กลไกการทำงานของสารต้านออกซิเดชันและการนำไปใช้จริง

Thread Content

โพสต์นี้ถูกแก้ไขครั้งสุดท้ายโดย eric420 เมื่อวันที่ 29 พฤศจิกายน 2016 เวลา 15:13 สารต้านออกซิเดชันคือกลุ่มของสารเคมี ซึ่งเมื่อมีอยู่ในระบบโพลิเมอร์ในปริมาณน้อย ก็สามารถชะลอหรือยับยั้งกระบวนการออกซิเดชันของโพลิเมอร์ได้ ทำให้โพลิเมอร์ไม่เสื่อมสภาพ และยืดอายุการใช้งานได้ สารเหล่านี้จึงถูกเรียกอีกอย่างว่า “สารป้องกันการเสื่อมสภาพ” สำหรับการแปรรูปพลาสติกทางวิศวกรรมแล้ว สารต้านออกซิเดชันสามารถช่วยป้องกันไม่ให้โพลิเมอร์บางชนิด (เช่น ABS เป็นต้น) เกิดการเสื่อมสภาพจากการออกซิเดชันในระหว่างกระบวนการแปรรูป ทำให้สามารถแปรรูปวัสดุเหล่านั้นได้อย่างราบรื่น ปริมาณสารต้านออกซิเดชันที่ใช้ โดยทั่วไปจะอยู่ที่ 0.1–0.5 ส่วนเท่านั้น สารต้านอนุมูลอิสระที่ดีควรมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้: ① มีความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระสูง ② มีความเข้ากันได้ดีกับเรซิน ไม่เกิดการแยกตัวออกมา ③ มีคุณสมบัติในการประมวลผลที่ดี ไม่ระเหยหรือสลายตัวที่อุณหภูมิการประมวลผลของโพลิเมอร์ ④ มีความทนทานต่อการถูกสกัดได้ดี ไม่ละลายในน้ำหรือน้ำมัน ⑤ ควรมีสีใสหรือสีอ่อน เพื่อไม่ให้ทำให้ผลิตภัณฑ์มีสีเปื้อน ⑥ ไม่มีพิษหรือมีพิษในระดับต่ำ ⑦ มีราคาถูก ในความเป็นจริงแล้ว สารต้านออกซิเดชันชนิดใดก็ตามก็ไม่สามารถตอบสนองเงื่อนไขเหล่านี้ได้อย่างสมบูรณ์ ดังนั้นในการใช้งานจริง จึงมักมีการนำสารช่วยต่างๆ มาใช้ร่วมกัน โดยอาศัยข้อดีของแต่ละสาร เพื่อให้เกิดผลลัพธ์ที่ดีขึ้น ตามลักษณะของพลาสติก วัตถุประสงค์ในการใช้งาน และวิธีการผลิต หนึ่ง กลไกการทำงาน 1. ความเสถียรของโพลิเมอร์ที่ใช้สารต้านออกซิเดชันแบบขั้นตอน กลไกการทำงานของสารต้านออกซิเดชันคือการยับยั้งปฏิกิริยาของสารที่มีคุณสมบัติเป็นตัวกระตุ้นปฏิกิริยา ได้แก่ กลไก CB-D และกลไก CB-A ตัวอย่างของกลไก CB-D คือปฏิกิริยาระหว่างกลุ่มปีเรออกไซด์กับสารยับยั้ง เช่น ฟีนอล และกลุ่มอะมีนที่มีโครงสร้างแบบอะโรมาติก จากสารยับยั้ง AH จะได้มีเพียงกลุ่ม “กิ” เท่านั้นที่สามารถกำจัดกลุ่มโพลีเมอร์ PO2 ตามสมการ (1-43) ได้ 2. ความเสถียรของโพลิเมอร์ที่มีสารต้านออกซิเดชันประเภทป้องกันไว้ล่วงหน้า สารต้านออกซิเดชันประเภทนี้สามารถย่อยสลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ได้ โดยไม่ก่อให้เกิดสารกึ่งตัวกลางแบบฟรีราดิคขึ้นมา ดังนั้น สารเหล่านี้จึงสามารถป้องกันไม่ให้เกิดการแตกแขนงของโซ่โมเลกุลที่เกิดจากการย่อยสลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ได้ 3. ปฏิสัมพันธ์ร่วมกันระหว่างสารต้านออกซิเดชัน ตัวอย่างที่มีชื่อเสียงมากคือ DLTDP หรือ DSTDP ซึ่งเป็นสารประเภทไดอะลิลธิโอไดอะซิโลเบนโซอิกแอซิด ในการนำไปใช้ร่วมกับสารประเภทฟีนอลที่มีขนาดโมเลกุลใหญ่ เพื่อเพิ่มความทนทานต่อความร้อนของโพลิเมอร์บางชนิด อีกตัวอย่างหนึ่งที่สำคัญเกี่ยวกับปฏิสัมพันธ์ร่วมกันก็คือ ในการเพิ่มความเสถียรของของเหลวที่เกิดจากโพลีเอเลน โดยมีการใช้สารฟีนอลที่มีขนาดใหญ่เพื่อสร้างแรงขัดขวางทางพื้นที่ ร่วมกับสารฟอสฟิต สอง การนำไปใช้จริง 1. แนวทางการวิจัยเกี่ยวกับสารต้านออกซิเดชันได้เปลี่ยนมาเน้นการพัฒนาสารช่วยเหลือที่มีประสิทธิภาพสูงและสารต้านออกซิเดชันแบบที่สามารถใช้ในการเกิดปฏิกิริยาได้ ในตลาดของจีนแผ่นดินใหญ่ มีทั้งผลิตภัณฑ์ที่ผลิตในประเทศและผลิตภัณฑ์ที่นำเข้ามา ผลิตภัณฑ์ที่ผลิตในประเทศจะมีกลิ่นค่อนข้างแรง และไม่สามารถเก็บรักษาได้ดีนัก แหล่งผลิตสินค้านำเข้ามาจากสหรัฐอเมริกา เบลเยียม เยอรมนี และสเปน ในบรรดานั้น ผลิตภัณฑ์ที่ผลิตในเยอรมนีเป็นที่นิยมมากที่สุด เนื่องจากสารต้านออกซิเดชันที่ใช้ในผลิตภัณฑ์เหล่านี้มีคุณภาพดี และบรรจุภัณฑ์ก็เหมาะสมสำหรับการใช้งานจริง ผลิตในเยอรมนี โดยทั่วไปเรียกว่าสารต้านออกซิเดชัน BHT ในบรรดาสารต้านออกซิเดชันที่บริษัทไบเออร์ของเยอรมนีคิดค้นขึ้นนั้น สาร BHT เป็นสารที่ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมต่างๆ ต่อไปนี้คือรายละเอียดเกี่ยวกับการใช้งานของสารนี้ ต้องเน้นย้ำว่า ไม่แนะนำให้ใช้สารป้องกันการออกซิเดชัน สารต้านออกซิเดชัน BHT สามารถยับยั้งหรือชะลอการเสื่อมสภาพจากการออกซิเดชันของพลาสติกหรือยางได้ ทำให้มีอายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น 2. สารต้านออกซิเดชัน BHT สามารถช่วยป้องกันไม่ให้ค่าความเป็นกรดหรือความหนืดของน้ำมันหล่อลื่นและน้ำมันเชื้อเพลิงเพิ่มขึ้นได้ 3. สารต้านออกซิเดชัน BHT เป็นสารที่ใช้เพื่อรักษาความเสถียรของยางสังเคราะห์ เช่น ยางบิวทิลสไตรีน ยางไนไตรล์ ยางโพลียูรีเทน และยางสไตรีน-บิวทิล รวมถึงพลาสติกอย่างโพลีเอทิลีนและโพลีไวนิลคลอไรด์ด้วย สารต้านออกซิเดชัน BHT เป็นสารประเภทฟีนอลที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในยาง มีหน้าที่ป้องกันไม่ให้ยางเกิดการเสื่อมสภาพจากความร้อนและออกซิเจน สามารถป้องกันความเสียหายที่เกิดจากทองแดงได้อีกด้วย หากใช้ร่วมกับสารต้านโอโซนและขี้ผึ้ง ก็จะช่วยป้องกันความเสียหายที่เกิดจากปัจจัยต่างๆ ในสภาพอากาศได้อีกด้วย สารต้านออกซิเดชัน BHT สามารถผสมเข้ากับยางได้อย่างง่ายดาย โดยสามารถนำมาผสมเข้ากับยางโดยตรง หรือนำมาใช้ในรูปแบบของสารละลายเพื่อเติมลงในยางก็ได้ สามารถนำไปใช้ในการผลิตยางสำหรับทำด้านข้างของยางรถยนต์ ยางสีขาว สีสันสดใส และยางใส รวมถึงผลิตภัณฑ์ยางสำหรับใช้ในชีวิตประจำวัน ด้านสุขภาพ กระดาษกาว รองเท้ายาง และผลิตภัณฑ์ยางสำหรับบริโภคอาหารอีกด้วย นอกจากนี้ สารต้านออกซิเดชัน BHT ยังสามารถใช้เป็นสารรักษาความเสถียรของยางสังเคราะห์หลังการผลิตและระหว่างการเก็บรักษาได้อีกด้วย 4. ความสามารถในการละลายของสารต้านออกซิเดชัน BHT มีดังนี้: เอทานอล 25% (20), น้ำมันถั่วเหลือง 30% (25), น้ำมันเมล็ดฝ้าย 20% (25), น้ำมันหมู 40% (40) 5. สารต้านออกซิเดชัน BHT ในฐานะสารเติมแต่งอาหาร สามารถช่วยชะลอการเสื่อมสภาพของอาหารจากกรดได้ สารต้านออกซิเดชัน BHT ถูกนำมาใช้ในน้ำมันจากพืชและสัตว์ รวมถึงอาหารที่มีส่วนผสมของน้ำมันจากพืชและสัตว์ด้วย นอกจากนี้ สารต้านออกซิเดชัน BHT ยังสามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมสีหมึก สารยึดเกาะ หนัง การหล่อโลหะ การพิมพ์ผ้า สีทาผนัง และอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ได้อีกด้วย 6. สารต้านออกซิเดชัน BHT ก็เป็นสารที่ใช้เพื่อรักษาความเสถียรให้กับเครื่องสำอางและยาต่างๆ เช่นกัน ปริมาณการเติมสารต้านออกซิเดชัน BHT: 0.01%-2% 7. สารต้านออกซิเดชัน BHT เป็นสารเติมแต่งที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับผลิตภัณฑ์น้ำมันต่างๆ โดยจะมีประสิทธิภาพในการต้านออกซิเดชันได้ดีที่สุดเมื่ออยู่ในอุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส สารต้านออกซิเดชัน BHT ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในน้ำมันสำหรับเครื่องจักรกังหัน น้ำมันสำหรับหม้อแปลงไฟฟ้า น้ำมันไฮดรอลิก น้ำมันที่ใช้สำหรับการนำความร้อน น้ำมันเบรก น้ำมันสำหรับเครื่องจักรที่มีความแม่นยำสูง รวมถึงสารที่ใช้ป้องกันไม่ให้ขี้ผึ้งเกิดการแข็งตัวด้วย สารต้านออกซิเดชัน BHT สามารถนำมาใช้ได้โดยตรง หรือนำมาผสมกับสารละลายพื้นฐานก่อนนำไปใส่ในผลิตภัณฑ์ก็ได้ เพื่อเพิ่มคุณสมบัติในการต้านออกซิเดชันของผลิตภัณฑ์ และยืดอายุการใช้งานให้นานขึ้น การใช้สารต้านออกซิเดชัน BHT ร่วมกับสาร ZDDP และ TCP ซึ่งเป็นสารที่มีคุณสมบัติเป็นด่างและมีโซ่ขนาดยาว จะช่วยให้สามารถผลิตน้ำมันไฮดรอลิกที่มีคุณสมบัติต้านการสึกหรอได้ ปริมาณที่ใช้โดยทั่วไปอยู่ที่ 0.1–1%