Kết hợp chất kháng lão hoá và chất kháng tia cực tím trong công thức có lợi gì?

1. Các yếu tố gây nên quá trình phân hủy nhựa:

a. Yếu tố năng lượng, như nhiệt, lực cơ học, năng lượng quang. Yếu tố năng lượng gây tổn thương cấu trúc phân tử của nhựa.
b. Yếu tố gây phản ứng hoá học chủ yếu là oxy có trong không khí, gây nên quá trình oxy hoá và thúc đẩy quá trình thoái hoá mạch theo cơ chế chuyển mạch.

2. Mô hình hoá quá trình phân huỷ nhựa trên cơ chế gốc

Dưới tác động của yếu tố năng lượng, mạch phân tử của các hợp chất hữu cơ nói chung, mà đặc biệt là các hợp chất cao phân tử (polymer) như nhựa rất dễ bị tổn thương.

Sự tổn thương bắt đầu từ việc gây mất cân bằng electron trong mạch, hình thành các gốc tự do. Các gốc tự do là yếu tố rất nhạy cảm với oxy, tạo nên một vòng quá trình các bước chuyển mạch và phát triển mạch một cách dây chuyền. 

Hậu quả của quá trình phản ứng dây chuyền đó là các phân tử hữu cơ bị gãy vụn, nên thay đổi bản chất vật liệu, suy yếu trong cấu trúc.

X: hợp chất hữu cơ nói chung

X*: phân tử mất cân bằng electron

RH: đại diện cho mạch polymer

R*: gốc tự đo - radial

ROO*: Peroxy radical

ROOH: Alkyl Peroxide 

3. Các thành phần phụ gia giúp ngăn chặn vòng chuyển hoá phân huỷ của nhựa

Các phụ gia chính hỗ trợ cho quá trình ngăn quy trình phân huỷ của nhựa gồm có chất kháng tia cực tím và chất chống lão hoá.

Chất kháng tia cực tím gồm những loại:

- UV Absorber: Là thành phần hấp thu quang năng (chủ yếu là vùng tia cực tím), để loại bỏ tác động của năng lượng ánh sáng làm tổn thương mạch nhựa, ngăn hình thành gốc tự do (do mất cân bằng electron)

- Quencher: Là hợp chất có tính năng trao đổi electron, chúng giúp trung hoà các vị trí mất cân bằng electron trên mạch nhựa

- Hindered Amine Light Stabilizer (HALS): là hợp chất kháng tia cực tím, có khả năng dập các gốc tự do (Radial và peroxy radical), thông qua vòng chuyển hoá tuần hoàn Denisov (Xem tại đây)

Chất kháng lão hoá là thành phần hỗ trợ dập tắt các sản phẩm trung gian trong quy trình thoái hoá, chúng giúp dập các gốc tự do:R* (Alkyl radical), ROO* (Peroxy radical) và ROOH (Alkyl peroxide). Để nắm cách phân loại về chất kháng lão hoá xem tại đây.

- Primary Antioxidant: Chất chống lão hoá sơ cấp tập trung dập các gốc tự do nói chung

- Secondary Antioxidant: Chất chống lão hoá thứ cấp tập trung dập các Alkyl peroxide 

4. Lợi ích của việc kết hợp chất ổn định UV và chất chống oxy hóa trong công thức nhựa

Hiệu ứng hiệp đồng:

• Tăng cường khả năng chống tia UV: Mặc dù cả chất ổn định UV và chất chống oxy hóa đều có khả năng bảo vệ riêng biệt khỏi bức xạ tia cực tím (UV), nhưng việc kết hợp chúng tạo ra hiệu ứng hiệp đồng. Điều này có nghĩa là khả năng bảo vệ tổng thể chống lại sự phân hủy do tia UV cao hơn tổng hiệu ứng của từng thành phần riêng lẻ. Chất ổn định UV chủ yếu hấp thụ bức xạ tia UV, trong khi chất chống oxy hóa trung hòa các gốc tự do được tạo ra bởi tia UV có thể phá vỡ các chuỗi polymer trong nhựa.

• Bảo vệ rộng hơn: Chất ổn định UV chủ yếu nhắm mục tiêu vào các bước sóng cụ thể của tia UV, nhưng có thể không cung cấp khả năng bảo vệ hoàn toàn trên toàn bộ quang phổ UV. Chất chống oxy hóa có thể giúp giải quyết vấn đề này bằng cách giảm thiểu tác hại của các gốc tự do được tạo ra không chỉ bởi tia UV mà còn bởi nhiệt, oxy hóa và các yếu tố môi trường khác.

Độ bền được cải thiện:

• Bằng cách hoạt động cùng nhau, chất ổn định UV và chất chống oxy hóa có thể làm chậm đáng kể quá trình phân hủy do bức xạ tia UV gây ra. Điều này giúp nhựa duy trì các tính chất cơ học (độ bền, độ dẻo dai), tính chất hóa học và ngoại quan (màu sắc, độ trong suốt) trong thời gian dài hơn.

• Nhựa tiếp xúc với ánh nắng mặt trời và thời tiết sẽ không thể tránh khỏi bị phân hủy theo thời gian. Việc kết hợp chất ổn định UV và chất chống oxy hóa có thể kéo dài đáng kể tuổi thọ của các sản phẩm nhựa, giảm nhu cầu thay thế và giảm thiểu tác động đến môi trường.

Lưu ý:

• Loại và tỷ lệ cụ thể của chất ổn định UV và chất chống oxy hóa được sử dụng sẽ phụ thuộc vào ứng dụng dự định của nhựa và điều kiện môi trường mà nó sẽ tiếp xúc.
• Mặc dù sự kết hợp này mang lại khả năng bảo vệ đáng kể, nhưng nó có thể không hoàn toàn ngăn chặn sự phân hủy trong điều kiện khắc nghiệt. Đối với việc sử dụng ngoài trời trong thời gian dài, có thể cần thêm các biện pháp bảo vệ.

Nhìn chung, việc kết hợp chất ổn định UV và chất chống oxy hóa trong công thức nhựa là một phương pháp phổ biến để:

• Nâng cao khả năng chống tia UV
• Mở rộng khả năng bảo vệ chống lại sự phân hủy môi trường
• Cải thiện độ bền và tuổi thọ của sản phẩm nhựa