1.Agen anti-hidrolisisterutamanya bertujuan untuk menyekat proses hidrolisis polimer poliester.

Dalam aplikasi yang menggunakan polimer yang mengandungi ikatan ester, seperti PBT, PET, PLA dan poliuretana (TPU, CPU), molekul air mudah menyerang ikatan ester atau uretana dalam rantai molekul di bawah keadaan suhu dan kelembapan yang tinggi. Ini menyebabkan rantai putus dan hidrolisis, penurunan berat molekul polimer, dan akibatnya, kerapuhan, keretakan dan kehilangan prestasi. Agen anti-hidrolisis digunakan untuk mengatasi proses hidrolisis ini. Agen anti-hidrolisis dibahagikan kepada dua kategori: reaktif dan fizikal. Agen anti-hidrolisis reaktif menghapuskan tapak permulaan atau produk hidrolisis melalui tindak balas kimia, yang mewakili kaedah arus perdana dan sangat cekap. Sebaliknya, agen anti-hidrolisis fizikal menyekat atau menyerap kelembapan melalui tindakan fizikal.

Perencat hidrolisis fizikal tidak terlibat dalam tindak balas kimia tetapi menghalang penembusan lembapan melalui cara fizikal. Jenis-jenis yang diwakili termasuk zeolit, kalsium oksida (CaO), tanah diatom, silana dan lilin. Zeolit ​​dan kalsium oksida, melalui struktur berliang atau tindak balas kimianya, menyerap dan mengunci lembapan yang diserap oleh polimer semasa pemprosesan dan penggunaan, terutamanya melindungi bahan daripada degradasi disebabkan oleh sedikit kelembapan sebelum pemprosesan (seperti pengacuan suntikan dan penyemperitan), pada asasnya bertindak sebagai sifat "bahan pengering". Silana dan lilin, sebaliknya, berhijrah ke permukaan produk, membentuk penghalang hidrofobik atau melanjutkan laluan penembusan lembapan melalui pengisi berlapis (seperti tanah liat), terutamanya melindungi permukaan bahan.

Perencat hidrolisis reaktif boleh bertindak balas dengan kumpulan karboksil (-COOH) di hujung rantai polimer atau dengan kumpulan karboksil yang dihasilkan semasa hidrolisis, mengganggu proses autopemangkinan hidrolisis dan seterusnya mencapai kesan penstabilan asas. Ini terutamanya termasuk perencat hidrolisis karbodiimida, oksazolin, epoksi dan aziridin.

2. Karbodiimida ialah perencat hidrolisis reaktif yang paling berfaedah dan digunakan secara meluas.

Karbodiimida kini merupakan kelas agen anti-hidrolisis yang paling banyak digunakan dan berkesan. Ia bertindak balas dengan kumpulan karboksil yang dihasilkan oleh hidrolisis polimer untuk membentuk N-asilurea yang stabil, sekali gus menghapuskan pemangkin untuk tindak balas hidrolisis dan mengganggu kitaran autopemangkinan. Derivatif oksazolin, satu lagi kelas agen anti-hidrolisis reaktif yang penting, mempunyai cincin oksazolin sebagai kumpulan berfungsi reaktifnya. Cincin oksazolin boleh bertindak balas dengan kedua-dua kumpulan karboksil dan hidroksil untuk membentuk ester amida atau diester, sekali gus menstabilkan hujung polimer. Polimer yang berfungsi epoksi menggunakan kereaktifan tinggi kumpulan epoksi untuk memberikan penstabilan. Kumpulan epoksi boleh bertindak balas dengan karboksil, hidroksil, dan juga kumpulan amino, sekali gus menyekat kumpulan reaktif ini.

Jadual: Perbandingan Tahan Hidrolisis Reaktif Biasa

Jenis-jenis agen anti-hidrolisis	karbodiimida	Polimer kumpulan berfungsi epoksi	Oksazolinada
Mekanisme Teras	Ia bertindak balas dengan kumpulan karboksil yang dihasilkan melalui hidrolisis untuk menghasilkan N-asilurea yang stabil, sekali gus mengganggu kitaran autopemangkinan.	Kumpulan epoksinya boleh bertindak balas dengan pelbagai kumpulan seperti kumpulan karboksil, hidroksil dan amino.	Cincin oksazolinnya boleh bertindak balas dengan kumpulan karboksil dan hidroksil.
Kelebihan utama	●Rintangan yang sangat tinggi terhadap hidrolisis, dengan kesan yang paling ketara.	●Pelbagai fungsi: Ia menggabungkan fungsi pemanjangan rantai dan membaiki molekul yang terdegradasi.	● Tindak balas dwifungsi, dengan pelbagai aplikasi
	Jumlah tambahan adalah kecil (0.5%-2.0%), dengan kesan minimum terhadap sifat intrinsik bahan.	●Boleh meningkatkan kekuatan dan kelikatan leburan	● Boleh digunakan sebagai penyerasi dalam sistem tertentu.
	● Keselamatan yang agak baik	● Keserasian yang baik dengan polimer
Kelemahan utama	● Kos yang agak tinggi	●Sebagai agen anti-hidrolisis tunggal, kecekapannya tidak sespesifik karbodiimida.	● Kos biasanya paling mahal
	● Terutamanya menyasarkan kumpulan karboksil; tidak bertindak balas secara langsung dengan kumpulan hidroksil.	● Penambahan yang berlebihan boleh menyebabkan pengikatan silang atau pengegelan.	● Kekurangan kelebihan kecekapan dalam aplikasi tujuan umum
Aplikasi tipikal	● Poliester: PBT, PET, PLA, PBAT	● Kitar semula plastik: Membaiki rPET, dsb.	● Poliester (PET, PBT)
	● Poliuretana: TPU, CPU (tapak kasut, hos, dsb.)	● Poliamida (Nilon)	●Poliamida
		● Sistem poliester yang memerlukan penebalan serentak	● Aloi polimer (sebagai penyerasi)

 

3. Karbodiimida menyekat proses hidrolisis dengan bertindak balas dengan asid karboksilik untuk membentuk struktur asilurea.

Polimer poliester menunjukkan kestabilan kelembapan yang lemah. Di bawah keadaan suhu dan kelembapan yang tinggi, ikatan ester dalam polimer bertindak balas dengan air, menyebabkan struktur rantai panjang makromolekul pecah dan menghasilkan kumpulan karboksil terminal. Kumpulan karboksil terminal ini boleh mengionkan ion H+, seterusnya memangkinkan tindak balas hidrolisis dengan asid, akhirnya membawa kepada pengurangan ketara dalam pelbagai sifat bahan dan jangka hayat yang sangat pendek. Sebatian karbodiimida, yang mengandungi kumpulan berfungsi karbodiimida (N=C=N), boleh bertindak balas dengan kumpulan karboksil yang dihasilkan semasa hidrolisis polimer untuk membentuk struktur asilurea yang stabil, serentak mengurangkan kepekatan kumpulan karboksil dan mencegah hidrolisis selanjutnya. Ia adalah antara agen anti-hidrolisis yang paling biasa digunakan pada masa ini.

Agen antihidrolisis karbodiimida adalah pelbagai dan boleh dikelaskan secara meluas kepada jenis monomerik dan polimer. Sebatian karbodiimida monomerik hanya mengandungi satu kumpulan berfungsi karbodiimida dan merupakan sebatian molekul kecil. Sebatian karbodiimida polimerik biasanya mengandungi dua atau lebih kumpulan berfungsi karbodiimida, mempunyai berat molekul yang agak tinggi dan tergolong dalam jenis struktur polimer rantai panjang.

Karbodiimida monomerikagen antihidrolisisadalah cecair atau kristal berwarna kuning terang hingga coklat pada suhu bilik. Ia larut dalam pelarut organik tetapi tidak larut dalam air, dan mempunyai kelebihan seperti ketulenan tinggi, penyediaan mudah dan kereaktifan yang tinggi. 2,6-Diisopropilfenil)karbodiimida ialah agen antihidrolisis karbodiimida monomerik yang paling biasa digunakan secara komersial.

 

Karbodiimida polimerik adalah serbuk kuning hingga coklat atau cecair likat pada suhu bilik, dengan jisim molekul relatif secara amnya lebih besar daripada 1000, manakala jisim molekul relatif oligomer dikawal pada sekitar 2000. Karbodiimida polimerik biasanya diperoleh dengan bertindak balas terhadap monomer diisosianat, pemangkin, pelarut dan agen penutup hujung pada suhu yang sesuai. Pertama, monomer diisosianat menjalani tindak balas pemeluwapan di bawah pemangkin untuk mendapatkan prapolimer yang mengandungi berbilang kumpulan karbodiimida dan kumpulan hujung isosianat. Kemudian, kumpulan isosianat bertindak balas dengan hidrogen aktif daripada agen penutup hujung untuk mendapatkan polikarbodiimida. Polikarbodiimida biasa diperoleh dengan memeluwap 2,4,6-triisopropilfenil-1,5-diisosianat dan penutup hujung dengan 2,6-diisopropilfenil monoisosianat.

 

4. Kawasan aplikasi tipikal karbodiimida

PET, sebagai bahan poliester yang paling biasa, mempunyai sifat mekanikal, kestabilan dimensi, rintangan kimia dan sifat optik yang sangat baik, dan digunakan secara meluas dalam bidang pertanian, industri, pembinaan, perubatan dan automotif. PET dihasilkan melalui polikondensasi PTA dan etilena glikol; ikatan ester sangat mudah terdedah kepada degradasi hidrolisis, yang membawa kepada penurunan kelikatan polimer dan kemerosotan prestasi yang teruk. Hidrolisis PET mengehadkan penggunaan produk hilirannya dalam persekitaran suhu tinggi, lembap atau luar. Kajian berkaitan mendapati bahawa menggabungkan agen anti-hidrolisis monomerik ke dalam masterbatch PET untuk menyediakan sampel filem meningkatkan rintangan haba, penuaan haba lembap dan pemanjangan pada pemecahan produk filem. Karbodiimida aromatik menunjukkan prestasi hidrolisis yang sangat baik.

Sintesis poliuretana menggunakan pelbagai jenis monomer, membolehkan tindak balas terkawal, dan menawarkan kelebihan seperti kekuatan tinggi, rintangan lelasan, rintangan suhu yang baik, dan kemudahan pemprosesan. Ia digunakan secara meluas dalam pelekat, salutan, elastomer, plastik berbuih, dan gentian sintetik. Poliuretana jenis poliester disediakan daripada poliol poliester oligomerik, yang mengandungi banyak ikatan ester dalam rantai molekulnya, mengakibatkan rintangan hidrolisis yang lemah. Agen anti-hidrolisis karbodiimida mempunyai kesan buruk yang minimum terhadap sintesis poliuretana dan boleh ditambah kepada poliol poliester semasa proses sintesis. Tambahan pula, karbodiimida polimerik yang disediakan melalui pemeluwapan isosianat mengandungi kumpulan hujung -N=C=O, membolehkannya mengambil bahagian dalam tindak balas untuk menyediakan poliuretana tahan hidrolisis. Selain itu, karbodiimida boleh ditambah semasa pengadunan poliuretana. Kajian berkaitan telah menunjukkan bahawa penambahan karbodiimida boleh menurunkan nilai asid awal poliester poliol, menghalang hidrolisis poliester, dan meningkatkan rintangan hidrolisis TPU dengan berkesan.

Polimer terbiodegradasi berasaskan poliester seperti PBAT, PLA dan asid poliglikolik (PGA) mempunyai biokompatibiliti, terbiodegradasi, keselamatan, tidak ketoksikan dan sifat fizikal dan mekanikal yang baik, menunjukkan potensi yang besar dalam peranti perubatan, bahan pembungkusan dan pertanian. Walau bagaimanapun, semua bahan terbiodegradasi ini mengalami kestabilan hidrolisis dan terma yang lemah, mudah terdegradasi semasa pemprosesan, penyimpanan dan penggunaan, yang membawa kepada kemerosotan prestasi dan gagal mencapai jangka hayat yang dijangkakan. Karbodiimida boleh menjalani tindak balas penutup dengan kumpulan karboksil terminal dalam rantai molekul PBAT, PLA dan PGA untuk menghasilkan struktur asilurea yang agak stabil, serentak menghalang hidrolisis dan meningkatkan kestabilan terma.

MDI yang diubah suai karbodiimida (juga dikenali sebagai MDI cecair) merupakan salah satu produk utama difenilmetana diisosianat (MDI) yang diubah suai. Ia dihasilkan melalui tindak balas pemeluwapan MDI di bawah tindakan mangkin untuk menghasilkan kumpulan karbodiimida. MDI yang diubah suai karbodiimida dicirikan sebagai cecair pada suhu bilik, mudah disimpan dan mempunyai jangka hayat yang panjang. Pada masa yang sama, ia boleh meningkatkan rintangan hidrolisis bahan poliuretana dengan ketara.

Jika anda ingin mengetahui lebih banyak produk agen anti-hidrolisis, sila layarihubungi kami.