1.Антихидролизни агенсипрвенствено имаат за цел да го блокираат процесот на хидролиза на полиестерските полимери.

Во апликации што користат полимери што содржат естерски врски, како што се PBT, PET, PLA и полиуретани (TPU, CPU), молекулите на водата лесно ги напаѓаат естерските или уретанските врски во молекуларниот ланец под услови на висока температура и влажност. Ова доведува до кинење на ланец и хидролиза, намалување на молекуларната тежина на полимерот и, следствено, кршливост, пукање и губење на перформансите. Средствата против хидролиза се користат за спротивставување на овој процес на хидролиза. Средствата против хидролиза се главно поделени во две категории: реактивни и физички. Реактивните агенси против хидролиза ги елиминираат местата на иницијација или производите на хидролиза преку хемиски реакции, претставувајќи го главниот и високо ефикасен метод. Физичките агенси против хидролиза, од друга страна, ја блокираат или апсорбираат влагата преку физичко дејство.

Физичките инхибитори на хидролиза не учествуваат во хемиски реакции, но спречуваат пенетрација на влага преку физички средства. Репрезентативни типови вклучуваат зеолити, калциум оксид (CaO), дијатомејска земја, силани и восоци. Зеолитите и калциум оксидот, преку нивната порозна структура или хемиски реакции, ја апсорбираат и ја заклучуваат влагата апсорбирана од полимерот за време на обработката и употребата, првенствено заштитувајќи ги материјалите од деградација поради траги од влага пред обработката (како што се лиење со вбризгување и екструдирање), во суштина дејствувајќи како својства на „десикант“. Силаните и восоците, од друга страна, мигрираат на површината на производот, формирајќи хидрофобна бариера или го продолжуваат патот на пенетрација на влага преку слоевити полнила (како што е глина), првенствено заштитувајќи ја површината на материјалот.

Реактивните инхибитори на хидролиза можат да реагираат со карбоксилните групи (-COOH) на краевите на полимерните ланци или со карбоксилните групи генерирани за време на хидролизата, прекинувајќи го автокаталитичкиот процес на хидролиза и со тоа постигнувајќи фундаментален стабилизирачки ефект. Тие главно вклучуваат карбодиимид, оксазолин, епоксид и азиридин инхибитори на хидролиза.

2. Карбодиимидот е најповолниот и најшироко користен инхибитор на реактивна хидролиза.

Карбодиимидите во моментов се најшироко користената и најефикасна класа на антихидролизални агенси. Тие реагираат со карбоксилните групи произведени со хидролиза на полимерот за да формираат стабилна N-ацилуреа, со што се елиминира катализаторот за реакцијата на хидролиза и се прекинува автокаталитичкиот циклус. Дериватите на оксазолин, друга важна класа на реактивни антихидролизални агенси, имаат оксазолин прстен како нивна реактивна функционална група. Оксазолинскиот прстен може да реагира и со карбоксилни и со хидроксилни групи за да формира естерски амиди или диестери, со што ги стабилизира полимерните краеви. Епоксидно-функционализираните полимери ја користат високата реактивност на епоксидните групи за да обезбедат стабилизација. Епоксидните групи можат да реагираат со карбоксилни, хидроксилни, па дури и амино групи, со што ги ограничуваат овие реактивни групи.

Табела: Споредба на вообичаени отпорни на реактивна хидролиза

Видови на антихидролизални агенси	карбодиимид	Епоксидни функционални групни полимери	Оксазолиниди
Основен механизам	Реагира со карбоксилните групи произведени со хидролиза за да генерира стабилна N-ацилуреа, со што го прекинува автокаталитичкиот циклус.	Неговата епоксидна група може да реагира со различни групи како што се карбоксилни, хидроксилни и амино групи.	Неговиот оксазолин прстен може да реагира со карбоксилни и хидроксилни групи.
Главни предности	●Исклучително висока отпорност на хидролиза, со најзначаен ефект.	●Мултифункционалност: Ги комбинира функциите на продолжување на синџирот и поправка на деградирани молекули.	● Бифункционална реакција, со широк спектар на апликации
	Количината на додадено е мала (0,5%-2,0%), со минимално влијание врз вродените својства на материјалот.	● Може да ја подобри цврстината на топење и вискозитетот	● Може да се користи како компатибилизатор во одредени системи.
	● Релативно добра безбедност	● Добра компатибилност со полимери
Главни недостатоци	● Релативно висока цена	●Како единечен антихидролизатен агенс, неговата ефикасност не е толку специфична како онаа на карбодиимидот.	● Трошоците се обично најскапи
	● Првенствено ги таргетира карбоксилните групи; не реагира директно со хидроксилните групи.	● Прекумерното додавање може да доведе до вкрстено поврзување или желатинирање.	● Нема предност во ефикасноста кај апликациите за општа намена
Типични апликации	● Полиестер: PBT, PET, PLA, PBAT	● Рециклирање на пластика: Поправка на rPET, итн.	● Полиестер (PET, PBT)
	● Полиуретан: TPU, CPU (ѓонови за чевли, црева, итн.)	● Полиамид (најлон)	●Полиамид
		● Полиестерски системи кои бараат истовремено згуснување	● Полимерна легура (како компатибилен)

 

3. Карбодиимидот го блокира процесот на хидролиза со реакција со карбоксилни киселини за да формира ацилуреа структури.

Полиестерските полимери покажуваат слаба стабилност на влага. Под услови на висока температура и влажност, естерските врски во полимерот реагираат со вода, предизвикувајќи раскинување на долгата верижна структура на макромолекулата и генерирање на терминални карбоксилни групи. Овие терминални карбоксилни групи можат да јонизираат H+ јони, дополнително катализирајќи ја реакцијата на хидролиза со киселина, што на крајот доведува до значително намалување на различните својства на материјалот и значително скратен век на траење. Карбодиимидните соединенија, кои содржат карбодиимидни (N=C=N) функционални групи, можат да реагираат со карбоксилните групи генерирани за време на хидролизата на полимерот за да формираат стабилни ацилуреа структури, истовремено намалувајќи ја концентрацијата на карбоксилната група и спречувајќи понатамошна хидролиза. Тие се меѓу најчесто користените антихидролизални агенси што се моментално достапни.

Карбодиимидните антихидролизални агенси се разновидни и можат широко да се класифицираат во мономерни и полимерни типови. Мономерните карбодиимидни соединенија содржат само една карбодиимидна функционална група и се соединенија со мала молекуларна структура. Полимерните карбодиимидни соединенија обично содржат две или повеќе карбодиимидни функционални групи, имаат релативно висока молекуларна тежина и припаѓаат на типот на полимерна структура со долг ланец.

Мономерен карбодиимидантихидролизни агенсисе светло жолти до кафеави течности или кристали на собна температура. Тие се растворливи во органски растворувачи, но нерастворливи во вода и имаат предности како што се висока чистота, едноставна подготовка и висока реактивност. 2,6-диизопропилфенил)карбодиимид е најчесто користениот комерцијално достапен мономерен карбодиимиден антихидролизатен агенс.

 

Полимерните карбодиимиди се жолти до кафеави прашоци или вискозни течности на собна температура, со релативна молекуларна маса генерално поголема од 1000, додека релативната молекуларна маса на олигомерите е контролирана на околу 2000. Полимерните карбодиимиди обично се добиваат со реакција на диизоцијанатни мономери, катализатори, растворувачи и средства за затворање на крајните делови на соодветни температури. Прво, диизоцијанатните мономери се подложуваат на реакција на кондензација под катализатор за да се добие преполимер што содржи повеќе карбодиимидни групи и изоцијанатни крајни групи. Потоа, изоцијанатните групи реагираат со активен водород од средството за затворање на крајните делови за да се добијат поликарбодиимиди. Типичните поликарбодиимиди се добиваат со кондензирање на 2,4,6-триизопропилфенил-1,5-диизоцијанат и затворање на крајните делови со 2,6-диизопропилфенил моноизоцијанат.

 

4. Типични области на примена на карбодиимид

PET, како најчест полиестерски материјал, поседува одлични механички својства, димензионална стабилност, хемиска отпорност и оптички својства, и е широко користен во земјоделството, индустријата, градежништвото, медицината и автомобилската индустрија. PET се произведува преку поликондензација на PTA и етилен гликол; естерските врски се многу подложни на хидролитичка деградација, што доведува до намалување на вискозноста на полимерот и сериозно влошување на перформансите. Хидролизата на PET ја ограничува примената на неговите производи во услови на висока температура, влажна или надворешна средина. Поврзаните истражувања покажаа дека вклучувањето на мономерни антихидролизални агенси во PET мастербатач за подготовка на филмски примероци ја подобрува отпорноста на топлина, стареењето од влага и топлината и издолжувањето при кинење на филмските производи. Ароматичниот карбодиимид покажува особено добри перформанси на хидролиза.

Синтезата на полиуретан користи широк спектар на мономери, овозможува контролирани реакции и нуди предности како што се висока цврстина, отпорност на абење, добра отпорност на температура и леснотија на обработка. Широко се користи во лепила, премази, еластомери, пенести пластики и синтетички влакна. Полиуретанот од типот полиестер се подготвува од олигомерни полиестерски полиоли, кои содржат многу естерски врски во нивните молекуларни ланци, што резултира со слаба отпорност на хидролиза. Карбодиимидните антихидролиза агенси имаат минимални негативни ефекти врз синтезата на полиуретан и можат да се додадат на полиестерскиот полиол за време на процесот на синтеза. Понатаму, полимерните карбодиимиди подготвени со изоцијанат кондензација содржат крајни групи -N=C=O, што им овозможува да учествуваат во реакцијата за да се подготви полиуретан отпорен на хидролиза. Дополнително, карбодиимидите можат да се додадат за време на мешањето на полиуретан. Поврзаните студии покажаа дека додавањето на карбодиимиди може да ја намали почетната киселинска вредност на полиестерскиот полиол, да ја инхибира полиестерската хидролиза и ефикасно да ја подобри отпорноста на хидролиза на TPU.

Биоразградливите полимери на база на полиестер, како што се PBAT, PLA и полигликолна киселина (PGA), поседуваат добра биокомпатибилност, биоразградливост, безбедност, нетоксичност и добри физички и механички својства, покажувајќи голема надеж во медицинските помагала, материјалите за пакување и земјоделството. Сепак, овие биоразградливи материјали страдаат од слаба хидролитичка и термичка стабилност, лесно се разградуваат за време на преработката, складирањето и употребата, што доведува до деградација на перформансите и неуспешно достигнување на нивниот очекуван животен век. Карбодиимидот може да подлежи на реакција на затворање со терминалните карбоксилни групи во молекуларните ланци на PBAT, PLA и PGA за да генерира релативно стабилна ацилуреа структура, истовремено инхибирајќи ја хидролизата и подобрувајќи ја термичката стабилност.

Карбодиимид-модифициран MDI (исто така познат како втечен MDI) е еден од главните модифицирани производи на дифенилметан диизоцијанат (MDI). Се произведува со реакција на кондензација на MDI под дејство на катализатор за генерирање на карбодиимидни групи. Карбодиимид-модифициран MDI се карактеризира со тоа што е течен на собна температура, лесен за складирање и има долг рок на траење. Во исто време, може значително да ја подобри отпорноста на хидролиза на полиуретанските материјали.

Доколку сакате да дознаете повеќе производи за антихидролиза, слободноконтактирајте не.