1.Agen antihidrolisisTujuan utamanya adalah untuk menghambat proses hidrolisis polimer poliester.

Dalam aplikasi yang menggunakan polimer yang mengandung ikatan ester, seperti PBT, PET, PLA, dan poliuretan (TPU, CPU), molekul air mudah menyerang ikatan ester atau uretan dalam rantai molekul pada kondisi suhu dan kelembapan tinggi. Hal ini menyebabkan putusnya rantai dan hidrolisis, penurunan berat molekul polimer, dan akibatnya, kerapuhan, retak, dan penurunan kinerja. Agen anti-hidrolisis digunakan untuk melawan proses hidrolisis ini. Agen anti-hidrolisis terutama dibagi menjadi dua kategori: reaktif dan fisik. Agen anti-hidrolisis reaktif menghilangkan situs inisiasi atau produk hidrolisis melalui reaksi kimia, yang merupakan metode utama dan sangat efisien. Agen anti-hidrolisis fisik, di sisi lain, memblokir atau menyerap kelembapan melalui aksi fisik.

Inhibitor hidrolisis fisik tidak berpartisipasi dalam reaksi kimia tetapi mencegah penetrasi kelembapan melalui cara fisik. Jenis-jenis yang representatif meliputi zeolit, kalsium oksida (CaO), tanah diatom, silan, dan lilin. Zeolit ​​dan kalsium oksida, melalui struktur berpori atau reaksi kimianya, menyerap dan mengunci kelembapan yang diserap oleh polimer selama pemrosesan dan penggunaan, terutama melindungi material dari degradasi akibat sejumlah kecil kelembapan sebelum pemrosesan (seperti pencetakan injeksi dan ekstrusi), pada dasarnya bertindak sebagai sifat "pengering". Silan dan lilin, di sisi lain, bermigrasi ke permukaan produk, membentuk penghalang hidrofobik, atau memperpanjang jalur penetrasi kelembapan melalui pengisi berlapis (seperti tanah liat), terutama melindungi permukaan material.

Inhibitor hidrolisis reaktif dapat bereaksi dengan gugus karboksil (-COOH) di ujung rantai polimer atau dengan gugus karboksil yang dihasilkan selama hidrolisis, mengganggu proses autokatalitik hidrolisis dan dengan demikian mencapai efek stabilisasi mendasar. Ini terutama meliputi inhibitor hidrolisis karbodiimida, oksazolin, epoksi, dan aziridin.

2. Karbodiimida adalah inhibitor hidrolisis reaktif yang paling menguntungkan dan banyak digunakan.

Karbodiimida saat ini merupakan golongan agen anti-hidrolisis yang paling banyak digunakan dan efektif. Senyawa ini bereaksi dengan gugus karboksil yang dihasilkan oleh hidrolisis polimer untuk membentuk N-asilurea yang stabil, sehingga menghilangkan katalis untuk reaksi hidrolisis dan mengganggu siklus autokatalitik. Turunan oksazolin, golongan penting lainnya dari agen anti-hidrolisis reaktif, memiliki cincin oksazolin sebagai gugus fungsional reaktifnya. Cincin oksazolin dapat bereaksi dengan gugus karboksil dan hidroksil untuk membentuk ester amida atau diester, sehingga menstabilkan ujung polimer. Polimer yang difungsikan dengan gugus epoksi memanfaatkan reaktivitas tinggi gugus epoksi untuk memberikan stabilisasi. Gugus epoksi dapat bereaksi dengan gugus karboksil, hidroksil, dan bahkan gugus amino, sehingga menutup gugus-gugus reaktif ini.

Tabel: Perbandingan Bahan Tahan Hidrolisis Reaktif Umum

Jenis-jenis agen anti-hidrolisis	karbodiimida	Polimer gugus fungsional epoksi	Oksazolinida
Mekanisme Inti	Senyawa ini bereaksi dengan gugus karboksil yang dihasilkan oleh hidrolisis untuk menghasilkan N-asilurea yang stabil, sehingga mengganggu siklus autokatalitik.	Gugus epoksinya dapat bereaksi dengan berbagai gugus seperti gugus karboksil, hidroksil, dan amino.	Cincin oksazolinnya dapat bereaksi dengan gugus karboksil dan hidroksil.
Keunggulan utama	●Ketahanan yang sangat tinggi terhadap hidrolisis, dengan efek yang paling signifikan.	●Multifungsi: Menggabungkan fungsi perpanjangan rantai dan perbaikan molekul yang rusak.	● Reaksi bifungsional, dengan berbagai macam aplikasi
	Jumlah penambahannya kecil (0,5%-2,0%), dengan dampak minimal pada sifat intrinsik material.	●Dapat meningkatkan kekuatan leleh dan viskositas	● Dapat digunakan sebagai kompatibilizer pada sistem tertentu.
	● Keamanan yang relatif baik	● Kompatibilitas yang baik dengan polimer
Kelemahan utama	● Biaya yang relatif tinggi	●Sebagai agen anti-hidrolisis tunggal, efisiensinya tidak sespesifik karbodiimida.	● Biaya biasanya paling mahal
	● Terutama menargetkan gugus karboksil; tidak bereaksi langsung dengan gugus hidroksil.	● Penambahan yang berlebihan dapat menyebabkan ikatan silang atau pembentukan gel.	● Kurang memiliki keunggulan efisiensi dalam aplikasi tujuan umum
Aplikasi umum	● Poliester: PBT, PET, PLA, PBAT	● Daur ulang plastik: Memperbaiki rPET, dll.	● Poliester (PET, PBT)
	● Poliuretan: TPU, CPU (sol sepatu, selang, dll.)	● Poliamida (Nilon)	●Poliamida
		● Sistem poliester yang memerlukan pengentalan simultan	● Paduan polimer (sebagai bahan kompatibilizer)

 

3. Karbodiimida menghambat proses hidrolisis dengan bereaksi dengan asam karboksilat untuk membentuk struktur asilurea.

Polimer poliester menunjukkan stabilitas kelembaban yang buruk. Dalam kondisi suhu dan kelembaban tinggi, ikatan ester dalam polimer bereaksi dengan air, menyebabkan struktur rantai panjang makromolekul putus dan menghasilkan gugus karboksil terminal. Gugus karboksil terminal ini dapat mengionisasi ion H+, yang selanjutnya mengkatalisis reaksi hidrolisis dengan asam, yang pada akhirnya menyebabkan penurunan signifikan dalam berbagai sifat material dan memperpendek masa pakai secara signifikan. Senyawa karbodiimida, yang mengandung gugus fungsional karbodiimida (N=C=N), dapat bereaksi dengan gugus karboksil yang dihasilkan selama hidrolisis polimer untuk membentuk struktur asilurea yang stabil, sekaligus mengurangi konsentrasi gugus karboksil dan mencegah hidrolisis lebih lanjut. Senyawa ini termasuk di antara agen anti-hidrolisis yang paling umum digunakan saat ini.

Senyawa antihidrolisis karbodiimida sangat beragam dan secara umum dapat diklasifikasikan menjadi tipe monomerik dan polimerik. Senyawa karbodiimida monomerik hanya mengandung satu gugus fungsional karbodiimida dan merupakan senyawa molekul kecil. Senyawa karbodiimida polimerik biasanya mengandung dua atau lebih gugus fungsional karbodiimida, memiliki berat molekul yang relatif tinggi, dan termasuk dalam tipe struktur polimer rantai panjang.

Karbodiimida monomerikagen antihidrolisisSenyawa ini berupa cairan atau kristal berwarna kuning cerah hingga cokelat pada suhu kamar. Senyawa ini larut dalam pelarut organik tetapi tidak larut dalam air, dan memiliki keunggulan seperti kemurnian tinggi, persiapan sederhana, dan reaktivitas tinggi. 2,6-Diisopropilfenil)karbodiimida adalah agen antihidrolisis karbodiimida monomerik yang paling umum digunakan dan tersedia secara komersial.

 

Polikarbodiimida adalah bubuk berwarna kuning hingga coklat atau cairan kental pada suhu kamar, dengan massa molekul relatif umumnya lebih besar dari 1000, sedangkan massa molekul relatif oligomer dikendalikan sekitar 2000. Polikarbodiimida biasanya diperoleh dengan mereaksikan monomer diisosianat, katalis, pelarut, dan agen penutup ujung pada suhu yang sesuai. Pertama, monomer diisosianat mengalami reaksi kondensasi di bawah katalis untuk mendapatkan prepolimer yang mengandung beberapa gugus karbodiimida dan gugus ujung isosianat. Kemudian, gugus isosianat bereaksi dengan hidrogen aktif dari agen penutup ujung untuk mendapatkan polikarbodiimida. Polikarbodiimida tipikal diperoleh dengan mengkondensasi 2,4,6-triisopropilfenil-1,5-diisosianat dan menutup ujungnya dengan 2,6-diisopropilfenil monoisosianat.

 

4. Area aplikasi umum karbodiimida

PET, sebagai bahan poliester yang paling umum, memiliki sifat mekanik, stabilitas dimensi, ketahanan kimia, dan sifat optik yang sangat baik, dan banyak digunakan di bidang pertanian, industri, konstruksi, medis, dan otomotif. PET diproduksi melalui polikondensasi PTA dan etilen glikol; ikatan ester sangat rentan terhadap degradasi hidrolitik, yang menyebabkan penurunan viskositas polimer dan penurunan kinerja yang parah. Hidrolisis PET membatasi penerapan produk hilirnya di lingkungan bersuhu tinggi, lembap, atau luar ruangan. Penelitian terkait telah menemukan bahwa penggabungan agen anti-hidrolisis monomerik ke dalam masterbatch PET untuk menyiapkan sampel film meningkatkan ketahanan panas, penuaan panas lembap, dan perpanjangan putus produk film. Karbodiimida aromatik menunjukkan kinerja hidrolisis yang sangat baik.

Sintesis poliuretan memanfaatkan berbagai macam monomer, memungkinkan reaksi terkontrol, dan menawarkan keunggulan seperti kekuatan tinggi, ketahanan abrasi, ketahanan suhu yang baik, dan kemudahan pemrosesan. Poliuretan banyak digunakan dalam perekat, pelapis, elastomer, plastik berbusa, dan serat sintetis. Poliuretan tipe poliester dibuat dari poliol poliester oligomerik, yang mengandung banyak ikatan ester dalam rantai molekulnya, sehingga menghasilkan ketahanan hidrolisis yang buruk. Agen anti-hidrolisis karbodiimida memiliki efek samping minimal pada sintesis poliuretan dan dapat ditambahkan ke poliol poliester selama proses sintesis. Lebih lanjut, karbodiimida polimerik yang dibuat dengan kondensasi isosianat mengandung gugus ujung -N=C=O, sehingga memungkinkan mereka untuk berpartisipasi dalam reaksi untuk menghasilkan poliuretan tahan hidrolisis. Selain itu, karbodiimida dapat ditambahkan selama pencampuran poliuretan. Studi terkait telah menunjukkan bahwa penambahan karbodiimida dapat menurunkan nilai asam awal poliol poliester, menghambat hidrolisis poliester, dan secara efektif meningkatkan ketahanan hidrolisis TPU.

Polimer biodegradabel berbasis poliester seperti PBAT, PLA, dan asam poliglikolat (PGA) memiliki biokompatibilitas, biodegradabilitas, keamanan, non-toksisitas, serta sifat fisik dan mekanik yang baik, sehingga sangat menjanjikan dalam perangkat medis, bahan kemasan, dan pertanian. Namun, semua bahan biodegradabel ini memiliki stabilitas hidrolitik dan termal yang buruk, mudah terdegradasi selama pemrosesan, penyimpanan, dan penggunaan, yang menyebabkan penurunan kinerja dan gagal mencapai masa pakai yang diharapkan. Karbodiimida dapat mengalami reaksi penutupan dengan gugus karboksil terminal dalam rantai molekul PBAT, PLA, dan PGA untuk menghasilkan struktur asilurea yang relatif stabil, sekaligus menghambat hidrolisis dan meningkatkan stabilitas termal.

MDI yang dimodifikasi dengan karbodiimida (juga dikenal sebagai MDI cair) adalah salah satu produk modifikasi utama dari difenilmetana diisosianat (MDI). Produk ini dihasilkan melalui reaksi kondensasi MDI di bawah pengaruh katalis untuk menghasilkan gugus karbodiimida. MDI yang dimodifikasi dengan karbodiimida memiliki ciri khas berupa bentuk cair pada suhu kamar, mudah disimpan, dan memiliki umur simpan yang panjang. Pada saat yang sama, produk ini dapat secara signifikan meningkatkan ketahanan hidrolisis material poliuretan.

Jika Anda ingin mengetahui lebih banyak tentang produk agen anti-hidrolisis, jangan ragu untukHubungi kami.