آلية عمل مضادات الأكسدة وتطبيقاتها العملية

Thread Content

تم تعديل هذا المنشور آخر مرة بواسطة eric420 في تاريخ 29-11-2016 الساعة 15:13. المواد المضادة للأكسدة هي نوع من المواد الكيميائية، وعند وجودها بكميات صغيرة في أنظمة البوليمرات، فإنها تساعد على إبطاء أو منع عملية أكسدة البوليمرات، وبالتالي تمنع تقادم البوليمرات وتطيل من عمرها الافتراضي. وتُعرف أيضًا باسم “مواد مضادة للتقادم”. في معالجة البلاستيك الهندسي، يمكن لمضادات الأكسدة أن تمنع التحلل الأكسدي الناتج عن الحرارة أثناء معالجة بعض البوليمرات (مثل ABS وغيرها)، مما يسمح بإتمام عملية التشكيل بسلاسة. عادةً، يكون مقدار إضافة مضادات الأكسدة بين 0.1 و0.5 جزء فقط. يجب أن يتمتع المضادات الأكسدة المثالية بالخصائص التالية: ① يجب أن يكون لديها قدرة عالية على مقاومة الأكسدة؛ ② يجب أن تكون متوافقة مع الراتنجات، دون أن تترسب فيها؛ ③ يجب أن تكون لديها خصائص جيدة من حيث القابلية للمعالجة، وألا تتبخر أو تتحلل في درجات الحرارة المستخدمة في معالجة البوليمرات؛ ④ يجب أن تكون مقاومة للذوبان في الماء والزيوت؛ ⑤ من الأفضل أن يكون لونها بلا لون أو لون فاتح، حتى لا تلوث المنتجات؛ ⑥ يجب أن تكون غير سامة أو ذات سمية منخفضة؛ ⑦ يجب أن يكون سعرها منخفضًا. في الواقع، لا يمكن لأي نوع من مضادات الأكسدة أن يلبي هذه المتطلبات بشكل كامل، ولذلك، في التطبيقات العملية، غالبًا ما يتم الاستفادة من مزايا المواد المساعدة المختلفة، واستخدامها معًا بناءً على نوع البلاستيك الهندسي واستخداماته وطرق معالجته، من أجل تحقيق تأثير تآزري. أولاً، آلية العمل:
1. استقرار البوليمرات التي تحتوي على مضادات أكسدة من نوع “الروابط المقطوعة”. تعمل مضادات الأكسدة على كبح نشاط الجزيئات المشاركة في التفاعلات الكيميائية، وذلك من خلال آليتين: آلية CB-D وآلية CB-A. النموذج النموذجي لآلية CB-D هو التفاعل بين جذور البيروكسيد والمواد المثبطة مثل الفينولات، وكذلك التفاعل بين الأمينات العطرية. من المثبط AH، يمكن للجزيء الناتج فقط أن يقوم بالتخلص من مجموعة البيروكسيد PO2 وفقًا للمعادلة (1-43). 2. استقرار البوليمرات التي تحتوي على مضادات أكسدة مسبقة: يمكن للمضادات الأكسدية الوقائية أو المساعدة أن تفكك هيدروبيروكسيدات الهيدروجين، دون تكوين منتجات وسيطة عبارة عن جذور حرة. وبالتالي، فإنها تمنع حدوث تفرع في السلاسل الناتج عن تحلل هيدروبيروكسيدات الهيدروجين إلى جذور حرة. ٣. التأثير التآزري بين مضادات الأكسدة: من الأمثلة المشهورة جداً استخدام دايكروماتويل ثيوبيبيراتيت (DLTDP) أو دايستياراتيل ثيوبيبيراتيت (DSTDP) مع الفينولات ذات الحجم الكبير، في تحسين الاستقرار الحراري لبعض البوليمرات. مثال آخر مهم على التفاعل التآزري هو في تحسين استقرار السائل المنصهر للبولي إيثيلين، حيث يلاحظ وجود تفاعل بين الفينولات ذات التأثير المكاني والفوسفيتات. ثانيًا، التطبيقات العملية: 1. تحولت اتجاهات البحث في مضادات الأكسدة نحو تطوير منتجات مساعدة فعالة ومتعددة الوظائف، بالإضافة إلى مضادات أكسدة قابلة للتفاعل. في سوق الصين القارية، هناك منتجات محلية الصنع وأخرى مستوردة؛ المنتجات المحلية لها رائحة قوية، كما أنها لا تدوم طويلاً إذا لم يتم حفظها بشكل صحيح. مصادر الاستيراد هي الولايات المتحدة، وبلجيكا، وألمانيا، وإسبانيا. من بينها، يستخدم المنتج الألماني من قبل أكبر عدد من الناس، لأن مواد المضادات الأكسدة الألمانية من حيث التغليف والجودة تتناسب بشكل جيد مع الاستخدام في الإنتاج الفعلي. منتج في ألمانيا، ويُعرف عادةً باسم مضاد الأكسدة BHT. من بينها، يُستخدم مضاد الأكسدة BHT الذي ابتكرته شركة باير الألمانية على نطاق واسع في التطبيقات الصناعية، وفيما يلي أبرز استخداماته. يجب التأكيد على أن مواد منع الأكسدة غير موصى بها. مضاد الأكسدة BHT يمكنه كبح أو إبطاء التحلل الأكسدي للبلاستيك أو المطاط، مما يُطيل من عمرهما الافتراضي. 2. يمكن لمضاد الأكسدة BHT أن يمنع ارتفاع قيمة الحموضة أو اللزوجة في زيوت التشحيم وزيوت الوقود. ٣. مضاد الأكسدة BHT هو أيضًا مادة مستخدمة كمثبت في المطاط الاصطناعي (مثل المطاط الستايريني، والمطاط النيتريلي، والبولي يوريثان، إلخ)، بالإضافة إلى البولي إيثيلين والبولي فينيل كلوريد. يُعتبر مضاد الأكسدة BHT من المواد الفينولية المستخدمة عادةً لمنع تلف المطاط. كما أنه يحمي المطاط الطبيعي، والمطاط الستايريني، والمطاط النيتريلي، والمطاط البوتيلي، والمطاط الإيزوبوتيلي، وغيرها من المطاطات الاصطناعية، بالإضافة إلى منتجات الأكريليك واللاتكس، من التلف الناتج عن الأكسجين الحراري. كما أن مضاد الأكسدة BHT يساعد في منع ضرر النحاس، وعند استخدامه مع مواد مضادة للأوزون والشمع، فإنه يساعد في حماية المطاط من التأثيرات المختلفة للظروف المناخية. يسهل توزيع مضاد الأكسدة BHT في المطاط، حيث يمكن دمجه مباشرة في المطاط أو إضافته كمادة متناثرة في اللاتكس. يمكن استخدامه في صناعة جوانب الإطارات، والمطاطات ذات الألوان البيضاء والزاهية والشفافة، بالإضافة إلى المنتجات اليومية والمنتجات الطبية واللاصقات والأحذية المطاطية والمنتجات المطاطية المستخدمة في الأغراض الغذائية. كما يمكن استخدام مضاد الأكسدة BHT كمثبت في المطاط الاصطناعي أثناء مراحل ما بعد المعالجة والتخزين. 4. درجة ذوبان مضاد الأكسدة BHT هي: 25% في الإيثانول (20)، و30% في زيت الفول (25)، و20% في زيت بذور القطن (25)، و40% في زيت الخنزير (40). 5. مضاد الأكسدة BHT، كمضاف غذائي، يمكنه تأخير تعفن الأطعمة. يُستخدم مضاد الأكسدة BHT في زيوت الحيوانات والنباتات، بالإضافة إلى المنتجات الغذائية التي تحتوي على هذه الزيوت. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام مضاد الأكسدة BHT أيضًا في الحبر والمواد اللاصقة والجلود وعمليات الصب والطباعة والطلاءات والصناعة الإلكترونية. 6. مضاد الأكسدة BHT هو أيضًا مادة مستقرة تُستخدم في مستحضرات التجميل والأدوية وغيرها. نسبة إضافة مضاد الأكسدة BHT: 0.01%–2%. 7. يعتبر مضاد الأكسدة BHT مضافًا ممتازًا لمقاومة الأكسدة في مختلف المنتجات النفطية، ويكون تأثيره في مقاومة الأكسدة أفضل عند درجة حرارة 100 درجة مئوية. يُستخدم مضاد الأكسدة BHT على نطاق واسع في زيوت التوربينات، وزيوت المحولات، وزيوت الهيدروليك، وزيوت نقل الحرارة، وزيوت الفرامل، بالإضافة إلى زيوت الآلات الدقيقة، كما يُستخدم كمادة مضادة للأكسدة ومانعة للتصلب في البارافين. يمكن إضافة مضاد الأكسدة BHT مباشرة أو بعد تحويله إلى محلول أم إلى المنتجات. لتحسين خصائص مقاومة الأكسدة لدى المنتج وإطالة عمره الافتراضي. يمكن استخدام مضاد الأكسدة BHT مع مركبات ZDDP وTCP ذات السلاسل الطويلة القاعدية، وهي مواد مضادة للصدأ وتُستخدم لتقليل نشاط المعادن، وذلك لتحضير زيوت هيدروليكية مقاومة للتآكل. الجرعة المعتادة تتراوح بين 0.1 و1%.