1.Vatnsrofshemjandi efnimiða fyrst og fremst að því að hindra vatnsrofsferli pólýesterfjölliða.

Í forritum þar sem notaðar eru fjölliður sem innihalda estertengi, svo sem PBT, PET, PLA og pólýúretan (TPU, CPU), ráðast vatnssameindir auðveldlega á ester- eða úretantengi í sameindakeðjunni við hátt hitastig og rakastig. Þetta leiðir til keðjubrots og vatnsrofs, lækkunar á mólþyngd fjölliðunnar og þar af leiðandi brothættni, sprungumyndunar og taps á virkni. Vatnsrofshemjandi efni eru notuð til að vinna gegn þessu vatnsrofsferli. Vatnsrofshemjandi efni eru aðallega skipt í tvo flokka: hvarfgjörn og eðlisfræðileg. Hvarfgjörn vatnsrofshemjandi efni útrýma upphafsstöðum eða afurðum vatnsrofsins með efnahvörfum, sem er algengasta og mjög skilvirka aðferðin. Eðlisfræðileg vatnsrofshemjandi efni, hins vegar, loka fyrir eða taka upp raka með eðlisfræðilegri virkni.

Vatnsrofshemlar taka ekki þátt í efnahvörfum heldur koma í veg fyrir raka í gegnum eðlisfræðilegar aðferðir. Dæmigerðar gerðir eru meðal annars zeólítar, kalsíumoxíð (CaO), kísilgúr, sílanar og vax. Zeólítar og kalsíumoxíð, vegna gegndræprar uppbyggingar sinnar eða efnahvarfa, taka í sig og læsa inni raka sem fjölliðan frásogast við vinnslu og notkun, og vernda fyrst og fremst efni gegn niðurbroti vegna raka sem myndast fyrir vinnslu (eins og sprautumótun og útdrátt), og virka í raun sem „þurrkandi“ eiginleikar. Sílanar og vax, hins vegar, flytjast að yfirborði vörunnar, mynda vatnsfælna hindrun eða lengja rakaleiðina í gegnum lagskipt fylliefni (eins og leir), og vernda fyrst og fremst yfirborð efnisins.

Hvarfgjarnir vatnsrofshemlar geta brugðist við karboxýlhópunum (-COOH) á endum fjölliðukeðjanna eða við karboxýlhópa sem myndast við vatnsrof, sem truflar sjálfhvataða vatnsrofsferlið og nær þannig fram grundvallarstöðugleikaáhrif. Þar á meðal eru aðallega karbódíímíð-, oxazólín-, epoxý- og asírídín-vatnsrofshemlar.

2. Karbódíímíð er hagstæðasti og mest notaði hvarfgjarni vatnsrofshemillinn.

Karbódíímíð eru nú mest notaði og áhrifaríkasti flokkur vatnsrofshemjandi efna. Þau hvarfast við karboxýlhópana sem myndast við vatnsrof fjölliða til að mynda stöðugt N-asýlúrea, þar með útrýma hvata fyrir vatnsrofsviðbrögðin og trufla sjálfhvatahringrásina. Oxasólínafleiður, annar mikilvægur flokkur hvarfgjarnra vatnsrofshemjandi efna, hafa oxasólínhring sem hvarfgjarnan virkan hóp. Oxasólínhringurinn getur hvarfast við bæði karboxýl- og hýdroxýlhópa til að mynda esteramíð eða díestera, og þannig stöðugað enda fjölliðunnar. Epoxývirkjaðar fjölliður nýta sér mikla hvarfgirni epoxýhópanna til að veita stöðugleika. Epoxýhóparnir geta hvarfast við karboxýl-, hýdroxýl- og jafnvel amínóhópa og þannig lokað þessum hvarfgjörnu hópum.

Tafla: Samanburður á algengum viðbrögðum við vatnsrofsþolum

Tegundir vatnsrofshemjandi efna	karbódíímíð	Epoxy virknihópsfjölliður	Oxasólíníðar
Kjarnakerfi	Það hvarfast við karboxýlhópana sem myndast við vatnsrof til að mynda stöðugt N-asýlúrea og truflar þannig sjálfhvatahringrásina.	Epoxyhópurinn getur hvarfast við ýmsa hópa eins og karboxýl-, hýdroxýl- og amínóhópa.	Oxasólínhringurinn getur hvarfast við karboxýl- og hýdroxýlhópa.
Helstu kostir	● Mjög mikil vatnsrofsþol, með mestu áhrifunum.	● Fjölnota: Það sameinar virkni keðjuframlengingar og viðgerðar á niðurbrotnum sameindum.	● Tvívirk viðbrögð, með fjölbreytt úrval af notkunarmöguleikum
	Viðbætt magn er lítið (0,5%-2,0%) og hefur lágmarksáhrif á eðliseiginleika efnisins.	● Getur bætt bræðslustyrk og seigju	● Hægt að nota sem samhæfingarefni í ákveðnum kerfum.
	● Tiltölulega gott öryggi	● Góð samhæfni við fjölliður
Helstu ókostir	● Tiltölulega hár kostnaður	● Sem eitt vatnsrofsvarnarefni er virkni þess ekki eins sértæk og virkni karbódíímíðs.	● Kostnaðurinn er yfirleitt sá dýrasti
	● Beinist aðallega að karboxýlhópum; hvarfast ekki beint við hýdroxýlhópa.	● Of mikil viðbót getur leitt til þvertengingar eða gelmyndunar.	● Skortur á skilvirkni í almennum notkunarmöguleikum
Dæmigert forrit	● Pólýester: PBT, PET, PLA, PBAT	● Endurvinnsla plasts: Viðgerðir á rPET o.s.frv.	● Pólýester (PET, PBT)
	● Pólýúretan: TPU, CPU (skósólar, slöngur o.s.frv.)	● Pólýamíð (nylon)	● Pólýamíð
		● Polyesterkerfi sem þarfnast samtímis þykkingar	● Fjölliðablöndu (sem samhæfingarefni)

 

3. Karbódíímíð hindrar vatnsrofsferlið með því að hvarfast við karboxýlsýrur til að mynda asýlúreabyggingar.

Polyester fjölliður sýna lélega rakastöðugleika. Við háan hita og raka hvarfast estertengi í fjölliðunni við vatn, sem veldur því að langkeðjubygging stórsameindarinnar brotnar og myndar karboxýlhópa. Þessir karboxýlhópar geta jónað H+ jónir, sem hvatar enn frekar vatnsrofsviðbrögðin með sýru, sem að lokum leiðir til verulegrar minnkunar á ýmsum efniseiginleikum og styttri endingartíma verulega. Karbódíímíðsambönd, sem innihalda karbódíímíð (N=C=N) virka hópa, geta hvarfast við karboxýlhópana sem myndast við vatnsrof fjölliðunnar til að mynda stöðugar asýlúreabyggingar, sem dregur samtímis úr styrk karboxýlhópa og kemur í veg fyrir frekari vatnsrof. Þau eru meðal algengustu vatnsrofsefna sem völ er á í dag.

Karbódíímíð-vatnsrofshemjandi efni eru fjölbreytt og má gróflega flokka þau í einliða og fjölliða. Einliða karbódíímíð-sambönd innihalda aðeins einn virkan karbódíímíðhóp og eru smásameindasambönd. Fjölliða karbódíímíð-sambönd innihalda yfirleitt tvo eða fleiri virka karbódíímíðhópa, hafa tiltölulega háan mólþyngd og tilheyra langkeðju fjölliðubyggingargerðinni.

Einliða karbódíímíðvatnsrofshemjandi efnieru skærgulir til brúnir vökvar eða kristallar við stofuhita. Þeir eru leysanlegir í lífrænum leysum en óleysanlegir í vatni og hafa kosti eins og mikinn hreinleika, einfalda undirbúning og mikla hvarfgirni. 2,6-díísóprópýlfenýl)karbódíímíð er algengasta verslunarhæfa einliða karbódíímíð vatnsrofsvarnarefnið.

 

Fjölliðukarbódíímíð eru gul til brún duft eða seigfljótandi vökvar við stofuhita, með hlutfallslegan mólmassa almennt meiri en 1000, en hlutfallslegur mólmassi oligomera er stýrður við um 2000. Fjölliðukarbódíímíð eru venjulega fengin með því að hvarfa díísósýanat einliður, hvata, leysiefni og endalokunarefni við viðeigandi hitastig. Fyrst gangast díísósýanat einliðurnar undir þéttingarviðbrögðum undir hvata til að fá forfjölliðu sem inniheldur marga karbódíímíðhópa og ísósýanat endahópa. Síðan hvarfast ísósýanathóparnir við virkt vetni frá endalokunarefninu til að fá pólýkarbódíímíð. Dæmigert pólýkarbódíímíð eru fengin með því að þétta 2,4,6-tríísóprópýlfenýl-1,5-díísósýanat og endaloka með 2,6-díísóprópýlfenýl mónóísósýanati.

 

4. Dæmigert notkunarsvið karbódíímíðs

PET, sem er algengasta pólýesterefnið, býr yfir framúrskarandi vélrænum eiginleikum, víddarstöðugleika, efnaþoli og ljósfræðilegum eiginleikum og er mikið notað í landbúnaði, iðnaði, byggingariðnaði, læknisfræði og bílaiðnaði. PET er framleitt með fjölþéttingu PTA og etýlen glýkólis; estertengi eru mjög viðkvæm fyrir vatnsrofsniði, sem leiðir til minnkandi seigju fjölliðunnar og mikillar versnunar á afköstum. Vatnsrof PET takmarkar notkun afurða þess í umhverfi með miklum hita, röku eða utandyra. Tengdar rannsóknir hafa leitt í ljós að með því að fella einliða vatnsrofsvarnarefni inn í PET-meistarablöndu til að búa til filmusýni bætir það hitaþol, rakaþol og lengingu við slit filmuafurðanna. Arómatískt karbódíímíð sýnir sérstaklega góða vatnsrofsafköst.

Pólýúretanframleiðsla notar fjölbreytt úrval einliða, gerir kleift að stjórna efnahvörfum og býður upp á kosti eins og mikinn styrk, núningþol, góða hitaþol og auðvelda vinnslu. Það er mikið notað í lím, húðun, teygjuefni, froðuplast og tilbúnum trefjum. Pólýester-gerð pólýúretan er framleidd úr oligomer pólýester pólýólum, sem innihalda mörg estertengi í sameindakeðjum sínum, sem leiðir til lélegrar vatnsrofsþols. Karbódíímíð-vatnsrofshemjandi efni hafa lágmarks skaðleg áhrif á pólýúretanframleiðslu og er hægt að bæta þeim við pólýester pólýólið meðan á myndunarferlinu stendur. Ennfremur innihalda pólýmer karbódíímíð, sem framleidd eru með ísósýanatþéttingu, -N=C=O endahópa, sem gerir þeim kleift að taka þátt í efnahvarfinu til að framleiða vatnsrofsþolið pólýúretan. Að auki er hægt að bæta karbódíímíðum við blöndun pólýúretans. Tengdar rannsóknir hafa sýnt að viðbót karbódíímíða getur lækkað upphafssýrugildi pólýester pólýólsins, hamlað vatnsrof pólýesters og bætt vatnsrofsþol TPU á áhrifaríkan hátt.

Lífbrjótanleg fjölliður úr pólýester, eins og PBAT, PLA og pólýglýkólsýra (PGA), eru með góða lífsamhæfni, lífbrjótanleika, öryggi, eiturefnaleysi og góða eðlis- og vélræna eiginleika, og eru mjög efnilegir í lækningatækjum, umbúðaefnum og landbúnaði. Hins vegar þjást þessi lífbrjótanlegu efni öll af lélegri vatnsrofs- og hitastöðugleika og brotna auðveldlega niður við vinnslu, geymslu og notkun, sem leiðir til versnandi afkösta og nær ekki væntanlegum líftíma sínum. Karbódíímíð getur gengist undir lokunarviðbrögð við karboxýlhópunum í sameindakeðjum PBAT, PLA og PGA til að mynda tiltölulega stöðuga asýlúreabyggingu, sem hindrar samtímis vatnsrof og bætir hitastöðugleika.

Karbódíímíð-breytt MDI (einnig þekkt sem fljótandi MDI) er ein helsta breytta afurð dífenýlmetan díísósýanats (MDI). Það er framleitt með þéttingarviðbrögðum MDI undir áhrifum hvata til að mynda karbódíímíðhópa. Karbódíímíð-breytt MDI einkennist af því að vera fljótandi við stofuhita, auðvelt að geyma og hafa langan geymsluþol. Á sama tíma getur það bætt vatnsrofsþol pólýúretanefna verulega.

Ef þú vilt vita meira um vörur gegn vatnsrof, ekki hika við aðHafðu samband við okkur.