1.ანტიჰიდროლიზის აგენტებიძირითადად მიზნად ისახავს პოლიესტერის პოლიმერების ჰიდროლიზის პროცესის დაბლოკვას.

ეთერული ბმების შემცველი პოლიმერების, როგორიცაა PBT, PET, PLA და პოლიურეთანები (TPU, CPU), გამოყენებისას წყლის მოლეკულები მაღალი ტემპერატურისა და ტენიანობის პირობებში ადვილად ესხმიან თავს მოლეკულურ ჯაჭვში არსებულ ეთერულ ან ურეთანის ბმებს. ეს იწვევს ჯაჭვის გაწყვეტას და ჰიდროლიზს, პოლიმერის მოლეკულური წონის შემცირებას და, შესაბამისად, მსხვრევადობას, ბზარებს და მუშაობის დაკარგვას. ამ ჰიდროლიზის პროცესის საწინააღმდეგოდ გამოიყენება ანტიჰიდროლიზის აგენტები. ანტიჰიდროლიზის აგენტები ძირითადად იყოფა ორ კატეგორიად: რეაქტიულ და ფიზიკურ. რეაქტიული ანტიჰიდროლიზის აგენტები ქიმიური რეაქციების საშუალებით აღმოფხვრის ჰიდროლიზის ინიცირების ადგილებს ან პროდუქტებს, რაც წარმოადგენს ძირითად და მაღალეფექტურ მეთოდს. ფიზიკური ანტიჰიდროლიზის აგენტები კი ფიზიკური მოქმედებით ბლოკავს ან შთანთქავს ტენიანობას.

ფიზიკური ჰიდროლიზის ინჰიბიტორები არ მონაწილეობენ ქიმიურ რეაქციებში, მაგრამ ფიზიკური საშუალებებით ხელს უშლიან ტენიანობის შეღწევას. წარმომადგენლობითი ტიპებია ცეოლიტები, კალციუმის ოქსიდი (CaO), დიატომური მიწა, სილანები და ცვილები. ცეოლიტები და კალციუმის ოქსიდი, მათი ფოროვანი სტრუქტურის ან ქიმიური რეაქციების მეშვეობით, შთანთქავენ და იკავებენ პოლიმერის მიერ შთანთქმულ ტენიანობას დამუშავებისა და გამოყენების დროს, ძირითადად იცავს მასალებს დეგრადაციისგან დამუშავებამდე ტენიანობის კვალის გამო (მაგალითად, ინექციური ჩამოსხმა და ექსტრუზია), არსებითად მოქმედებენ როგორც „დესიკანტური“ თვისებები. მეორეს მხრივ, სილანები და ცვილები მიგრირებენ პროდუქტის ზედაპირზე, ქმნიან ჰიდროფობიურ ბარიერს ან აფართოებენ ტენიანობის შეღწევადობის გზას ფენოვანი შემავსებლების (მაგალითად, თიხის) მეშვეობით, ძირითადად იცავს მასალის ზედაპირს.

რეაქტიული ჰიდროლიზის ინჰიბიტორებს შეუძლიათ რეაქციაში შევიდნენ პოლიმერული ჯაჭვების ბოლოებში არსებულ კარბოქსილის ჯგუფებთან (-COOH) ან ჰიდროლიზის დროს წარმოქმნილ კარბოქსილის ჯგუფებთან, რაც წყვეტს ჰიდროლიზის ავტოკატალიზურ პროცესს და ამით აღწევს ფუნდამენტურ სტაბილიზაციის ეფექტს. ესენია ძირითადად კარბოდიიმიდის, ოქსაზოლინის, ეპოქსიდის და აზირიდინის ჰიდროლიზის ინჰიბიტორები.

2. კარბოდიიმიდი ყველაზე უპირატესი და ფართოდ გამოყენებადი რეაქტიული ჰიდროლიზის ინჰიბიტორია.

კარბოდიიმიდები ამჟამად ანტიჰიდროლიზის აგენტების ყველაზე ფართოდ გამოყენებადი და ეფექტური კლასია. ისინი რეაგირებენ პოლიმერული ჰიდროლიზით წარმოქმნილ კარბოქსილის ჯგუფებთან სტაბილური N-აცილურას წარმოქმნით, რითაც აღმოფხვრიან ჰიდროლიზის რეაქციის კატალიზატორს და წყვეტენ ავტოკატალიზურ ციკლს. ოქსაზოლინის წარმოებულებს, რეაქტიული ანტიჰიდროლიზის აგენტების კიდევ ერთ მნიშვნელოვან კლასს, აქვთ ოქსაზოლინის რგოლი, როგორც მათი რეაქტიული ფუნქციური ჯგუფი. ოქსაზოლინის რგოლს შეუძლია რეაგირება მოახდინოს როგორც კარბოქსილის, ასევე ჰიდროქსილის ჯგუფებთან ეთერ ამიდების ან დიესტერების წარმოქმნით, რითაც სტაბილიზირდება პოლიმერის ბოლოები. ეპოქსიდური ფუნქციონალიზებული პოლიმერები იყენებენ ეპოქსიდური ჯგუფების მაღალ რეაქტიულობას სტაბილიზაციის უზრუნველსაყოფად. ეპოქსიდური ჯგუფები რეაგირებენ კარბოქსილის, ჰიდროქსილის და ამინოჯგუფებთანაც კი, რითაც ფარავენ ამ რეაქტიულ ჯგუფებს.

ცხრილი: რეაქტიული ჰიდროლიზის რეზისტენტობის საერთო ნიმუშების შედარება

ანტიჰიდროლიზის აგენტების სახეები	კარბოდიიმიდი	ეპოქსიდური ფუნქციური ჯგუფის პოლიმერები	ოქსაზოლინიდები
ძირითადი მექანიზმი	ის რეაგირებს ჰიდროლიზით წარმოქმნილ კარბოქსილის ჯგუფებთან და წარმოქმნის სტაბილურ N-აცილურას, რითაც წყვეტს ავტოკატალიზურ ციკლს.	მის ეპოქსიდური ჯგუფს შეუძლია რეაგირება მოახდინოს სხვადასხვა ჯგუფებთან, როგორიცაა კარბოქსილის, ჰიდროქსილის და ამინოჯგუფები.	მის ოქსაზოლინის რგოლს შეუძლია რეაქციაში შევიდეს კარბოქსილის და ჰიდროქსილის ჯგუფებთან.
მთავარი უპირატესობები	● ჰიდროლიზის მიმართ უკიდურესად მაღალი მდგრადობა, ყველაზე მნიშვნელოვანი ეფექტით.	●მრავალფუნქციურობა: ის აერთიანებს ჯაჭვის დაგრძელებისა და დეგრადირებული მოლეკულების აღდგენის ფუნქციებს.	● ბიფუნქციური რეაქცია, ფართო სპექტრის გამოყენებით
	დამატების რაოდენობა მცირეა (0.5%-2.0%), რაც მასალის შინაგან თვისებებზე მინიმალურ გავლენას ახდენს.	● შეუძლია გააუმჯობესოს დნობის სიმტკიცე და სიბლანტე	● შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც თავსებადობის საშუალება გარკვეულ სისტემებში.
	● შედარებით კარგი უსაფრთხოება	● კარგი თავსებადობა პოლიმერებთან
მთავარი ნაკლოვანებები	● შედარებით მაღალი ღირებულება	● როგორც ერთჯერადი ანტიჰიდროლიზის აგენტი, მისი ეფექტურობა კარბოდიიმიდის ეფექტურობასთან შედარებით ისეთი სპეციფიკური არ არის.	● ხარჯები, როგორც წესი, ყველაზე ძვირია
	● ძირითადად კარბოქსილის ჯგუფებზე მოქმედებს; პირდაპირ არ რეაგირებს ჰიდროქსილის ჯგუფებთან.	● ჭარბმა დამატებამ შეიძლება გამოიწვიოს ჯვარედინი შეერთება ან გელის წარმოქმნა.	● ზოგადი დანიშნულების აპლიკაციებში ეფექტურობის უპირატესობა არ გააჩნია
ტიპიური აპლიკაციები	● პოლიესტერი: PBT, PET, PLA, PBAT	● პლასტმასის გადამუშავება: rPET-ის შეკეთება და ა.შ.	● პოლიესტერი (PET, PBT)
	● პოლიურეთანი: TPU, CPU (ფეხსაცმლის ძირები, შლანგები და ა.შ.)	● პოლიამიდი (ნეილონი)	● პოლიამიდი
		● პოლიესტერის სისტემები, რომლებიც საჭიროებენ ერთდროულ გასქელებას	● პოლიმერული შენადნობი (როგორც თავსებადობა)

 

3. კარბოდიიმიდი ბლოკავს ჰიდროლიზის პროცესს კარბოქსილის მჟავებთან რეაქციით აცილურას სტრუქტურების წარმოქმნით.

პოლიესტერის პოლიმერები ტენიანობის მიმართ სუსტ სტაბილურობას ავლენენ. მაღალი ტემპერატურისა და ტენიანობის პირობებში, პოლიმერში არსებული ეთერული ბმები წყალთან რეაქციაში შედის, რაც იწვევს მაკრომოლეკულის გრძელი ჯაჭვის სტრუქტურის გაწყვეტას და ტერმინალური კარბოქსილის ჯგუფების წარმოქმნას. ამ ტერმინალურ კარბოქსილის ჯგუფებს შეუძლიათ H+ იონიზაციის განხორციელება, რაც შემდგომში მჟავასთან ჰიდროლიზის რეაქციის კატალიზებას იწვევს, რაც საბოლოოდ იწვევს მასალის სხვადასხვა თვისებების მნიშვნელოვან შემცირებას და მომსახურების ვადის მნიშვნელოვნად შემცირებას. კარბოდიიმიდის (N=C=N) ფუნქციური ჯგუფების შემცველ კარბოდიიმიდის ნაერთებს შეუძლიათ პოლიმერის ჰიდროლიზის დროს წარმოქმნილ კარბოქსილის ჯგუფებთან რეაქციაში შეყვანა სტაბილური აცილურას სტრუქტურების წარმოქმნით, ერთდროულად ამცირებენ კარბოქსილის ჯგუფის კონცენტრაციას და ხელს უშლიან შემდგომ ჰიდროლიზს. ისინი ამჟამად ხელმისაწვდომ ანტიჰიდროლიზის აგენტებს შორის ყველაზე ხშირად გამოყენებადნი არიან.

კარბოდიიმიდის ანტიჰიდროლიზის აგენტები მრავალფეროვანია და შეიძლება ფართოდ კლასიფიცირდეს მონომერულ და პოლიმერულ ტიპებად. მონომერული კარბოდიიმიდის ნაერთები შეიცავს მხოლოდ ერთ კარბოდიიმიდის ფუნქციურ ჯგუფს და წარმოადგენს მცირე მოლეკულურ ნაერთებს. პოლიმერული კარბოდიიმიდის ნაერთები, როგორც წესი, შეიცავს ორ ან მეტ კარბოდიიმიდის ფუნქციურ ჯგუფს, აქვთ შედარებით მაღალი მოლეკულური წონა და მიეკუთვნებიან გრძელჯაჭვიანი პოლიმერული სტრუქტურის ტიპს.

მონომერული კარბოდიიმიდიანტიჰიდროლიზის აგენტებიოთახის ტემპერატურაზე კაშკაშა ყვითელიდან ყავისფერამდე სითხეები ან კრისტალებია. ისინი ხსნადია ორგანულ გამხსნელებში, მაგრამ უხსნადია წყალში და აქვთ ისეთი უპირატესობები, როგორიცაა მაღალი სისუფთავე, მომზადების სიმარტივე და მაღალი რეაქტიულობა. 2,6-დიიზოპროპილფენილ)კარბოდიიმიდი ყველაზე ხშირად გამოყენებადი კომერციულად ხელმისაწვდომი მონომერული კარბოდიიმიდის ანტიჰიდროლიზის აგენტია.

 

პოლიმერული კარბოდიიმიდები ოთახის ტემპერატურაზე ყვითელიდან ყავისფერამდე ფხვნილები ან ბლანტი სითხეებია, რომელთა ფარდობითი მოლეკულური მასა ზოგადად 1000-ზე მეტია, ხოლო ოლიგომერების ფარდობითი მოლეკულური მასა დაახლოებით 2000-ზე კონტროლდება. პოლიმერული კარბოდიიმიდები, როგორც წესი, მიიღება დიიზოციანატის მონომერების, კატალიზატორების, გამხსნელების და ბოლოების შემავსებელი აგენტების შესაბამის ტემპერატურაზე რეაქციით. პირველ რიგში, დიიზოციანატის მონომერები კატალიზატორის ქვეშ განიცდიან კონდენსაციის რეაქციას, რათა მიიღონ პრეპოლიმერი, რომელიც შეიცავს მრავალ კარბოდიიმიდის ჯგუფს და იზოციანატის ბოლო ჯგუფს. შემდეგ, იზოციანატის ჯგუფები რეაგირებენ ბოლოების შემავსებელი აგენტიდან მიღებულ აქტიურ წყალბადთან, რათა მიიღონ პოლიკარბოდიიმიდები. ტიპიური პოლიკარბოდიიმიდები მიიღება 2,4,6-ტრიიზოპროპილფენილ-1,5-დიიზოციანატის კონდენსაციით და ბოლოების 2,6-დიიზოპროპილფენილ მონოიზოციანატით შეერთებით.

 

4. კარბოდიიმიდის გამოყენების ტიპური სფეროები

PET, როგორც ყველაზე გავრცელებული პოლიესტერის მასალა, ფლობს შესანიშნავ მექანიკურ თვისებებს, განზომილებიან სტაბილურობას, ქიმიურ მდგრადობას და ოპტიკურ თვისებებს და ფართოდ გამოიყენება სოფლის მეურნეობაში, მრეწველობაში, მშენებლობაში, მედიცინასა და საავტომობილო სფეროებში. PET იწარმოება PTA-სა და ეთილენგლიკოლის პოლიკონდენსაციით; ეთერული ბმები ძლიერ მგრძნობიარეა ჰიდროლიზური დეგრადაციის მიმართ, რაც იწვევს პოლიმერის სიბლანტის შემცირებას და მუშაობის მკვეთრ გაუარესებას. PET ჰიდროლიზი ზღუდავს მისი შემდგომი პროდუქტების გამოყენებას მაღალ ტემპერატურაზე, ნოტიო ან გარე გარემოში. დაკავშირებულმა კვლევებმა აჩვენა, რომ მონომერული ანტიჰიდროლიზის აგენტების PET მასტერბეჩში ჩართვა ფირის ნიმუშების მოსამზადებლად აუმჯობესებს სითბოს მდგრადობას, ნესტიანი სითბური დაბერების პროცესს და ფირის პროდუქტების გაწყვეტის დროს წაგრძელებას. არომატული კარბოდიიმიდი განსაკუთრებით კარგ ჰიდროლიზის მაჩვენებელს ავლენს.

პოლიურეთანის სინთეზი იყენებს მონომერების ფართო სპექტრს, საშუალებას იძლევა კონტროლირებადი რეაქციების და გვთავაზობს ისეთ უპირატესობებს, როგორიცაა მაღალი სიმტკიცე, ცვეთამედეგობა, კარგი ტემპერატურისადმი მდგრადობა და დამუშავების სიმარტივე. ის ფართოდ გამოიყენება წებოვან მასალებში, საფარებში, ელასტომერებში, ქაფიან პლასტმასებსა და სინთეზურ ბოჭკოებში. პოლიესტერის ტიპის პოლიურეთანი მზადდება ოლიგომერული პოლიესტერის პოლიოლებისგან, რომლებიც თავიანთ მოლეკულურ ჯაჭვებში შეიცავენ მრავალ ეთერულ ბმას, რაც იწვევს ჰიდროლიზისადმი დაბალ მდგრადობას. კარბოდიიმიდის ანტიჰიდროლიზის აგენტებს აქვთ მინიმალური უარყოფითი გავლენა პოლიურეთანის სინთეზზე და შეიძლება დაემატოს პოლიესტერის პოლიოლს სინთეზის პროცესში. გარდა ამისა, იზოციანატის კონდენსაციით მომზადებული პოლიმერული კარბოდიიმიდები შეიცავს -N=C=O ბოლო ჯგუფებს, რაც მათ საშუალებას აძლევს მონაწილეობა მიიღონ რეაქციაში ჰიდროლიზისადმი მდგრადი პოლიურეთანის მისაღებად. გარდა ამისა, კარბოდიიმიდების დამატება შესაძლებელია პოლიურეთანის შერევის დროს. დაკავშირებულმა კვლევებმა აჩვენა, რომ კარბოდიიმიდების დამატებამ შეიძლება შეამციროს პოლიესტერის პოლიოლის საწყისი მჟავა მნიშვნელობა, შეაფერხოს პოლიესტერის ჰიდროლიზი და ეფექტურად გააუმჯობესოს TPU-ს ჰიდროლიზისადმი მდგრადობა.

პოლიესტერზე დაფუძნებული ბიოდეგრადირებადი პოლიმერები, როგორიცაა PBAT, PLA და პოლიგლიკოლის მჟავა (PGA), ხასიათდებიან კარგი ბიოშეთავსებადობით, ბიოდეგრადირებადობით, უსაფრთხოებით, არატოქსიკურობით და კარგი ფიზიკურ-მექანიკური თვისებებით, რაც დიდ პერსპექტივას წარმოადგენს სამედიცინო მოწყობილობებში, შესაფუთ მასალებსა და სოფლის მეურნეობაში. თუმცა, ეს ბიოდეგრადირებადი მასალები ყველა განიცდის ცუდი ჰიდროლიზური და თერმული სტაბილურობით, ადვილად იშლება დამუშავების, შენახვისა და გამოყენების დროს, რაც იწვევს მუშაობის გაუარესებას და მოსალოდნელი სიცოცხლის ხანგრძლივობის შემცირებას. კარბოდიიმიდს შეუძლია განიცადოს დამცავი რეაქცია PBAT-ის, PLA-ს და PGA-ს მოლეკულურ ჯაჭვებში არსებულ ტერმინალურ კარბოქსილის ჯგუფებთან, რათა წარმოქმნას შედარებით სტაბილური აცილურას სტრუქტურა, ერთდროულად აფერხებს ჰიდროლიზს და აუმჯობესებს თერმულ სტაბილურობას.

კარბოდიიმიდით მოდიფიცირებული MDI (ასევე ცნობილი როგორც თხევადი MDI) დიფენილმეთან დიიზოციანატის (MDI) ერთ-ერთი მთავარი მოდიფიცირებული პროდუქტია. იგი მიიღება MDI-ს კონდენსაციის რეაქციით კატალიზატორის მოქმედებით კარბოდიიმიდური ჯგუფების წარმოქმნით. კარბოდიიმიდით მოდიფიცირებული MDI ხასიათდება ოთახის ტემპერატურაზე თხევადი მდგომარეობით, ადვილად შესანახი და ხანგრძლივი შენახვის ვადით. ამავდროულად, მას შეუძლია მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს პოლიურეთანის მასალების ჰიდროლიზისადმი მდგრადობა.

თუ გსურთ მეტი გაიგოთ ჰიდროლიზის საწინააღმდეგო საშუალებების შესახებ, თავისუფლად დააწკაპუნეთდაგვიკავშირდით.