caucho. El BHT protege al caucho natural, al cis-butadieno, al butadieno-stireno, al butilo, al isopreno, al nitrilo butílico, al etileno-propileno, entre otros cauchos sintéticos, así como a los productos de acrílico y látex, contra el envejecimiento térmico. Además, el BHT puede inhibir los efectos dañinos del cobre. Cuando se utiliza junto con agentes antiozonales y ceras, ayuda a proteger el caucho vulcanizado de los efectos negativos del clima. El BHT se dispersa fácilmente en el caucho; puede mezclarse directamente con él o añadirse como disperso en el látex. Se utiliza en la fabricación de paredes laterales de neumáticos, así como en diversos productos de caucho y látex de colores blancos, vivos y transparentes. También se emplea en productos cotidianos, en el sector médico, en cintas adhesivas, calzado de goma y productos de caucho destinados al consumo alimentario. El BHT también puede servir como estabilizante durante el procesamiento y almacenamiento del caucho sintético. 4. La solubilidad del antioxidante BHT es la siguiente: etanol 25% (20 °C), aceite de soja 30% (25 °C), aceite de semillas de algodón 20% (25 °C), manteca de cerdo 40% (40 °C). 5. El antioxidante BHT, como aditivo alimentario, puede retrasar la putrefacción de los alimentos. El antioxidante BHT se utiliza en grasas y aceites de origen animal y vegetal, así como en alimentos que contienen dichas grasas y aceites. Además, el antioxidante BHT también puede utilizarse en tintas, adhesivos, cuero, fundición, impresión y teñido, pinturas y la industria electrónica. 6. El antioxidante BHT también es un estabilizante en cosméticos, medicamentos, entre otros. Cantidad de antioxidante BHT a añadir: 0,01%-2%. 7. El antioxidante BHT es un excelente aditivo antioxidante para diversos productos petrolíferos. Su eficacia como antioxidante es máxima a una temperatura de 100 grados. El antioxidante BHT se utiliza ampliamente en aceites para turbinas, aceites para transformadores, aceites hidráulicos, aceites térmicos, líquidos de frenos, aceites para rodillos y aceites para maquinaria de precisión, así como como agente antioxidante y antigelante en la parafina. El antioxidante BHT puede añadirse directamente a los productos, o bien mezclarse en una solución madre para luego ser incorporado a ellos. Para mejorar las propiedades antioxidantes del producto y prolongar su vida útil. El antioxidante BHT, combinado con el ZDDP alcalino de cadena larga y los inhibidores de corrosión basados en metales como el TCP, permite la elaboración de aceites hidráulicos antifricción y otros productos similares. La dosis habitual es del 0,1-1%.