Degradação UV de plásticos e aditivos resistentes a UV

A luz solar pode degradar os plásticos

Muitos plásticos se degradam à luz do sol sem a adição de bloqueadores de luz, estabilizadores ou absorvedores de UV. Os materiais podem descolorir, rachar ou desintegrar-se completamente. Embora a degradação UV de um polímero à luz do sol seja geralmente de apenas 0,05 na superfície do material, a natureza altamente frágil de alguns plásticos pode levar à falha completa do componente.

Sinais de degradação UV

* Camada externa quebradiça (perda de alongamento de tração)
* Redução do peso molecular
* Perda nas propriedades mecânicas
* Mudança nas propriedades químicas
* Descoloração, amarelecimento
* Desbotamento da cor
* Perda de clareza
* Formação de rachaduras
* Aparência de giz


Cadeira dobrável com danos UV

Três tipos de radiação ultravioleta

O espectro eletromagnético é composto por sete seções. Na ordem da energia mais alta para a mais baixa, as seções são chamadas de raios gama, raios X, radiação ultravioleta, luz visível, radiação infravermelha e ondas de rádio.

A radiação ultravioleta é composta por três tipos:UVA, UVB e UBC. Os raios UVA deixarão sua pele bronzeada, enquanto os raios UVB farão com que ela queime. UVC é um germicida que mata microorganismos. A camada de ozônio da Terra bloqueia efetivamente a luz UVC. É o UVB que tem maior efeito na degradação de um polímero por UV.

Como a luz ultravioleta degrada os plásticos

Os plásticos são feitos de cadeias de polímero. Portanto, quando a energia UV é absorvida por muitos plásticos, ela excita fótons no material, o que cria radicais livres. Se o oxigênio estiver presente, os radicais livres formam hidroperóxidos de oxigênio que quebram as cadeias do polímero (cisão da cadeia). Este processo é conhecido como foto-oxidação. Além disso, a presença de umidade, impurezas, produtos químicos, carga mecânica, ar, temperatura ou poluentes ambientais podem acelerar esse processo.

Plásticos que se degradam na luz ultravioleta

Os aditivos foram desenvolvidos para melhor resistir à foto-oxidação. Estes incluem negro de fumo, óxido de titânio rutilo, benzofenonas, hidroxifenil-benzotriazol, estabilizadores de amina impedida (HALS), oxanilidas, hidroxibenzofenona, enzotriazoles, hidroxifeniltriazinas, inibidores de níquel e outros. E cada plástico pode usar um ou mais desses para obter a melhor resistência aos raios UV possível para o polímero e a aplicação. Portanto, embora os aditivos resistentes aos raios ultravioleta mostrados abaixo sejam usados ​​com frequência, eles não são os únicos aplicados em todas as aplicações.

Nylon 6/6

O Nylon 6/6 é um dos mais versáteis materiais termoplásticos de engenharia. Como o náilon 6/6 tem excelente resistência, ductilidade e resistência ao calor, é um excelente candidato para aplicações de substituição de metal. No entanto, o náilon requer aditivos resistentes aos raios ultravioleta. Uma boa escolha é uma combinação de três partes de um antioxidante fenólico, com um fosfito e um estabilizador de luz de amina impedida (HALS). O melhor efeito estabilizador de luz UV é adicionar um absorvedor de UV no topo do HALS.

ABS (polioximetileno ou POM)

ABS é um plástico de engenharia comumente usado para engrenagens, correntes, parafusos, clipes, bombas de combustível, malas, coberturas de cortadores de grama, etc. É obrigatório o uso de estabilizadores UV quando o material é usado ao ar livre. Também quando exposto à chuva, lâmpadas fluorescentes (como nas casas de banho) e ao ar. A proteção UV é necessária para peças de automóveis e também para componentes de máquinas comerciais. A exposição aos raios ultravioleta pode levar à perda de brilho e até mesmo à formação de rachaduras. Para proteção UV, uma combinação do absorvedor de UV benzotriazol e HALS é freqüentemente usada.

Polietileno de alta densidade

O polietileno de alta densidade é comumente usado em sacos de lixo, sacolas de supermercado, isolamento para fios e cabos, cobertura vegetal agrícola, garrafas e utensílios domésticos. Ele também é usado em recipientes de suco de frutas, recipientes de leite, bandejas, engradados e produtos de embalagem de alimentos. O negro de fumo é freqüentemente usado para tornar o HDPE resistente aos raios ultravioleta. Recomenda-se uma porcentagem entre 1-3.

Policarbonato

Quando o policarbonato é usado em aplicações externas, ele tende a amarelar. Além disso, perderá propriedades mecânicas, incluindo resistência ao impacto. Assim, os estabilizadores de UV tornam-se obrigatórios. Deve ser usado um absorvedor de UV de hidroxifenil-benzotriazol. Observe que os estabilizadores de luz de amina impedida (HALS) não são recomendados. Os compostos básicos de amina aceleram a hidrólise do material.

Polipropileno

Os efeitos da radiação ultravioleta (UV) afetam muito as propriedades do polipropileno. Quando exposto à luz solar direta forte por seis meses, causará severa perda da força das propriedades, a menos que um inibidor de UV ou alta carga de pigmento negro de fumo seja usado. Mesmo com isso adicionado, a expectativa de vida sob condições severas de luz solar é limitada. HALS e negro de fumo são frequentemente adicionados para mitigar a degradação UV.

Plásticos que são naturalmente resistentes aos raios ultravioleta

No entanto, alguns plásticos não se deterioram naturalmente com a radiação ultravioleta. Estes incluem acrílico, Ultem, bem como os fluoropolímeros, incluindo PTFE, FEP, PFA e PVDF. Portanto, eles não requerem aditivos e são úteis na produção de peças para carros e até mesmo em peças de espaçonaves expostas a longos períodos de degradação potencial por UV.