مقدمة

مضادات الأكسدة (أو مثبتات الحرارة) هي إضافات تُستخدم لمنع أو تأخير تحلل البوليمرات بفعل الأكسجين أو الأوزون في الغلاف الجوي. وهي من أكثر الإضافات استخدامًا في المواد البوليمرية. تتعرض الطلاءات للتلف الناتج عن الأكسدة الحرارية بعد تسخينها في درجات حرارة عالية أو تعرضها لأشعة الشمس. وتؤثر ظواهر مثل التقادم والاصفرار بشكل كبير على مظهر المنتج وأدائه. ولمنع حدوث هذه الظاهرة أو الحد منها، تُضاف مضادات الأكسدة عادةً.

يُعزى التحلل التأكسدي الحراري للبوليمرات بشكل رئيسي إلى تفاعل الجذور الحرة المتسلسل الذي تبدأه الجذور الحرة الناتجة عن الهيدروبروكسيدات عند تسخينها. ويمكن تثبيط هذا التحلل عن طريق التقاط الجذور الحرة وتحلل الهيدروبروكسيدات، كما هو موضح في الشكل أدناه. ومن بين هذه العوامل، تُعد مضادات الأكسدة من أكثر المواد استخدامًا لتثبيط هذا التأكسد.

أنواع مضادات الأكسدة

مضادات الأكسدةيمكن تقسيمها إلى ثلاث فئات وفقًا لوظائفها (أي تدخلها في عملية الأكسدة الذاتية الكيميائية):

مضادات الأكسدة التي تنهي السلسلة: فهي تقوم بشكل أساسي بالتقاط أو إزالة الجذور الحرة الناتجة عن الأكسدة الذاتية للبوليمر؛

مضادات الأكسدة المحللة للهيدروبيروكسيد: فهي تعزز بشكل أساسي التحلل غير الجذري للهيدروبيروكسيدات في البوليمرات؛

مضادات الأكسدة التي تعمل على تثبيط أيونات المعادن: يمكنها تكوين مركبات مخلبية مستقرة مع أيونات المعادن الضارة، وبالتالي تثبيط التأثير التحفيزي لأيونات المعادن على عملية الأكسدة الذاتية للبوليمرات.

من بين أنواع مضادات الأكسدة الثلاثة، تُسمى مضادات الأكسدة التي تُنهي السلسلة بمضادات الأكسدة الأولية، وهي في الأساس الفينولات المعيقة والأمينات العطرية الثانوية؛ أما النوعان الآخران فيُسميان بمضادات الأكسدة المساعدة، ويشملان الفوسفيتات وأملاح ثنائي ثيوكاربامات المعادن. وللحصول على طلاء مستقر يلبي متطلبات التطبيق، يُختار عادةً مزيج من عدة مضادات أكسدة.

استخدام مضادات الأكسدة في الطلاءات

1. يستخدم في الألكيد والبوليستر والبوليستر غير المشبع
تحتوي المكونات الزيتية للألكيد على روابط ثنائية بدرجات متفاوتة. تتأكسد الروابط الثنائية المفردة والمتعددة والمترافقة بسهولة لتكوين بيروكسيدات عند درجات حرارة عالية، مما يجعل اللون أغمق، بينما يمكن لمضادات الأكسدة أن تحلل الهيدروبيروكسيدات لتفتيح اللون.

2. يستخدم في تصنيع عامل معالجة البولي يوريثان
يشير عامل معالجة البولي يوريثان عمومًا إلى البوليمر الأولي لثلاثي ميثيلول بروبان (TMP) وتولوين ثنائي إيزوسيانات (TDI). عند تعريض الراتنج للحرارة والضوء أثناء عملية التصنيع، يتحلل اليوريثان إلى أمينات وأوليفينات، مما يؤدي إلى كسر السلسلة. إذا كان الأمين عطريًا، فإنه يتأكسد ليصبح كروموفور كينوني.

3. التطبيق في الطلاءات المسحوقة المتصلبة بالحرارة
مضاد أكسدة مختلط عالي الكفاءة من الفوسفيت ومضادات الأكسدة الفينولية، مناسب لحماية الطلاءات المسحوقة من التحلل التأكسدي الحراري أثناء المعالجة والتصلب والتسخين الزائد وغيرها من العمليات. تشمل تطبيقاته راتنجات الإيبوكسي البوليسترية، ومركبات إيزوسيانات TGIC المحجوبة، وبدائل TGIC، ومركبات الإيبوكسي الخطية، وراتنجات الأكريليك المتصلبة بالحرارة.

توفر شركة نانجينغ ريبورن للمواد الجديدة أنواعًا مختلفة منمضادات الأكسدةللصناعات البلاستيكية والطلاء والمطاطية.

مع الابتكار والتقدم في صناعة الطلاء، ستتضح أهمية مضادات الأكسدة في هذا المجال، وسيتسع نطاق تطويرها. في المستقبل، ستتجه مضادات الأكسدة نحو التركيز على الكتلة الجزيئية النسبية العالية، والوظائف المتعددة، والكفاءة العالية، والابتكار، والتركيب، والاستجابة السريعة، مع مراعاة حماية البيئة. يتطلب هذا من المختصين إجراء بحوث معمقة من حيث الآلية والتطبيق لتحسينها باستمرار، وإجراء دراسات معمقة حول الخصائص البنيوية لمضادات الأكسدة، وتطوير مضادات أكسدة جديدة وفعالة بناءً على ذلك، مما سيكون له أثر بالغ على عمليات وتطبيقات صناعة الطلاء. ستُظهر مضادات الأكسدة في الطلاء إمكاناتها الهائلة بشكل متزايد، وستجلب فوائد اقتصادية وتقنية ممتازة.