1.Средства против хидролизепрвенствено имају за циљ да блокирају процес хидролизе полиестерских полимера.

У применама које користе полимере који садрже естарске везе, као што су PBT, PET, PLA и полиуретани (TPU, CPU), молекули воде лако нападају естарске или уретанске везе у молекуларном ланцу под условима високе температуре и влажности. То доводи до ломљења ланца и хидролизе, смањења молекулске тежине полимера и последично, кртости, пуцања и губитка перформанси. Агенси против хидролизе се користе за сузбијање овог процеса хидролизе. Агенси против хидролизе се углавном деле у две категорије: реактивне и физичке. Реактивни агенси против хидролизе елиминишу места иницијације или производе хидролизе путем хемијских реакција, представљајући главни и веома ефикасан метод. Физички агенси против хидролизе, с друге стране, блокирају или апсорбују влагу физичким деловањем.

Инхибитори физичке хидролизе не учествују у хемијским реакцијама, али спречавају продор влаге физичким путем. Репрезентативни типови укључују зеолите, калцијум оксид (CaO), дијатомејску земљу, силане и воскове. Зеолити и калцијум оксид, кроз своју порозну структуру или хемијске реакције, апсорбују и задржавају влагу коју полимер апсорбује током обраде и употребе, првенствено штитећи материјале од деградације услед трагова влаге пре обраде (као што су бризгање и екструзија), у суштини делујући као „десикантна“ својства. С друге стране, силани и воскови мигрирају на површину производа, формирајући хидрофобну баријеру, или продужавају пут продора влаге кроз слојевите пунила (као што је глина), првенствено штитећи површину материјала.

Реактивни инхибитори хидролизе могу реаговати са карбоксилним групама (-COOH) на крајевима полимерних ланаца или са карбоксилним групама насталим током хидролизе, прекидајући аутокаталитички процес хидролизе и тиме постижући фундаментални стабилизујући ефекат. То углавном укључује инхибиторе хидролизе карбодиимида, оксазолина, епоксида и азиридина.

2. Карбодиимид је најповољнији и широко коришћени реактивни инхибитор хидролизе.

Карбодиимиди су тренутно најшире коришћена и најефикаснија класа средстава против хидролизе. Они реагују са карбоксилним групама произведеним хидролизом полимера и формирају стабилну N-ацилуреју, чиме елиминишу катализатор за реакцију хидролизе и прекидају аутокаталитички циклус. Деривати оксазолина, још једна важна класа реактивних средстава против хидролизе, имају оксазолински прстен као своју реактивну функционалну групу. Оксазолински прстен може реаговати и са карбоксилним и са хидроксилним групама да би формирао естарске амиде или диестре, чиме стабилизује крајеве полимера. Полимери функционализовани епокси групама користе високу реактивност епокси група да би обезбедили стабилизацију. Епокси групе могу реаговати са карбоксилним, хидроксилним, па чак и амино групама, чиме блокирају ове реактивне групе.

Табела: Поређење уобичајених отпорника на реактивну хидролизу

Врсте средстава против хидролизе	карбодиимид	Полимери са епоксидним функционалним групама	Оксазолиниди
Основни механизам	Реагује са карбоксилним групама произведеним хидролизом да би генерисао стабилну N-ацилуреу, чиме прекида аутокаталитички циклус.	Његова епоксидна група може реаговати са различитим групама као што су карбоксилне, хидроксилне и амино групе.	Његов оксазолински прстен може реаговати са карбоксилним и хидроксилним групама.
Главне предности	●Изузетно висока отпорност на хидролизу, са најзначајнијим ефектом.	●Мултифункционалност: Комбинује функције продужавања ланца и поправке деградираних молекула.	● Бифункционална реакција, са широким спектром примене
	Додата количина је мала (0,5%-2,0%), са минималним утицајем на суштинска својства материјала.	●Може побољшати чврстоћу и вискозност растопљеног материјала	● Може се користити као компатибилизатор у одређеним системима.
	● Релативно добра безбедност	● Добра компатибилност са полимерима
Главни недостаци	● Релативно висока цена	●Као појединачно средство против хидролизе, његова ефикасност није толико специфична као код карбодиимида.	● Трошкови су обично најскупљи
	● Првенствено циља карбоксилне групе; не реагује директно са хидроксилним групама.	● Прекомерно додавање може довести до умрежавања или желирања.	● Недостаје му предност у ефикасности у општим применама
Типичне примене	● Полиестер: PBT, PET, PLA, PBAT	● Рециклажа пластике: Поправка rPET-а итд.	● Полиестер (PET, PBT)
	● Полиуретан: TPU, CPU (ђонови ципела, црева итд.)	● Полиамид (најлон)	●Полиамид
		● Полиестерски системи који захтевају истовремено згушњавање	● Полимерна легура (као компатибилизатор)

 

3. Карбодиимид блокира процес хидролизе реагујући са карбоксилним киселинама да би се формирале ацилуреа структуре.

Полиестерски полимери показују лошу стабилност на влагу. Под условима високе температуре и влажности, естарске везе у полимеру реагују са водом, што узрокује прекид дуголанчане структуре макромолекула и стварање терминалних карбоксилних група. Ове терминалне карбоксилне групе могу јонизовати H+ јоне, додатно катализујући реакцију хидролизе киселином, што на крају доводи до значајног смањења различитих својстава материјала и знатно скраћеног века трајања. Карбодиимидна једињења, која садрже карбодиимидне (N=C=N) функционалне групе, могу реаговати са карбоксилним групама насталим током хидролизе полимера и формирати стабилне ацилурејске структуре, истовремено смањујући концентрацију карбоксилних група и спречавајући даљу хидролизу. Они су међу најчешће коришћеним средствима против хидролизе која су тренутно доступна.

Карбодиимидни антихидролизни агенси су разноврсни и могу се грубо класификовати у мономерне и полимерне типове. Мономерна карбодиимидна једињења садрже само једну карбодиимидну функционалну групу и једињења су малих молекула. ​​Полимерна карбодиимидна једињења обично садрже две или више карбодиимидних функционалних група, имају релативно високу молекулску тежину и припадају типу дуголанчане полимерне структуре.

Мономерни карбодиимидсредства против хидролизесу јарко жуте до смеђе течности или кристали на собној температури. Растворљиви су у органским растварачима, али нерастворљиви у води, и имају предности као што су висока чистоћа, једноставна припрема и висока реактивност. 2,6-Диизопропилфенил)карбодиимид је најчешће коришћени комерцијално доступан мономерни карбодиимидни антихидролитични агенс.

 

Полимерни карбодиимиди су жути до смеђи прахови или вискозне течности на собној температури, са релативном молекулском масом генерално већом од 1000, док се релативна молекулска маса олигомера контролише на око 2000. Полимерни карбодиимиди се обично добијају реакцијом диизоцијанатних мономера, катализатора, растварача и средстава за завршно покривање на одговарајућим температурама. Прво, диизоцијанатни мономери пролазе кроз реакцију кондензације под катализатором да би се добио преполимер који садржи више карбодиимидних група и изоцијанатних крајњих група. Затим, изоцијанатне групе реагују са активним водоником из средства за завршно покривање да би се добили поликарбодиимиди. Типични поликарбодиимиди се добијају кондензацијом 2,4,6-триизопропилфенил-1,5-диизоцијаната и завршним покривањем са 2,6-диизопропилфенил моноизоцијанатом.

 

4. Типичне области примене карбодиимида

ПЕТ, као најчешћи полиестерски материјал, поседује одлична механичка својства, димензионалну стабилност, хемијску отпорност и оптичка својства, и широко се користи у пољопривреди, индустрији, грађевинарству, медицини и аутомобилској индустрији. ПЕТ се производи поликондензацијом ПТА и етилен гликола; естарске везе су веома подложне хидролитичкој деградацији, што доводи до смањења вискозности полимера и озбиљног погоршања перформанси. Хидролиза ПЕТ-а ограничава примену његових производа у условима високе температуре, влажности или на отвореном. Сродна истраживања су открила да укључивање мономерних средстава против хидролизе у ПЕТ мастербач за припрему узорака филма побољшава отпорност на топлоту, старење услед влажне топлоте и издужење при кидању филмских производа. Ароматични карбодиимид показује посебно добре хидролизичке перформансе.

Синтеза полиуретана користи широк спектар мономера, омогућава контролисане реакције и нуди предности као што су висока чврстоћа, отпорност на хабање, добра отпорност на температуру и лакоћа обраде. Широко се користи у лепковима, премазима, еластомерима, пенастим пластикама и синтетичким влакнима. Полиуретан полиестерског типа се припрема од олигомерних полиестер полиола, који садрже много естарских веза у својим молекуларним ланцима, што резултира слабом отпорношћу на хидролизу. Карбодиимидни агенси против хидролизе имају минималне негативне ефекте на синтезу полиуретана и могу се додати полиестер полиолу током процеса синтезе. Штавише, полимерни карбодиимиди припремљени изоцијанатном кондензацијом садрже -N=C=O крајње групе, што им омогућава да учествују у реакцији за припрему полиуретана отпорног на хидролизу. Поред тога, карбодиимиди се могу додати током мешања полиуретана. Сродне студије су показале да додавање карбодиимида може смањити почетну киселинску вредност полиестер полиола, инхибирати хидролизу полиестера и ефикасно побољшати отпорност ТПУ на хидролизу.

Биоразградиви полимери на бази полиестера, као што су PBAT, PLA и полигликолна киселина (PGA), поседују добру биокомпатибилност, биоразградивост, безбедност, нетоксичност и добра физичка и механичка својства, што показује велики потенцијал у медицинским уређајима, материјалима за паковање и пољопривреди. Међутим, сви ови биоразградиви материјали пате од лоше хидролитичке и термичке стабилности, лако се разграђују током обраде, складиштења и употребе, што доводи до деградације перформанси и немогућности да достигну очекивани век трајања. Карбодиимид може да прође кроз реакцију везивања са терминалним карбоксилним групама у молекуларним ланцима PBAT, PLA и PGA, стварајући релативно стабилну ацилурејску структуру, истовремено инхибирајући хидролизу и побољшавајући термичку стабилност.

Карбодиимидом модификовани MDI (такође познат као течни MDI) један је од главних модификованих производа дифенилметан диизоцијаната (MDI). Производи се реакцијом кондензације MDI под дејством катализатора, чиме се генеришу карбодиимидне групе. Карбодиимидом модификовани MDI карактерише се тиме што је течан на собној температури, лако се складишти и има дуг рок трајања. Истовремено, може значајно побољшати отпорност полиуретанских материјала на хидролизу.

Ако желите да сазнате више о производима против хидролизе, слободно...контактирајте нас.