1.Гидролизге қарсы агенттернегізінен полиэфир полимерлерінің гидролиз процесін блоктауға бағытталған.

PBT, PET, PLA және полиуретандар (TPU, CPU) сияқты эфирлік байланыстары бар полимерлерді қолданатын қолданбаларда су молекулалары жоғары температура мен ылғалдылық жағдайында молекулалық тізбектегі эфир немесе уретан байланыстарына оңай шабуыл жасайды. Бұл тізбектің үзілуіне және гидролизге, полимердің молекулалық салмағының төмендеуіне және нәтижесінде сынғыштыққа, жарылуға және өнімділіктің төмендеуіне әкеледі. Гидролизге қарсы агенттер бұл гидролиз процесіне қарсы тұру үшін қолданылады. Гидролизге қарсы агенттер негізінен екі санатқа бөлінеді: реактивті және физикалық. Реактивті гидролизге қарсы агенттер химиялық реакциялар арқылы гидролиздің басталу орындарын немесе өнімдерін жояды, бұл негізгі және жоғары тиімді әдісті білдіреді. Екінші жағынан, физикалық гидролизге қарсы агенттер физикалық әсер ету арқылы ылғалды блоктайды немесе сіңіреді.

Физикалық гидролиз ингибиторлары химиялық реакцияларға қатыспайды, бірақ физикалық құралдар арқылы ылғалдың енуіне жол бермейді. Түрлеріне цеолиттер, кальций оксиді (CaO), диатомды жер, силандар және балауыздар жатады. Цеолиттер мен кальций оксиді өздерінің кеуекті құрылымы немесе химиялық реакциялары арқылы өңдеу және пайдалану кезінде полимер сіңірген ылғалды сіңіреді және бекітеді, негізінен материалдарды өңдеу алдындағы ылғалдың аз мөлшеріне байланысты ыдыраудан қорғайды (мысалы, инъекциялық қалыптау және экструзия), негізінен «құрғатқыш» қасиеттер ретінде әрекет етеді. Екінші жағынан, силандар мен балауыздар өнімнің бетіне жылжиды, гидрофобты тосқауыл түзеді немесе ылғалдың ену жолын қабатты толтырғыштар (мысалы, саз) арқылы кеңейтеді, негізінен материал бетін қорғайды.

Реактивті гидролиз ингибиторлары полимер тізбектерінің ұштарындағы карбоксил топтарымен (-COOH) немесе гидролиз кезінде пайда болған карбоксил топтарымен әрекеттесіп, гидролиздің автокаталитикалық процесін үзіп, осылайша негізгі тұрақтандырушы әсерге қол жеткізе алады. Оларға негізінен карбодиимид, оксазолин, эпоксид және азиридин гидролиз ингибиторлары жатады.

2. Карбодиимид - ең тиімді және кеңінен қолданылатын реактивті гидролиз ингибиторы.

Карбодиимидтер қазіргі уақытта гидролизге қарсы агенттердің ең кең таралған және тиімді класы болып табылады. Олар полимер гидролизі нәтижесінде пайда болған карбоксил топтарымен әрекеттесіп, тұрақты N-ациллея түзеді, осылайша гидролиз реакциясының катализаторын жояды және автокаталитикалық циклді үзеді. Реактивті гидролизге қарсы агенттердің тағы бір маңызды класы болып табылатын оксазолин туындыларының реактивті функционалдық тобы ретінде оксазолин сақинасы бар. Оксазолин сақинасы карбоксил және гидроксил топтарымен әрекеттесіп, эфир амидтерін немесе диэфирлерін түзе алады, осылайша полимер ұштарын тұрақтандырады. Эпоксидті-функционалдандырылған полимерлер тұрақтандыруды қамтамасыз ету үшін эпоксидті топтардың жоғары реактивтілігін пайдаланады. Эпоксидті топтар карбоксилмен, гидроксилмен және тіпті амин топтарымен әрекеттесіп, осылайша бұл реактивті топтарды жабады.

Кесте: Жалпы реактивті гидролизге төзімді заттарды салыстыру

Гидролизге қарсы агенттердің түрлері	карбодиимид	Эпоксидті функционалды топ полимерлері	Оксазолинидтер
Негізгі механизм	Ол гидролиз нәтижесінде пайда болған карбоксил топтарымен әрекеттесіп, тұрақты N-ацимочевина түзеді, осылайша автокаталитикалық циклді үзеді.	Оның эпоксидті тобы карбоксил, гидроксил және амин топтары сияқты әртүрлі топтармен әрекеттесе алады.	Оның оксазолин сақинасы карбоксил және гидроксил топтарымен әрекеттесуі мүмкін.
Негізгі артықшылықтары	●Гидролизге өте жоғары төзімділік, ең маңызды әсері бар.	●Көпфункционалдылық: Ол тізбекті ұзарту және ыдыраған молекулаларды қалпына келтіру функцияларын біріктіреді.	● Қолданылуы кең екі функциялы реакция
	Қосылатын зат мөлшері аз (0,5%-2,0%), материалдың ішкі қасиеттеріне минималды әсер етеді.	● Балқу беріктігін және тұтқырлығын жақсарта алады	● Белгілі бір жүйелерде үйлесімділік құралы ретінде пайдаланылуы мүмкін.
	● Салыстырмалы түрде жақсы қауіпсіздік	● Полимерлермен жақсы үйлесімділік
Негізгі кемшіліктер	● Салыстырмалы түрде жоғары құны	●Гидролизге қарсы жалғыз агент ретінде оның тиімділігі карбодиимид сияқты нақты емес.	● Шығындар әдетте ең қымбат болады
	● Негізінен карбоксил топтарын нысанаға алады; гидроксил топтарымен тікелей әрекеттеспейді.	● Шамадан тыс қосу көлденең байланысқа немесе гельденуге әкелуі мүмкін.	● Жалпы мақсаттағы қолданбаларда тиімділік артықшылығы жоқ
Әдеттегі қолданыстар	● Полиэстер: PBT, PET, PLA, PBAT	● Пластикті қайта өңдеу: rPET жөндеу және т.б.	● Полиэстер (ПЭТ, ПБТ)
	● Полиуретан: TPU, CPU (аяқ киім табандары, шлангілер және т.б.)	● Полиамид (нейлон)	●Полиамид
		● Бір мезгілде қоюландыруды қажет ететін полиэстер жүйелері	● Полимер қорытпасы (үйлесімділік ретінде)

 

3. Карбодиимид карбон қышқылдарымен әрекеттесіп, ацимочевина құрылымдарын түзу арқылы гидролиз процесін блоктайды.

Полиэстер полимерлері ылғалдың тұрақтылығын нашар көрсетеді. Жоғары температура мен ылғалдылық жағдайында полимердегі эфирлік байланыстар сумен әрекеттеседі, бұл макромолекуланың ұзын тізбекті құрылымының бұзылуына және терминалдық карбоксил топтарының пайда болуына әкеледі. Бұл терминалдық карбоксил топтары H+ иондарын иондауы мүмкін, бұл қышқылмен гидролиз реакциясын одан әрі катализдейді, нәтижесінде әртүрлі материалдық қасиеттердің айтарлықтай төмендеуіне және қызмет ету мерзімінің айтарлықтай қысқаруына әкеледі. Құрамында карбодиимид (N=C=N) функционалды топтары бар карбодиимид қосылыстары полимер гидролизі кезінде пайда болған карбоксил топтарымен әрекеттесіп, тұрақты ацилмочевина құрылымдарын түзе алады, сонымен бірге карбоксил тобының концентрациясын төмендетіп, одан әрі гидролиздің алдын алады. Олар қазіргі уақытта қолжетімді ең көп қолданылатын гидролизге қарсы агенттердің бірі болып табылады.

Карбодиимидті антигидролиз агенттері алуан түрлі және оларды мономерлі және полимерлі түрлерге кеңінен жіктеуге болады. Мономерлі карбодиимидті қосылыстар тек бір ғана карбодиимидті функционалды топтан тұрады және олар шағын молекулалы қосылыстар болып табылады. Полимерлі карбодиимидті қосылыстар әдетте екі немесе одан да көп карбодиимидті функционалды топтардан тұрады, салыстырмалы түрде жоғары молекулалық салмаққа ие және ұзын тізбекті полимер құрылымы түріне жатады.

Мономерлі карбодиимидгидролизге қарсы агенттербөлме температурасында ашық сарыдан қоңырға дейінгі сұйықтықтар немесе кристалдар болып табылады. Олар органикалық еріткіштерде ериді, бірақ суда ерімейді және жоғары тазалық, қарапайым дайындау және жоғары реактивтілік сияқты артықшылықтарға ие. 2,6-Диизопропилфенил)карбодиимид - коммерциялық тұрғыдан ең көп қолданылатын мономерлі карбодиимид антигидролиз агенті.

 

Полимерлі карбодиимидтер бөлме температурасында сарыдан қоңырға дейінгі ұнтақтар немесе тұтқыр сұйықтықтар болып табылады, олардың салыстырмалы молекулалық массасы әдетте 1000-нан асады, ал олигомерлердің салыстырмалы молекулалық массасы шамамен 2000 градуста бақыланады. Полимерлі карбодиимидтер әдетте диизоцианат мономерлерін, катализаторларды, еріткіштерді және қақпақ агенттерін тиісті температурада әрекеттесу арқылы алынады. Алдымен, диизоцианат мономерлері бірнеше карбодиимид топтары мен изоцианат ұштық топтарын қамтитын преполимер алу үшін катализатор астында конденсация реакциясына түседі. Содан кейін, изоцианат топтары поликарбодиимидтерді алу үшін қақпақ агентінен белсенді сутегімен әрекеттеседі. Әдеттегі поликарбодиимидтер 2,4,6-триизопропилфенил-1,5-диизоцианатты конденсациялау және қақпақты 2,6-диизопропилфенил моноизоцианатпен жабу арқылы алынады.

 

4. Карбодиимидтің типтік қолданылу салалары

ПЭТ, ең көп таралған полиэфир материалы ретінде, тамаша механикалық қасиеттерге, өлшемдік тұрақтылыққа, химиялық төзімділікке және оптикалық қасиеттерге ие және ауыл шаруашылығында, өнеркәсіпте, құрылыста, медицинада және автомобиль салаларында кеңінен қолданылады. ПЭТ ПТА мен этиленгликольдің поликонденсациясы арқылы өндіріледі; эфирлік байланыстар гидролизге өте сезімтал, бұл полимер тұтқырлығының төмендеуіне және өнімділіктің күрт нашарлауына әкеледі. ПЭТ гидролизі оның төменгі ағыс өнімдерін жоғары температуралы, ылғалды немесе ашық ортада қолдануды шектейді. Байланысты зерттеулер пленка үлгілерін дайындау үшін ПЭТ мастербатына мономерлі гидролизге қарсы агенттерді қосу пленка өнімдерінің үзілуі кезінде жылуға төзімділікті, ылғалды ыстыққа төзімділікті және созылуын жақсартатынын анықтады. Хош иісті карбодиимид әсіресе жақсы гидролиз өнімділігін көрсетеді.

Полиуретан синтезі мономерлердің кең ауқымын пайдаланады, бақыланатын реакцияларды жүргізуге мүмкіндік береді және жоғары беріктік, тозуға төзімділік, жақсы температураға төзімділік және өңдеудің қарапайымдылығы сияқты артықшылықтарды ұсынады. Ол желімдерде, жабындарда, эластомерлерде, көбікті пластмассаларда және синтетикалық талшықтарда кеңінен қолданылады. Полиэстер типті полиуретан молекулалық тізбектерінде көптеген эфирлік байланыстарды қамтитын олигомерлі полиэстер полиолдарынан дайындалады, бұл гидролизге төзімділіктің төмендеуіне әкеледі. Карбодиимидке қарсы гидролиз агенттері полиуретан синтезіне минималды жағымсыз әсер етеді және синтез процесінде полиэстер полиолына қосылуы мүмкін. Сонымен қатар, изоцианат конденсациясы арқылы дайындалған полимерлі карбодиимидтер -N=C=O ұштық топтарын қамтиды, бұл оларға гидролизге төзімді полиуретанды дайындау реакциясына қатысуға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, полиуретанды араластыру кезінде карбодиимидтерді қосуға болады. Байланысты зерттеулер карбодиимидтерді қосу полиэстер полиолының бастапқы қышқылдық мәнін төмендететінін, полиэстер гидролизін тежейтінін және TPU гидролизге төзімділігін тиімді түрде жақсарта алатынын көрсетті.

Полиэстер негізіндегі PBAT, PLA және полигликоль қышқылы (PGA) сияқты биологиялық ыдырайтын полимерлер жақсы биоүйлесімділікке, биологиялық ыдырауға, қауіпсіздікке, уытты еместікке және жақсы физикалық және механикалық қасиеттерге ие, медициналық құрылғыларда, қаптама материалдарында және ауыл шаруашылығында үлкен перспектива көрсетеді. Дегенмен, бұл биологиялық ыдырайтын материалдардың барлығы нашар гидролитикалық және термиялық тұрақтылыққа ие, өңдеу, сақтау және пайдалану кезінде оңай ыдырайды, бұл өнімділіктің төмендеуіне әкеледі және күтілетін қызмет ету мерзіміне жетпейді. Карбодиимид PBAT, PLA және PGA молекулалық тізбектеріндегі терминалдық карбоксил топтарымен жабылу реакциясына түсіп, салыстырмалы түрде тұрақты ацилмочевина құрылымын түзе алады, сонымен бірге гидролизді тежейді және термиялық тұрақтылықты жақсартады.

Карбодиимидпен модификацияланған MDI (сұйытылған MDI деп те аталады) дифенилметан диизоцианатының (MDI) негізгі модификацияланған өнімдерінің бірі болып табылады. Ол катализатордың әсерінен MDI конденсация реакциясы арқылы карбодиимид топтарын түзу арқылы өндіріледі. Карбодиимидпен модификацияланған MDI бөлме температурасында сұйық болуымен, сақтаудың оңайлығымен және ұзақ сақтау мерзімімен сипатталады. Сонымен қатар, ол полиуретанды материалдардың гидролизге төзімділігін айтарлықтай жақсарта алады.

Егер сіз гидролизге қарсы агент өнімдері туралы көбірек білгіңіз келсе, бізге хабарласыңызбізбен хабарласыңы.