Mecanismo de ação dos antioxidantes e suas aplicações práticas

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Este tópico foi editado pela última vez por eric420 em 2016-11-29 às 15:13. Os antioxidantes são um tipo de substância química que, quando presentes em pequenas quantidades nos sistemas poliméricos, podem retardar ou inibir o processo de oxidação dos polímeros. Dessa forma, evitam o envelhecimento dos polímeros e prolongam sua vida útil. Eles também são conhecidos como “agentes antienvelhecimento”. No processamento de plásticos de engenharia, os antioxidantes podem evitar a degradação por oxidação térmica de certos polímeros (como o ABS), permitindo assim que seu processamento seja realizado sem problemas. A quantidade de aditivos antioxidantes utilizados é, geralmente, de apenas 0,1 a 0,5 partes. Um antioxidante ideal deve possuir as seguintes características: ① Deve ter alta capacidade antioxidante; ② Deve ser compatível com a resina, sem formar precipitados; ③ Deve ter boas propriedades de processamento – não deve volatilizar ou se decompor nas temperaturas de processamento dos polímeros; ④ Deve ter boa resistência à extração, não devendo se dissolver em água ou óleo; ⑤ É preferível que seja incolor ou de cor clara, para não contaminar o produto final; ⑥ Deve ser atóxico ou pouco tóxico; ⑦ Deve ter preço acessível. Na verdade, nenhum antioxidante consegue atender completamente a essas condições. Por isso, na prática, costuma-se utilizar vários aditivos, de acordo com o tipo de plástico de engenharia, seu uso e método de processamento, aproveitando as vantagens de cada um deles, a fim de obter efeitos sinérgicos. I. Mecanismo de ação
1. Estabilidade dos polímeros que utilizam antioxidantes de tipo “quebra de cadeia”. O mecanismo de ação dos antioxidantes contra as espécies reativas envolvidas nas reações em cadeia é baseado no mecanismo de ação do tipo “agente ativo de quebra de cadeia” (CB-D) e no mecanismo de ação do tipo “receptor de quebra de cadeia” (CB-A). Um exemplo típico do mecanismo CB-D é a reação entre grupos peroxi e inibidores como os fenóis; em seguida, há a reação entre esses grupos e aminas aromáticas. Do inibidor AH, apenas o grupo “Ki” é capaz de eliminar um grupo peróxido PO2, conforme indicado na equação (1-43). 2. Estabilidade de polímeros que utilizam antioxidantes pré-existentes. Os antioxidantes preventivos ou auxiliares podem decompor os peróxidos de hidrogênio, sem formar produtos intermediários em forma de radicais livres. Dessa forma, eles conseguem evitar a ramificação das cadeias poliméricas causada pela decomposição dos peróxidos de hidrogênio em radicais livres. 3. Ação sinérgica entre antioxidantes. Um exemplo muito conhecido é o uso do dicitrato de cinnamil-sulfeto (DLTDP) ou do dicitrato de estearil-sulfeto (DSTDP), juntamente com fenóis que possuem impedimentos espaciais, na melhoria da estabilidade térmica de certos polímeros. Outro exemplo importante de sinergia é a ação combinada de fenóis com efeitos de estorvo espacial e fosfitos, na melhoria da estabilidade do fundido dos polióleos. II. Aplicações práticas 1. A direção da pesquisa em antioxidantes passou a ser o desenvolvimento de produtos aditivos eficazes e versáteis, bem como de antioxidantes reativos. No mercado da China continental, existem produtos produzidos localmente e também importados. Os produtos nacionais têm um aroma mais forte e não se conservam bem. Os países de origem das importações são Estados Unidos, Bélgica, Alemanha e Espanha. Dentre eles, os de fabricação alemã são os mais utilizados, pois os antioxidantes de origem alemã possuem embalagens e qualidade mais adequadas para uso na produção prática. Produzido na Alemanha, geralmente é chamado de antioxidante BHT. O antioxidante BHT, desenvolvido pela empresa alemã Bayer, é amplamente utilizado em aplicações industriais. A seguir, são listadas suas principais aplicações. É importante ressaltar que os agentes antioxidantes não são recomendados. O antioxidante BHT consegue inibir ou retardar a degradação oxidativa de plásticos ou borrachas, prolongando assim seu tempo de vida útil. 2. O antioxidante BHT consegue evitar o aumento do valor ácido ou da viscosidade dos óleos lubrificantes e dos combustíveis. 3. O antioxidante BHT é também um estabilizante utilizado em borrachas sintéticas (como butadieno-stireno, nitrila, poliuretano, etc.), polietileno e polivinil clorido. É um dos agentes antioxidantes à base de fenóis mais utilizados na borracha. O BHT protege a borracha natural, bem como as borrachas sintéticas como butadieno, butadieno-stireno, butílico, isopreno, nitrila e EPDM, contra o envelhecimento causado pelo calor e oxigênio. Além disso, o BHT consegue inibir os danos causados pelo cobre. Quando usado em conjunto com agentes antiozonais e ceras, ele ajuda a proteger a borracha contra os vários fatores climáticos que podem causar danos à borracha vulcanizada. O BHT se dispersa facilmente na borracha; pode ser misturado diretamente à borracha ou adicionado ao látex na forma de dispersão. É utilizado na fabricação de paredes laterais de pneus, bem como em diversos tipos de borrachas e produtos à base de látex, tanto em cores brancas, vivas quanto transparentes. Também é usado em produtos domésticos, médicos, fitas adesivas, calçados e produtos alimentícios feitos de borracha. O BHT também pode ser utilizado como estabilizante no pós-tratamento e armazenamento de borrachas sintéticas. 4. A solubilidade do antioxidante BHT é a seguinte: etanol – 25% (20°C); óleo de soja – 30% (25°C); óleo de semente de algodão – 20% (25°C); banha de porco – 40% (40°C). 5. O antioxidante BHT, como aditivo alimentar, pode retardar a deterioração dos alimentos devido à acidez. O antioxidante BHT é utilizado em óleos e gorduras de origem animal e vegetal, bem como em alimentos que contêm esses óleos e gorduras. Além disso, o antioxidante BHT também pode ser utilizado em tintas, adesivos, couro, fundição, tinturaria, tintas e na indústria eletrônica. 6. O antioxidante BHT também é um estabilizante utilizado em cosméticos, medicamentos e outros produtos. Quantidade de aditivo antioxidante BHT a ser adicionado: 0,01%–2%. 7. O aditivo antioxidante BHT é um excelente agente antioxidante para diversos produtos petrolíferos. Seu desempenho como antioxidante é melhor quando a temperatura de operação está em 100 graus. O antioxidante BHT é amplamente utilizado em óleos para turbinas, óleos para transformadores, óleos hidráulicos, óleos térmicos, fluidos de freio, óleos para fusos e óleos para máquinas precisas, além de ser um agente antioxidante e antifusão para parafinas. O antioxidante BHT pode ser adicionado aos produtos de forma direta ou após ser diluído em uma solução-mãe. Para melhorar as propriedades antioxidantes do produto e prolongar seu tempo de vida útil. O antioxidante BHT, em combinação com o ZDDP básico de cadeia longa e o agente desativador de metais TCP, pode ser utilizado para produzir óleos hidráulicos antifricção e outros produtos semelhantes. A dosagem geralmente é de 0,1 a 1%.