Antioksidanların etki mekanizması ve pratik uygulamaları

Thread Content

Bu gönderi en son 2016-11-29 15:13 tarihinde eric420 tarafından düzenlendi. Antioksidanlar, polimer sistemlerinde az miktarda bulunduklarında polimerin oksidasyon sürecini yavaşlatan veya engelleyen kimyasal maddelerdir; bu sayede polimerin yaşlanmasını önler ve kullanım ömrünü uzatır. Ayrıca “yaşlanma önleyiciler” olarak da adlandırılırlar. Mühendislik plastiklerinin işlenmesinde, antioksidanlar bazı polimerlerin (ABS gibi) işleme sırasında meydana gelen termal oksidatif bozulmasını önleyerek şekillendirme işlemlerinin sorunsuz bir şekilde gerçekleşmesini sağlar. Oksidasyon önleyicilerin eklenme miktarı genellikle sadece 0,1-0,5 oranındadır. İdeal antioksidanların aşağıdaki özelliklere sahip olması gerekir: ① Yüksek antioksidan kapasitesine sahip olmalıdır: ② Reçine ile iyi uyum göstermeli ve çökelmemelidir; ③ İyi işleme özelliklerine sahip olmalıdır. Polimerlerin işlenme sıcaklıklarında uçucu olmamalı ve parçalanmamalıdır; ④ İyi ekstraksiyon direncine sahip olmalı, su ve yağda çözünmemelidir; ⑤ Kendi rengi mümkünse renksiz veya açık renkli olmalıdır ki ürünleri kirlendirmesin; ⑥ Zehirsiz veya düşük toksisiteli olmalıdır; ⑦ Fiyatı düşük olmalıdır. Aslında, hiçbir antioksidan bu koşulları tam olarak karşılayamaz. Bu nedenle pratikte, mühendislik plastiklerinin türüne, kullanım amacına ve işleme yöntemine göre çeşitli yardımcı maddelerin avantajlarından yararlanılır ve bir arada kullanılarak sinerji sağlanır. I. Etki Mekanizması 1. Zincir kesici antioksidanlar kullanılan polimerlerin stabilitesi Antioksidanların zincir reaksiyonlarındaki aktif türler üzerindeki etkisi mekanizması; yani zincir kesici verici mekanizması (CB-D) ve zincir kesici alıcı mekanizması (CB-A). CB-D mekanizmasının tipik örneği, peroksil gruplarının fenoller gibi inhibitörlerle ve ardından aromatik aminlerle olan reaksiyonlarıdır. İnhibitör AH’den sadece, reaksiyon denklemi (1-43)’te gösterildiği gibi bir peroksit grubu PO2’yi yok edebilen bir grup ortaya çıkar. 2. Ön antioksidanlar içeren yüksek polimerlerin stabilitesi: Önleyici veya yardımcı antioksidanlar, serbest radikal ara ürünler oluşmadan hidrojen peroksitleri parçalayabilir; bu sayede hidrojen peroksitlerin serbest radikallere dönüşmesinden kaynaklanan zincir dallanmalarını önleyebilirler. 3. Antioksidanlar arasındaki sinerjik etki: Çok ünlü bir örnek, bazı polimerlerin termal stabilitesinde kullanılan diksantiril tiyodibütopropionat (DLTDP) veya distearil tiyodibütopropionat (DSTDP) ile mekansal engelli fenollerdir. Eşgüdümle ilgili bir diğer önemli örnek ise, poliolefinlerin eriyik stabilitesini artırmada mekansal engelli fenoller ile fosfitlerin bir araya gelmesidir. II. Gerçek Uygulamalar 1. Antioksidanlar konusundaki araştırma yönü, yüksek verimli ve çok fonksiyonlu yardımcı ürünler ile reaktif antioksidanların geliştirilmesine kaymıştır. Çin anakarası pazarında hem yerli üretim olanlar hem de ithal olanlar bulunmaktadır. Yerli üretim olanların kokusu daha yoğundur ve saklanması zordur. İthalat menşei Amerika Birleşik Devletleri, Belçika, Almanya ve İspanya’dır. Bunlar arasında en çok Almanya’dan üretilenler kullanılıyor, çünkü Almanya’da üretilen antioksidanların ambalajı ve kalitesi gerçek üretim ihtiyaçlarına daha uygun. Almanya'da üretilir, genellikle BHT antioksidanı olarak adlandırılır. Bunlar arasında Alman Bayer şirketi tarafından geliştirilen antioksidan BHT, endüstriyel amaçlar için yaygın olarak kullanılmaktadır; aşağıda bunun detaylı kullanım alanları yer almaktadır. Vurgulanması gereken bir nokta, oksidasyon önleyicilerinin önerilmediğidir. Antioksidan BHT, plastiklerin veya kauçukların oksidatif bozunmasını engelleyerek veya geciktirerek kullanım ömrünü uzatır. 2. Antioksidan BHT, yağlama yağlarının ve yakıt yağlarının asit değerlerinin veya viskozitelerinin artmasını önler. 3. Antioksidan BHT, sentetik kauçuklar (bütadien stiren, butil nitril, poliüretan, kısmen doymuş bütadien vb.), polietilen ve polivinil klorür için bir stabilizatördür. Antioksidan BHT, kauçuklarda sıkça kullanılan fenol türevli yaşlandırma önleyicilerindendir. Doğal kauçuk, kısmen doymuş bütadien, bütadien stiren, butil, izopenten, butil nitril, etilen propilen kauçuğu gibi sentetik kauçukların, akrilik esaslı ürünlerin ve lateks ürünlerinin termal oksidatif yaşlanmasına karşı koruma sağlar. Ayrıca antioksidan BHT, bakırın olumsuz etkilerini de engeller; ozon ve balmumu ile birlikte kullanıldığında iklim koşullarının kauçuk ürünlere verdiği zararı önler. Bu madde kauçuk içinde kolayca dağılır; antioksidan BHT doğrudan kauçuğa karıştırılabilir veya bir dispersiyon halinde latekslere eklenebilir. Lastiklerin yan duvarlarının üretiminde, beyaz, canlı renkli ve şeffaf çeşitli kauçuk ve lateks ürünlerinde, ayrıca günlük kullanım ürünlerinde, tıbbi ürünlerde, bantlarda, ayakkabılarda ve gıda ile temas eden kauçuk ürünlerinde kullanılabilir. Antioksidan BHT aynı zamanda sentetik kauçukların son işlemleri ve depolanması sırasında da bir stabilizatör olarak kullanılabilir. 4. Antioksidan BHT’nin çözünürlüğü şu şekildedir: Etanolde %25 (20), soya yağında %30 (25), pamuk tohumu yağında %20 (25), domuz yağında %40 (40). 5. Antioksidan BHT, bir gıda katkı maddesi olarak gıdaların bozulmasını geciktirebilir. Antioksidan BHT, hayvansal ve bitkisel yağlar ile bu yağları içeren gıdalarda kullanılır. Ayrıca, antioksidan BHT mürekkep, yapıştırıcılar, deri, döküm, baskı boyama, boyalar ve elektronik endüstrisinde de kullanılabilir. 6. Antioksidan BHT aynı zamanda kozmetikler, ilaçlar vb. için stabilizatördür. Antioksidan BHT’nin eklenme oranı: %0,01–2%. 7. Antioksidan BHT, çeşitli petrol ürünleri için mükemmel bir antioksidan katkı maddesidir ve 100 derece sıcaklıkta en iyi antioksidasyon etkisini gösterir. Antioksidan BHT, türbin yağları, transformatör yağları, hidrolik yağlar, ısı iletim yağları, fren yağları, mil yağları ve hassas makine yağlarının yanı sıra parafinin antioksidan ve yapışmayı önleyici maddesi olarak yaygın olarak kullanılır. Antioksidan BHT, doğrudan veya bir ana çözelti haline getirilerek ürünlere eklenebilir. Ürünün oksidasyona karşı direncini artırarak kullanım ömrünü uzatmak. Antioksidan BHT ile uzun zincirli alkali ZDDP ve TCP metal pas önleyicilerinin bir arada kullanılması, aşınmaya karşı dirençli hidrolik yağlar gibi ürünlerin üretilmesini sağlar. Kullanım oranı genellikle %0,1-1’dir.