1.Hidrolisiaren aurkako agenteakbatez ere poliester polimeroen hidrolisi prozesua blokeatzea dute helburu.

Ester loturak dituzten polimeroak erabiltzen dituzten aplikazioetan, hala nola PBT, PET, PLA eta poliuretanoetan (TPU, CPU), ur molekulek erraz erasotzen dituzte ester edo uretano loturak kate molekularrean tenperatura eta hezetasun baldintzetan. Horrek katearen haustura eta hidrolisia eragiten du, polimeroaren pisu molekularraren gutxitzea eta, ondorioz, hauskortasuna, pitzadurak eta errendimenduaren galera. Hidrolisiaren aurkako agenteak erabiltzen dira hidrolisi prozesu horri aurre egiteko. Hidrolisiaren aurkako agenteak bi kategoriatan banatzen dira batez ere: erreaktiboak eta fisikoak. Hidrolisiaren aurkako agente erreaktiboek hidrolisiaren hasiera guneak edo produktuak ezabatzen dituzte erreakzio kimikoen bidez, metodo nagusia eta oso eraginkorra ordezkatuz. Hidrolisiaren aurkako agente fisikoek, berriz, hezetasuna blokeatzen edo xurgatzen dute ekintza fisikoaren bidez.

Hidrolisi inhibitzaile fisikoek ez dute erreakzio kimikoetan parte hartzen, baina hezetasunaren sartzea eragozten dute bide fisikoen bidez. Mota adierazgarrien artean zeolitak, kaltzio oxidoa (CaO), diatomeo lurra, silanoak eta argizariak daude. Zeolitek eta kaltzio oxidoak, beren egitura porotsuaren edo erreakzio kimikoen bidez, polimeroak xurgatzen duen hezetasuna xurgatzen eta blokeatzen dute prozesatzean eta erabileran zehar, batez ere materialak prozesatu aurretik (injekzio bidezko moldeoa eta estrusioa, adibidez) hezetasun arrastoengatik degradaziotik babestuz, funtsean "desikatzaile" propietate gisa jokatuz. Silanoak eta argizariak, berriz, produktuaren gainazalera migratzen dute, hesi hidrofobiko bat osatuz, edo hezetasunaren sartze bidea luzatzen dute geruzadun betegarrien bidez (adibidez, buztina), batez ere materialaren gainazala babestuz.

Hidrolisi inhibitzaile erreaktiboek polimero kateen muturretan dauden karboxilo taldeekin (-COOH) edo hidrolisian zehar sortutako karboxilo taldeekin erreakziona dezakete, hidrolisiaren prozesu autokatalitikoa eten eta, horrela, egonkortze efektu funtsezkoa lortuz. Hauek dira batez ere karbodiimida, oxazolina, epoxi eta aziridina hidrolisi inhibitzaileak.

2. Karbodiimida da erreaktibo hidrolisi inhibitzailerik abantailatsuena eta erabiliena.

Karbodiimidak dira gaur egun hidrolisiaren aurkako agenteen klase erabiliena eta eraginkorrena. Polimeroen hidrolisiak sortutako karboxilo taldeekin erreakzionatzen dute N-azilurea egonkorra sortzeko, horrela hidrolisi erreakzioaren katalizatzailea ezabatuz eta ziklo autokatalitikoa etenez. Oxazolina deribatuek, hidrolisiaren aurkako agente erreaktiboen beste klase garrantzitsu bat, oxazolina eraztun bat dute talde funtzional erreaktibo gisa. Oxazolina eraztunak karboxilo eta hidroxilo taldeekin erreakziona dezake ester amidak edo diesterrak sortzeko, horrela polimeroaren muturrak egonkortuz. Epoxi-funtzionalizatutako polimeroek epoxi taldeen erreaktibotasun handia erabiltzen dute egonkortzea emateko. Epoxi taldeek karboxilo, hidroxilo eta baita amino taldeekin ere erreakziona dezakete, horrela talde erreaktibo horiek estaliz.

Taula: Erreaktibo hidrolisiarekiko erresistente ohikoenen konparaketa

Hidrolisiaren aurkako agente motak	karbodiimida	Epoxi talde funtzionaleko polimeroak	Oxazolinidoak
Oinarrizko mekanismoa	Hidrolisiaren bidez sortutako karboxilo taldeekin erreakzionatzen du N-azilurea egonkorra sortzeko, eta horrela ziklo autokatalitikoa eten egiten du.	Bere epoxi taldeak hainbat talderekin erreakziona dezake, hala nola karboxilo, hidroxilo eta amino taldeekin.	Bere oxazolina eraztunak karboxilo eta hidroxilo taldeekin erreakziona dezake.
Abantaila nagusiak	●Hidrolisiarekiko erresistentzia oso handia, eragin nabarmenena duena.	●Funtzionaltasun anitza: Kate-luzapenaren eta molekula degradatuak konpontzeko funtzioak konbinatzen ditu.	● Erreakzio bifuntzionala, aplikazio sorta zabalarekin
	Gehikuntza kantitatea txikia da (% 0,5-% 2,0), materialaren berezko propietateetan eragin minimoa duena.	● Urtzen den indarra eta biskositatea hobetu ditzake	● Sistema batzuetan bateragarritzaile gisa erabil daiteke.
	● Segurtasun nahiko ona	● Polimeroekin bateragarritasun ona
Desabantaila nagusiak	● Kostu nahiko altua	●Hidrolisiaren aurkako agente bakar gisa, bere eraginkortasuna ez da karbodiimidarena bezain espezifikoa.	● Kostuak izaten dira garestienak
	● Batez ere karboxilo taldeak ditu jomugan; ez du zuzenean erreakzionatzen hidroxilo taldeekin.	● Gehiegizko gehikuntzak lotura gurutzatuak edo gelifikazioa eragin ditzake.	● Erabilera orokorreko aplikazioetan eraginkortasun abantaila falta du
Aplikazio tipikoak	● Poliesterra: PBT, PET, PLA, PBAT	● Plastikoen birziklapena: rPET konpontzea, etab.	● Poliesterra (PET, PBT)
	● Poliuretanoa: TPU, CPU (oinetakoen zolak, mahukak, etab.)	● Poliamida (Nylona)	●Poliamida
		● Aldi berean loditzea behar duten poliesterrezko sistemak	● Polimero aleazioa (bateragarritzaile gisa)

 

3. Karbodiimidak hidrolisi prozesua blokeatzen du azido karboxilikoekin erreakzionatuz azilurea egiturak eratuz.

Poliester polimeroek hezetasun-egonkortasun eskasa erakusten dute. Tenperatura eta hezetasun handiko baldintzetan, polimeroaren ester loturek urarekin erreakzionatzen dute, makromolekulen kate luzeko egitura haustea eta karboxilo talde terminalak sortzea eraginez. Karboxilo talde terminal hauek H+ ioiak ioniza ditzakete, azidoarekin hidrolisi erreakzioa katalizatuz, eta horrek, azken finean, hainbat materialen propietate nabarmen murriztea eta zerbitzu-bizitza asko laburtzea dakar. Karbodiimida (N=C=N) talde funtzionalak dituzten karbodiimida konposatuek polimeroen hidrolisian zehar sortutako karboxilo taldeekin erreakziona dezakete azilurea egitura egonkorrak sortzeko, aldi berean karboxilo taldeen kontzentrazioa murriztuz eta hidrolisi gehiago eragotziz. Gaur egun eskuragarri dauden hidrolisiaren aurkako agente erabilienen artean daude.

Karbodiimida antihidrolisi agenteak anitzak dira eta, oro har, monomero eta polimero motatan sailka daitezke. Karbodiimida konposatu monomerikoek karbodiimida talde funtzional bakarra dute eta molekula txikiko konposatuak dira. Karbodiimida konposatu polimerikoek normalean bi karbodiimida talde funtzional edo gehiago dituzte, pisu molekular nahiko altua dute eta kate luzeko polimero egitura motakoak dira.

Karbodiimida monomerikoahidrolisiaren aurkako agenteakGiro-tenperaturan hori distiratsutik marroira bitarteko likido edo kristalak dira. Disolbatzaile organikoetan disolbagarriak dira, baina uretan disolbaezinak, eta abantailak dituzte, hala nola purutasun handia, prestaketa erraza eta erreaktibotasun handia. 2,6-Diisopropilfenil)karbodiimida da komertzialki gehien erabiltzen den karbodiimida monomerikoaren antihidrolisi-agentea.

 

Karbodiimida polimerikoak horitik marroira bitarteko hautsak edo likido likatsuak dira giro-tenperaturan, normalean 1000 baino handiagoa den masa molekular erlatiboarekin, oligomeroen masa molekular erlatiboa 2000 inguruan kontrolatzen den bitartean. Karbodiimida polimerikoak normalean diisozianato monomeroak, katalizatzaileak, disolbatzaileak eta muturreko estaldura-agenteak tenperatura egokietan erreakzionatuz lortzen dira. Lehenik, diisozianato monomeroek kondentsazio-erreakzio bat jasaten dute katalizatzaile baten azpian, karbodiimida talde anitz eta isozianato muturreko talde ugari dituen prepolimero bat lortzeko. Ondoren, isozianato taldeek muturreko estaldura-agentearen hidrogeno aktiboarekin erreakzionatzen dute polikarbodiimidak lortzeko. Polikarbodiimida tipikoak 2,4,6-triisopropilfenil-1,5-diisozianatoa kondentsatu eta 2,6-diisopropilfenil monoisozianatoarekin muturreko estaldura eginez lortzen dira.

 

4. Karbodiimidaren aplikazio-eremu tipikoak

PETak, poliesterrezko material ohikoena den heinean, propietate mekaniko, dimentsio-egonkortasun, erresistentzia kimiko eta propietate optiko bikainak ditu, eta oso erabilia da nekazaritzan, industrian, eraikuntzan, medikuntzan eta automobilgintzan. PET PTA eta etilen glikolaren polikondentsazio bidez ekoizten da; ester loturak oso sentikorrak dira degradazio hidrolitikoarekiko, eta horrek polimeroaren biskositatea gutxitzea eta errendimenduaren hondatze larria eragiten du. PET hidrolisiak bere ondorengo produktuen aplikazioa mugatzen du tenperatura altuko, hezetasuneko edo kanpoko inguruneetan. Erlazionatutako ikerketek aurkitu dute PET masterbatch-ean hidrolisiaren aurkako agente monomerikoak sartzeak film laginak prestatzeko bero-erresistentzia, bero hezearekiko zahartzea eta film produktuen haustura-luzapena hobetzen dituela. Karbodiimida aromatikoak hidrolisi-errendimendu bereziki ona erakusten du.

Poliuretanoaren sintesiak monomero ugari erabiltzen ditu, erreakzio kontrolatuak ahalbidetzen ditu eta abantailak eskaintzen ditu, hala nola erresistentzia handia, urradurarekiko erresistentzia, tenperaturarekiko erresistentzia ona eta prozesatzeko erraztasuna. Oso erabilia da itsasgarrietan, estalduretan, elastomeroetan, plastiko apartsuetan eta zuntz sintetikoetan. Poliester motako poliuretanoa poliester poliol oligomerikoetatik prestatzen da, eta hauek ester lotura asko dituzte beren kate molekularretan, eta horrek hidrolisiarekiko erresistentzia eskasa eragiten du. Karbodiimida hidrolisiaren aurkako agenteek eragin kaltegarri minimoak dituzte poliuretanoaren sintesian eta poliester poliolari gehi dakizkioke sintesi prozesuan zehar. Gainera, isozianato kondentsazioaren bidez prestatutako karbodiimida polimerikoek -N=C=O mutur taldeak dituzte, eta horrek erreakzioan parte hartzea ahalbidetzen die hidrolisiarekiko erresistentea den poliuretanoa prestatzeko. Horrez gain, karbodiimidak poliuretanoaren nahasketan gehi daitezke. Erlazionatutako ikerketek frogatu dute karbodiimiden gehiketak poliester poliolaren hasierako azido balioa murriztu dezakeela, poliester hidrolisia inhibitzen duela eta TPUren hidrolisiarekiko erresistentzia eraginkortasunez hobetzen duela.

Poliesterrean oinarritutako polimero biodegradagarriek, hala nola PBAT, PLA eta azido poliglikolikoa (PGA), biobateragarritasun, biodegradagarritasun, segurtasun, toxikotasun eza eta propietate fisiko eta mekaniko onak dituzte, eta etorkizun handikoak dira gailu medikoetan, ontziratze-materialetan eta nekazaritzan. Hala ere, material biodegradagarri hauek guztiek egonkortasun hidrolitiko eta termiko eskasa dute, erraz degradatzen baitira prozesatzean, biltegiratzean eta erabileran, eta horrek errendimenduaren degradazioa eragiten du eta espero den bizitza-iraupena ez du lortzen. Karbodiimidak erreakzio bat jasan dezake PBAT, PLA eta PGAren kate molekularretan dauden karboxilo talde terminalekin, azilurea egitura nahiko egonkorra sortzeko, hidrolisia inhibituz eta egonkortasun termikoa hobetuz aldi berean.

Karbodiimidaz aldatutako MDI (MDI likidotua bezala ere ezaguna) difenilmetano diisozianatoaren (MDI) produktu aldatu nagusietako bat da. Katalizatzaile baten eraginpean MDIren kondentsazio-erreakzio bidez sortzen da, karbodiimida taldeak sortzeko. Karbodiimidaz aldatutako MDI giro-tenperaturan likidoa izateagatik, erraz gordetzeko modukoa izateagatik eta iraupen luzekoa izateagatik bereizten da. Aldi berean, poliuretanozko materialen hidrolisi-erresistentzia nabarmen hobetu dezake.

Hidrolisiaren aurkako agente produktu gehiago jakin nahi badituzu, lasai egin klik hemen:jar zaitez gurekin harremanetan.