Os 3 principais aditivos plásticos para estabilização por UV

Exposição à radiação UV

Com o tempo, a exposição à radiação ultravioleta da luz solar degradará os plásticos. A fotodegradação do polímero ocorre quando a radiação UV não visível formada por ondas curtas comprimentos decompõe as cadeias de polímero em plásticos. Isso é chamado de processo de fotodegradação. É causado pela exposição à radiação ultravioleta e resulta na deterioração das propriedades físicas. Isso inclui perda de resistência ao impacto, mudanças na cor, rachaduras, perda de alongamento e resistência à tração, bem como escamação da superfície. Por exemplo, a fotodegradação da radiação ultravioleta faz com que as cadeiras de jardim percam seu brilho e se tornem quebradiças. Além disso, a cor dos assentos do estádio parece farináceo e alguns plásticos podem até ficar amarelos e rachar.

Algumas características da radiação UV

A radiação ultravioleta representa apenas 4,6% do espectro solar. É calculado em nanômetros (nm) e varia entre 290 e 400 nanômetros. No entanto, a parte mais agressiva da faixa de UVB são os comprimentos de onda muito curtos entre 280 e 315 nanômetros. A quantidade de exposição à energia de radiação UV (irradiação) depende de onde você está no mundo.

O que é irradiação

A irradiação é a energia da radiação UV incidente sobre uma área específica durante um determinado período de tempo. 1Ly =1 cal / cm ² =4.184 E ⁴ Joule / m ² (Ly =Langley) Assim, a quantidade de energia transmitida a uma peça de plástico em um ano de uso externo contínuo é de 220kcal / cm ² / ano no Sudão, enquanto na Suécia é 70.

Cada plástico é sensível a certos comprimentos de onda dentro da região UV de 290-400 nm. O polipropileno tem três máximos em 290-300, 330 e 370 nm. A faixa de nylon é 290-315 e homopolímero de PVC é 320.

Sensibilidade dos polímeros ao comprimento de onda UV (nm)

Material	Espectros máximos de ativação
Nylon	290-315
Acrílico	290-315
Estireno Acrilonitrila	290, 310-330
Policarbonato	280-310
Poliestireno	310-325
Polietileno	300-310, 340
Polipropileno	290-300, 330, 370
ABS	300-310, 370-385
PVC homopolímero	320
Copolímero de PVC	330, 370
Poliuretano (aromático)	350-415

Degradação do polímero

A fotodegradação do polímero ocorre quando a radiação UV do sol é absorvida por grupos químicos na formação do polímero chamados cromóforos. Cromóforos são “um átomo ou grupo de átomos cuja presença é responsável pela cor de um composto”. A fórmula do polímero pode incluir outros aditivos, tais como retardadores de chama halogenados, cargas e pigmentos. Estabilizadores de UV foram desenvolvidos e são adicionados a um polímero para inibir os processos de fotoiniciação. Os três principais tipos são absorvedores ultravioleta, inibidores e estabilizadores de luz de amina impedida (HALS).

1) Absorventes ultravioleta

Absorventes são um tipo de estabilizador de luz que funciona competindo com os cromóforos para absorver a radiação UV. Os absorvedores transformam a radiação UV prejudicial em radiação infravermelha inofensiva ou calor que é dissipado através da matriz polimérica. Os absorvedores de UV têm o benefício do baixo custo, mas podem ser úteis apenas para exposição de curto prazo. Os absorvedores de UV incluem:

Absorventes

Os absorvedores de UV têm o benefício do baixo custo, mas podem ser úteis apenas para exposição de curto prazo. Os absorvedores de UV incluem:

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  O negro de fumo é uma das radiação absorventes.
  
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  Outro absorvedor de UV é o óxido de titânio rutilo, que é eficaz na faixa de 300-400 nm. No entanto, não é muito útil na faixa UVB de comprimento de onda muito curto abaixo de 315.
  
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  Hidroxibenzofenona
  
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  Hidroxifenilbenzotriazole também são estabilizadores de UV bem conhecidos que têm a vantagem de serem adequados para aplicações neutras ou transparentes. O hidroxifenilbenzotriazol não é muito útil em partes finas abaixo de 100 mícrons.
  
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  Benzofenonas para PVC
  
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  Enzotriazóis e hidroxifeniltriazinas para policarbonato.
  
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  Oxanilidas para poliamidas
  

2) Quenchers

Os supressores retornam os estados excitados dos cromóforos aos estados fundamentais por um processo de transferência de energia. O agente de transferência de energia atua extinguindo o estado excitado de um grupo carbonila formado durante a foto-oxidação de um material plástico e por meio da decomposição de hidroperóxidos. Isso evita a clivagem da ligação e, em última análise, a formação de radicais livres.

Quenchers de níquel

Os quenchers de níquel são um tipo comum usado na produção de filmes agrícolas. Estes não são amplamente utilizados porque contêm metal pesado e contribuem com cores castanhas ou verdes para o produto final. No entanto, os inibidores de níquel não estabilizam efetivamente a radiação UV como os Estabilizadores de luz de amina impedida discutidos a seguir.

3) Estabilizadores de luz de amina impedida (HALS)

HALS são estabilizadores térmicos de longo prazo que agem capturando os radicais livres formados durante a foto-oxidação de um material plástico. Portanto, o HALS limita o processo de fotodegradação. A capacidade dos estabilizadores de luz de amina impedida de eliminar os radicais criados pela absorção da radiação ultravioleta é explicada pela formação de radicais nitroxly por meio de um processo conhecido como ciclo de Denisov.

Embora existam grandes diferenças estruturais nos produtos HALS comercialmente disponíveis, todos compartilham a estrutura do anel 2,2,6,6-tetrametilpiperidina. HALS são alguns dos estabilizadores mais proficientes para a radiação ultravioleta.

Estabilizadores UV para uma ampla variedade de plásticos

Por exemplo, o HALS possibilitou o crescimento do polipropileno na indústria automotiva. Embora os HALS também sejam muito eficazes em poliolefinas, polietileno e poliuretano, eles não são úteis como estabilizadores para a radiação UV no PVC.

Combinações de estabilizadores de UV

Como todos os três funcionam por mecanismos diferentes, eles são frequentemente combinados em aditivos sinérgicos de absorção de radiação UV. Por exemplo, os benzotriazóis são frequentemente combinados com HALS para proteger os sistemas pigmentados de desbotamento e mudanças de cor.

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