1.Антихидролизни агентиОсновната им цел е да блокират процеса на хидролиза на полиестерните полимери.

В приложения, използващи полимери, съдържащи естерни връзки, като PBT, PET, PLA и полиуретани (TPU, CPU), водните молекули лесно атакуват естерните или уретановите връзки в молекулната верига при условия на висока температура и влажност. Това води до скъсване на веригата и хидролиза, намаляване на молекулното тегло на полимера и следователно до крехкост, напукване и загуба на производителност. Антихидролизните агенти се използват за противодействие на този процес на хидролиза. Антихидролизните агенти се разделят основно на две категории: реактивни и физични. Реактивните антихидролизни агенти елиминират местата на започване или продуктите на хидролизата чрез химични реакции, представлявайки основния и високоефективен метод. Физическите антихидролизни агенти, от друга страна, блокират или абсорбират влагата чрез физическо действие.

Инхибиторите на физичната хидролиза не участват в химични реакции, но предотвратяват проникването на влага чрез физически средства. Представителни видове включват зеолити, калциев оксид (CaO), диатомит, силани и восъци. Зеолитите и калциевият оксид, чрез своята пореста структура или химични реакции, абсорбират и задържат влагата, абсорбирана от полимера по време на обработката и употребата, като основно предпазват материалите от разграждане поради следи от влага преди обработка (като шприцване и екструдиране), действайки по същество като „десикантни“ свойства. Силани и восъци, от друга страна, мигрират към повърхността на продукта, образувайки хидрофобна бариера, или удължават пътя на проникване на влага през слоести пълнители (като глина), като основно защитават повърхността на материала.

Реактивните инхибитори на хидролизата могат да реагират с карбоксилните групи (-COOH) в краищата на полимерните вериги или с карбоксилни групи, генерирани по време на хидролизата, прекъсвайки автокаталитичния процес на хидролиза и по този начин постигайки фундаментален стабилизиращ ефект. Те включват главно карбодиимидни, оксазолинови, епоксидни и азиридинови инхибитори на хидролизата.

2. Карбодиимидът е най-изгодният и широко използван инхибитор на реактивна хидролиза.

Карбодиимидите в момента са най-широко използваният и ефективен клас антихидролизни агенти. Те реагират с карбоксилните групи, получени чрез хидролиза на полимера, за да образуват стабилна N-ацилурея, като по този начин елиминират катализатора за реакцията на хидролиза и прекъсват автокаталитичния цикъл. Оксазолиновите производни, друг важен клас реактивни антихидролизни агенти, имат оксазолинов пръстен като своя реактивна функционална група. Оксазолиновият пръстен може да реагира както с карбоксилни, така и с хидроксилни групи, за да образува естерни амиди или диестери, като по този начин стабилизира краищата на полимера. Епоксидно-функционализираните полимери използват високата реактивност на епоксидните групи, за да осигурят стабилизация. Епоксидните групи могат да реагират с карбоксилни, хидроксилни и дори амино групи, като по този начин блокират тези реактивни групи.

Таблица: Сравнение на често срещаните резистентни на реактивна хидролиза материали

Видове антихидролизни агенти	карбодиимид	Полимери с епоксидна функционална група	Оксазолиниди
Основен механизъм	Той реагира с карбоксилните групи, получени чрез хидролиза, за да генерира стабилна N-ацилурея, като по този начин прекъсва автокаталитичния цикъл.	Неговата епоксидна група може да реагира с различни групи като карбоксилни, хидроксилни и амино групи.	Оксазолиновият му пръстен може да реагира с карбоксилни и хидроксилни групи.
Основни предимства	●Изключително висока устойчивост на хидролиза, с най-значителен ефект.	●Многофункционалност: Съчетава функциите на удължаване на веригата и възстановяване на разградени молекули.	● Бифункционална реакция с широк спектър от приложения
	Добавеното количество е малко (0,5%-2,0%), с минимално въздействие върху присъщите свойства на материала.	●Може да подобри якостта на стопилката и вискозитета	● Може да се използва като съвместимост в определени системи.
	● Сравнително добра безопасност	● Добра съвместимост с полимери
Основни недостатъци	● Сравнително висока цена	●Като самостоятелно средство против хидролиза, неговата ефикасност не е толкова специфична, колкото тази на карбодиимида.	● Разходите обикновено са най-скъпи
	● Основно е насочен към карбоксилни групи; не реагира директно с хидроксилни групи.	● Прекомерното добавяне може да доведе до омрежване или желиране.	● Липсва предимство в ефективността при приложения с общо предназначение
Типични приложения	● Полиестер: PBT, PET, PLA, PBAT	● Рециклиране на пластмаса: Ремонт на rPET и др.	● Полиестер (PET, PBT)
	● Полиуретан: TPU, CPU (подметки за обувки, маркучи и др.)	● Полиамид (найлон)	●Полиамид
		● Полиестерни системи, изискващи едновременно сгъстяване	● Полимерна сплав (като съвместимост)

 

3. Карбодиимидът блокира процеса на хидролиза чрез реакция с карбоксилни киселини, за да образува ацилурейни структури.

Полиестерните полимери проявяват лоша стабилност на влага. При условия на висока температура и влажност, естерните връзки в полимера реагират с вода, което води до разкъсване на дълговерижната структура на макромолекулата и генериране на крайни карбоксилни групи. Тези крайни карбоксилни групи могат да йонизират H+ йони, допълнително катализирайки реакцията на хидролиза с киселина, което в крайна сметка води до значително намаляване на различни свойства на материала и силно съкращаване на експлоатационния живот. Карбодиимидните съединения, съдържащи карбодиимидни (N=C=N) функционални групи, могат да реагират с карбоксилните групи, генерирани по време на хидролизата на полимера, за да образуват стабилни ацилурейни структури, като едновременно с това намаляват концентрацията на карбоксилните групи и предотвратяват по-нататъшна хидролиза. Те са сред най-често използваните антихидролизни агенти, налични в момента.

Карбодиимидните антихидролизни агенти са разнообразни и могат да бъдат класифицирани като мономерни и полимерни типове. Мономерните карбодиимидни съединения съдържат само една карбодиимидна функционална група и са нискомолекулни съединения. Полимерните карбодиимидни съединения обикновено съдържат две или повече карбодиимидни функционални групи, имат относително високо молекулно тегло и принадлежат към типа дълговерижна полимерна структура.

Мономерен карбодиимидантихидролизни агентиса ярко жълти до кафяви течности или кристали при стайна температура. Те са разтворими в органични разтворители, но неразтворими във вода и имат предимства като висока чистота, лесно приготвяне и висока реактивност. 2,6-Диизопропилфенил)карбодиимид е най-често използваният търговски достъпен мономерен карбодиимиден антихидролизен агент.

 

Полимерните карбодиимиди са жълти до кафяви прахове или вискозни течности при стайна температура, с относителна молекулна маса обикновено по-голяма от 1000, докато относителната молекулна маса на олигомерите се контролира на около 2000. Полимерните карбодиимиди обикновено се получават чрез реакция на диизоцианатни мономери, катализатори, разтворители и крайни групи при подходящи температури. Първо, диизоцианатните мономери претърпяват кондензационна реакция под катализатор, за да се получи преполимер, съдържащ множество карбодиимидни групи и изоцианатни крайни групи. След това изоцианатните групи реагират с активен водород от крайния групи, за да се получат поликарбодиимиди. Типични поликарбодиимиди се получават чрез кондензация на 2,4,6-триизопропилфенил-1,5-диизоцианат и крайно затваряне с 2,6-диизопропилфенил моноизоцианат.

 

4. Типични области на приложение на карбодиимид

PET, като най-разпространеният полиестерен материал, притежава отлични механични свойства, размерна стабилност, химическа устойчивост и оптични свойства и се използва широко в селското стопанство, промишлеността, строителството, медицината и автомобилната индустрия. PET се произвежда чрез поликондензация на PTA и етиленгликол; естерните връзки са силно податливи на хидролитично разграждане, което води до намаляване на вискозитета на полимера и сериозно влошаване на производителността. Хидролизата на PET ограничава приложението на продуктите му надолу по веригата във високотемпературни, влажни или външни среди. Свързани изследвания установяват, че включването на мономерни антихидролизни агенти в PET мастербач за приготвяне на филмови проби подобрява топлоустойчивостта, стареенето от влажна топлина и удължението при скъсване на филмовите продукти. Ароматният карбодиимид показва особено добри хидролизни характеристики.

Синтезът на полиуретан използва голямо разнообразие от мономери, позволява контролирани реакции и предлага предимства като висока якост, устойчивост на износване, добра температурна устойчивост и лекота на обработка. Той се използва широко в лепила, покрития, еластомери, пенопласти и синтетични влакна. Полиуретанът от полиестерен тип се получава от олигомерни полиестерни полиоли, които съдържат много естерни връзки в молекулните си вериги, което води до лоша устойчивост на хидролиза. Карбодиимидните антихидролизни агенти имат минимални неблагоприятни ефекти върху синтеза на полиуретан и могат да се добавят към полиестерния полиол по време на процеса на синтез. Освен това, полимерните карбодиимиди, получени чрез изоцианатна кондензация, съдържат -N=C=O крайни групи, което им позволява да участват в реакцията за получаване на устойчив на хидролиза полиуретан. Освен това, карбодиимиди могат да се добавят по време на смесването на полиуретана. Свързани проучвания показват, че добавянето на карбодиимиди може да понижи началната киселинна стойност на полиестерния полиол, да инхибира хидролизата на полиестера и ефективно да подобри устойчивостта на хидролиза на TPU.

Биоразградимите полимери на основата на полиестер, като PBAT, PLA и полигликолова киселина (PGA), притежават добра биосъвместимост, биоразградимост, безопасност, нетоксичност и добри физико-механични свойства, което ги прави многообещаващи в медицинските изделия, опаковъчните материали и селското стопанство. Тези биоразградими материали обаче страдат от лоша хидролитична и термична стабилност, лесно се разграждат по време на обработка, съхранение и употреба, което води до влошаване на производителността и недостигане на очаквания им живот. Карбодиимидът може да претърпи реакция на затваряне с крайните карбоксилни групи в молекулните вериги на PBAT, PLA и PGA, за да генерира относително стабилна ацилурейна структура, като едновременно с това инхибира хидролизата и подобрява термичната стабилност.

Карбодиимид-модифицираният MDI (известен също като втечнен MDI) е един от основните модифицирани продукти на дифенилметан диизоцианат (MDI). Той се получава чрез кондензационна реакция на MDI под действието на катализатор за генериране на карбодиимидни групи. Карбодиимид-модифицираният MDI се характеризира с това, че е течен при стайна температура, лесен за съхранение и има дълъг срок на годност. В същото време може значително да подобри устойчивостта на полиуретановите материали към хидролиза.

Ако искате да научите повече за продуктите против хидролиза, не се колебайте дасвържете се с нас.