1.Agjentë anti-hidrolizëkryesisht synojnë të bllokojnë procesin e hidrolizës së polimerëve të poliesterit.

Në aplikimet që përdorin polimere që përmbajnë lidhje esteri, siç janë PBT, PET, PLA dhe poliuretanët (TPU, CPU), molekulat e ujit sulmojnë lehtësisht lidhjet ester ose uretan në zinxhirin molekular në kushte të temperaturës dhe lagështisë së lartë. Kjo çon në thyerjen e zinxhirit dhe hidrolizën, një ulje të peshës molekulare të polimerit dhe, si pasojë, brishtësi, çarje dhe humbje të performancës. Agjentët anti-hidrolizë përdoren për të luftuar këtë proces hidrolize. Agjentët anti-hidrolizë ndahen kryesisht në dy kategori: reaktivë dhe fizikë. Agjentët reaktivë anti-hidrolizë eliminojnë vendet e fillimit ose produktet e hidrolizës përmes reaksioneve kimike, duke përfaqësuar metodën kryesore dhe shumë efikase. Agjentët fizikë anti-hidrolizë, nga ana tjetër, bllokojnë ose thithin lagështinë përmes veprimit fizik.

Frenuesit fizikë të hidrolizës nuk marrin pjesë në reaksione kimike, por parandalojnë depërtimin e lagështisë përmes mjeteve fizike. Llojet përfaqësuese përfshijnë zeolitet, oksidin e kalciumit (CaO), tokën diatomace, silanet dhe dyllërat. Zeolitet dhe oksidi i kalciumit, përmes strukturës së tyre poroze ose reaksioneve kimike, thithin dhe bllokojnë lagështinë e thithur nga polimeri gjatë përpunimit dhe përdorimit, duke mbrojtur kryesisht materialet nga degradimi për shkak të sasive të vogla të lagështisë para përpunimit (siç është formëzimi me injeksion dhe nxjerrja), duke vepruar në thelb si veti "tharëse". Silanet dhe dyllërat, nga ana tjetër, migrojnë në sipërfaqen e produktit, duke formuar një barrierë hidrofobike, ose zgjasin rrugën e depërtimit të lagështisë përmes mbushësve të shtresuar (siç është argjila), duke mbrojtur kryesisht sipërfaqen e materialit.

Frenuesit reaktivë të hidrolizës mund të reagojnë me grupet karboksil (-COOH) në skajet e zinxhirëve polimerikë ose me grupet karboksil të gjeneruara gjatë hidrolizës, duke ndërprerë procesin autokatalitik të hidrolizës dhe duke arritur kështu një efekt stabilizues themelor. Këto përfshijnë kryesisht frenuesit e hidrolizës së karbodiimidit, oksazolinës, epoksit dhe aziridinës.

2. Karbodiimidi është frenuesi më i dobishëm dhe më i përdorur gjerësisht i hidrolizës reaktive.

Karbodiimidet janë aktualisht klasa më e përdorur dhe efektive e agjentëve anti-hidrolizë. Ato reagojnë me grupet karboksil të prodhuara nga hidroliza e polimerit për të formuar N-acilure të qëndrueshme, duke eliminuar kështu katalizatorin për reaksionin e hidrolizës dhe duke ndërprerë ciklin autokatalitik. Derivatet e oksazolinës, një klasë tjetër e rëndësishme e agjentëve reaktivë anti-hidrolizë, kanë një unazë oksazoline si grupin e tyre funksional reaktiv. Unaza e oksazolinës mund të reagojë si me grupet karboksil ashtu edhe me ato hidroksil për të formuar amidet ester ose diesterët, duke stabilizuar kështu skajet e polimerit. Polimerët e funksionalizuar me epoksi shfrytëzojnë reaktivitetin e lartë të grupeve epoksi për të siguruar stabilizim. Grupet epoksi mund të reagojnë me grupet karboksil, hidroksil dhe madje edhe amino, duke i mbyllur kështu këto grupe reaktive.

Tabela: Krahasimi i Rezistencave të Zakonshme të Hidrolizës Reaktive

Llojet e agjentëve anti-hidrolizë	karbodiimid	Polimere të grupit funksional epoksi	Oksazolinide
Mekanizmi thelbësor	Ai reagon me grupet karboksil të prodhuara nga hidroliza për të gjeneruar N-acilure të qëndrueshme, duke ndërprerë kështu ciklin autokatalitik.	Grupi i tij epoksi mund të reagojë me grupe të ndryshme si grupet karboksil, hidroksil dhe amino.	Unaza e saj e oksazolinës mund të reagojë me grupet karboksil dhe hidroksil.
Përparësitë kryesore	●Rezistencë jashtëzakonisht e lartë ndaj hidrolizës, me efektin më të rëndësishëm.	●Multifunksionaliteti: Kombinon funksionet e zgjatjes së zinxhirit dhe riparimit të molekulave të degraduara.	● Reaksion bifunksional, me një gamë të gjerë aplikimesh
	Sasia e shtuar është e vogël (0.5%-2.0%), me ndikim minimal në vetitë e brendshme të materialit.	● Mund të përmirësojë forcën dhe viskozitetin e shkrirjes	● Mund të përdoret si pajtues në sisteme të caktuara.
	● Siguri relativisht e mirë	● Përputhshmëri e mirë me polimerët
Disavantazhet kryesore	● Kosto relativisht e lartë	●Si një agjent i vetëm antihidrolizë, efikasiteti i tij nuk është aq specifik sa ai i karbodiimidit.	● Kostot janë zakonisht më të shtrenjtat
	● Kryesisht synon grupet karboksil; nuk reagon drejtpërdrejt me grupet hidroksil.	● Shtimi i tepërt mund të çojë në lidhje të kryqëzuara ose në xhelatinizim.	● Nuk ka avantazh të efikasitetit në aplikimet për qëllime të përgjithshme
Aplikime tipike	● Poliester: PBT, PET, PLA, PBAT	● Riciklimi i plastikës: Riparimi i rPET-së, etj.	● Poliester (PET, PBT)
	● Poliuretani: TPU, CPU (shpatulla këpucësh, tuba, etj.)	● Poliamid (Najlon)	● Poliamid
		● Sisteme poliesteri që kërkojnë trashje të njëkohshme	● Aliazh polimeri (si kompatibilizues)

 

3. Karbodiimidi bllokon procesin e hidrolizës duke reaguar me acide karboksilike për të formuar struktura acilurea.

Polimerët e poliesterit shfaqin stabilitet të dobët ndaj lagështisë. Në kushte të temperaturës dhe lagështisë së lartë, lidhjet esterike në polimer reagojnë me ujin, duke shkaktuar thyerjen e strukturës me zinxhir të gjatë të makromolekulës dhe gjenerimin e grupeve karboksile terminale. Këto grupe karboksile terminale mund të jonizojnë jonet H+, duke katalizuar më tej reaksionin e hidrolizës me acid, duke çuar në fund të fundit në një reduktim të ndjeshëm të vetive të ndryshme të materialit dhe një jetëgjatësi shërbimi shumë të shkurtuar. Komponimet karbodiimide, që përmbajnë grupe funksionale karbodiimide (N=C=N), mund të reagojnë me grupet karboksile të gjeneruara gjatë hidrolizës së polimerit për të formuar struktura të qëndrueshme acilurea, duke zvogëluar njëkohësisht përqendrimin e grupit karboksil dhe duke parandaluar hidrolizën e mëtejshme. Ato janë ndër agjentët më të përdorur anti-hidrolizë që janë aktualisht në dispozicion.

Agjentët antihidrolizë të karbodiimidit janë të larmishëm dhe mund të klasifikohen gjerësisht në lloje monomerike dhe polimerike. Komponimet monomerike të karbodiimidit përmbajnë vetëm një grup funksional karbodiimid dhe janë komponime me molekula të vogla. Komponimet polimerike të karbodiimidit zakonisht përmbajnë dy ose më shumë grupe funksionale karbodiimide, kanë një peshë molekulare relativisht të lartë dhe i përkasin llojit të strukturës polimerike me zinxhir të gjatë.

Karbodiimid monomerikagjentë antihidrolizëjanë lëngje ose kristale me ngjyrë të verdhë të ndezur deri në kafe në temperaturë ambienti. Ato janë të tretshme në tretës organikë, por të patretshme në ujë dhe kanë avantazhe të tilla si pastërti e lartë, përgatitje e thjeshtë dhe reaktivitet i lartë. 2,6-Diizopropilfenil)karbodiimidi është agjenti antihidrolitik monomerik i karbodiimidit më i përdorur në treg.

 

Karbodiimidet polimerike janë pluhura të verdha deri në kafe ose lëngje viskoze në temperaturë ambienti, me një masë molekulare relative përgjithësisht më të madhe se 1000, ndërsa masa molekulare relative e oligomerëve kontrollohet në rreth 2000. Karbodiimidet polimerike zakonisht merren duke reaguar midis monomereve të diizocianatit, katalizatorëve, tretësve dhe agjentëve të mbylljes fundore në temperatura të përshtatshme. Së pari, monomeret e diizocianatit i nënshtrohen një reaksioni kondensimi nën një katalizator për të marrë një prepolimer që përmban grupe të shumëfishta karbodiimide dhe grupe fundore izocianati. Pastaj, grupet izocianat reagojnë me hidrogjenin aktiv nga agjenti i mbylljes fundore për të marrë polikarbodiimide. Polikarbodiimidet tipike merren duke kondensuar 2,4,6-triizopropilfenil-1,5-diizocianat dhe duke mbyllur fundin me 2,6-diizopropilfenil monoizocianat.

 

4. Fushat tipike të aplikimit të karbodiimidit

PET, si materiali më i zakonshëm prej poliesteri, zotëron veti të shkëlqyera mekanike, stabilitet dimensional, rezistencë kimike dhe veti optike, dhe përdoret gjerësisht në fushat e bujqësisë, industrisë, ndërtimit, mjekësisë dhe automobilave. PET prodhohet nëpërmjet polikondensimit të PTA-së dhe etilen glikolikut; lidhjet e esterit janë shumë të ndjeshme ndaj degradimit hidrolitik, duke çuar në një ulje të viskozitetit të polimerit dhe përkeqësim të rëndë të performancës. Hidroliza e PET kufizon aplikimin e produkteve të tij në temperatura të larta, me lagështi ose mjedise të jashtme. Hulumtimet përkatëse kanë zbuluar se përfshirja e agjentëve monomerikë anti-hidrolizë në masterbatch PET për të përgatitur mostrat e filmit përmirëson rezistencën ndaj nxehtësisë, plakjen e nxehtësisë së lagësht dhe zgjatjen në këputje të produkteve të filmit. Karbodiimidi aromatik tregon performancë veçanërisht të mirë të hidrolizës.

Sinteza e poliuretanit përdor një larmi të gjerë monomerësh, lejon reaksione të kontrolluara dhe ofron avantazhe të tilla si fortësi e lartë, rezistencë ndaj gërryerjes, rezistencë e mirë ndaj temperaturës dhe lehtësi përpunimi. Përdoret gjerësisht në ngjitës, veshje, elastomera, plastika të shkumëzuara dhe fibra sintetike. Poliuretani i tipit poliester përgatitet nga poliole poliesteri oligomerike, të cilat përmbajnë shumë lidhje esteri në zinxhirët e tyre molekularë, duke rezultuar në rezistencë të dobët ndaj hidrolizës. Agjentët anti-hidrolizë të karbodiimidit kanë efekte minimale negative në sintezën e poliuretanit dhe mund të shtohen në poliolin e poliesterit gjatë procesit të sintezës. Për më tepër, karbodiimidet polimerike të përgatitura nga kondensimi i izocianatit përmbajnë grupe fundore -N=C=O, duke i mundësuar ato të marrin pjesë në reagim për të përgatitur poliuretan rezistent ndaj hidrolizës. Përveç kësaj, karbodiimidet mund të shtohen gjatë përzierjes së poliuretanit. Studime të ngjashme kanë treguar se shtimi i karbodiimideve mund të ulë vlerën fillestare të acidit të poliolit të poliesterit, të pengojë hidrolizën e poliesterit dhe të përmirësojë në mënyrë efektive rezistencën ndaj hidrolizës së TPU-së.

Polimerët biodegradues me bazë poliesteri, të tillë si PBAT, PLA dhe acidi poliglikolik (PGA), kanë biokompatibilitet të mirë, biodegradueshmëri, siguri, mostoksicitet dhe veti të mira fizike dhe mekanike, duke treguar premtime të mëdha në pajisjet mjekësore, materialet e paketimit dhe bujqësi. Megjithatë, të gjitha këto materiale biodegraduese vuajnë nga stabilitet i dobët hidrolitik dhe termik, duke degraduar lehtësisht gjatë përpunimit, ruajtjes dhe përdorimit, duke çuar në degradim të performancës dhe duke mos arritur jetëgjatësinë e tyre të pritur. Karbodiimidi mund t'i nënshtrohet një reaksioni mbulues me grupet karboksile terminale në zinxhirët molekularë të PBAT, PLA dhe PGA për të gjeneruar një strukturë relativisht të qëndrueshme të aciluresë, duke penguar njëkohësisht hidrolizën dhe duke përmirësuar stabilitetin termik.

MDI i modifikuar me karbodiimid (i njohur edhe si MDI i lëngëzuar) është një nga produktet kryesore të modifikuara të diizocianatit të difenilmetanit (MDI). Prodhohet nga reaksioni i kondensimit të MDI nën veprimin e një katalizatori për të gjeneruar grupe karbodiimide. MDI i modifikuar me karbodiimid karakterizohet nga të qenit i lëngshëm në temperaturën e dhomës, i lehtë për t'u ruajtur dhe ka një afat të gjatë ruajtjeje. Në të njëjtën kohë, ai mund të përmirësojë ndjeshëm rezistencën ndaj hidrolizës së materialeve poliuretane.

Nëse doni të dini më shumë produkte kundër hidrolizës, mos ngurroni të...na kontaktoni.