1.Mga ahente na panlaban sa hydrolysispangunahing naglalayong harangan ang proseso ng hydrolysis ng mga polyester polymer.

Sa mga aplikasyon na gumagamit ng mga polymer na naglalaman ng mga ester bond, tulad ng PBT, PET, PLA, at polyurethane (TPU, CPU), ang mga molekula ng tubig ay madaling umaatake sa mga ester o urethane bond sa molecular chain sa ilalim ng mataas na temperatura at halumigmig na kondisyon. Ito ay humahantong sa pagkabasag ng chain at hydrolysis, pagbaba ng polymer molecular weight, at dahil dito, pagkalutong, pagbibitak, at pagkawala ng performance. Ginagamit ang mga anti-hydrolysis agent upang kontrahin ang prosesong ito ng hydrolysis. Ang mga anti-hydrolysis agent ay pangunahing nahahati sa dalawang kategorya: reactive at physical. Ang mga reactive anti-hydrolysis agent ay nag-aalis ng mga initiation site o produkto ng hydrolysis sa pamamagitan ng mga kemikal na reaksyon, na kumakatawan sa mainstream at lubos na mahusay na pamamaraan. Sa kabilang banda, ang mga pisikal na anti-hydrolysis agent ay humaharang o sumisipsip ng moisture sa pamamagitan ng pisikal na aksyon.

Ang mga pisikal na hydrolysis inhibitor ay hindi nakikilahok sa mga reaksiyong kemikal ngunit pinipigilan ang pagtagos ng kahalumigmigan sa pamamagitan ng pisikal na paraan. Kabilang sa mga kinatawan na uri ang mga zeolite, calcium oxide (CaO), diatomaceous earth, silane, at wax. Ang mga zeolite at calcium oxide, sa pamamagitan ng kanilang porous na istraktura o mga reaksiyong kemikal, ay sumisipsip at nagkukulong ng kahalumigmigan na hinihigop ng polimer habang pinoproseso at ginagamit, pangunahing pinoprotektahan ang mga materyales mula sa pagkasira dahil sa kaunting dami ng kahalumigmigan bago ang pagproseso (tulad ng injection molding at extrusion), na mahalagang gumaganap bilang mga katangiang "desiccant". Sa kabilang banda, ang mga silane at wax ay lumilipat sa ibabaw ng produkto, na bumubuo ng isang hydrophobic barrier, o nagpapalawak sa landas ng pagtagos ng kahalumigmigan sa pamamagitan ng mga layered filler (tulad ng clay), pangunahing pinoprotektahan ang ibabaw ng materyal.

Ang mga reactive hydrolysis inhibitor ay maaaring mag-react sa mga carboxyl group (-COOH) sa mga dulo ng polymer chain o sa mga carboxyl group na nabuo sa panahon ng hydrolysis, na pumipigil sa autocatalytic na proseso ng hydrolysis at sa gayon ay nakakamit ang isang pangunahing epekto ng pag-stabilize. Kabilang dito ang mga carbodiimide, oxazoline, epoxy, at aziridine hydrolysis inhibitor.

2. Ang Carbodiimide ang pinakapakinabangan at malawakang ginagamit na reactive hydrolysis inhibitor.

Ang mga carbodiimide sa kasalukuyan ang pinakamalawak na ginagamit at epektibong uri ng mga anti-hydrolysis agent. Tumutugon ang mga ito sa mga carboxyl group na ginawa ng polymer hydrolysis upang bumuo ng matatag na N-acylurea, sa gayon ay inaalis ang katalista para sa reaksyon ng hydrolysis at nakakaantala sa autocatalytic cycle. Ang mga oxazoline derivatives, isa pang mahalagang uri ng reactive anti-hydrolysis agent, ay may oxazoline ring bilang kanilang reactive functional group. Ang oxazoline ring ay maaaring tumutugon sa parehong carboxyl at hydroxyl group upang bumuo ng mga ester amide o diester, sa gayon ay pinapatatag ang mga dulo ng polymer. Ginagamit ng mga epoxy-functionalized polymer ang mataas na reactivity ng mga epoxy group upang magbigay ng stabilization. Ang mga epoxy group ay maaaring tumutugon sa carboxyl, hydroxyl, at maging sa mga amino group, sa gayon ay tinatakpan ang mga reactive group na ito.

Talahanayan: Paghahambing ng mga Karaniwang Lumalaban sa Reaktibong Hydrolysis

Mga uri ng ahente na anti-hydrolysis	karbodiimide	Mga polimer ng epoxy functional group	Mga Oxazolinide
Pangunahing Mekanismo	Ito ay tumutugon sa mga carboxyl group na nalilikha ng hydrolysis upang makabuo ng matatag na N-acylurea, kaya napuputol ang autocatalytic cycle.	Ang epoxy group nito ay maaaring tumugon sa iba't ibang grupo tulad ng carboxyl, hydroxyl, at amino groups.	Ang singsing na oxazoline nito ay maaaring tumugon sa mga carboxyl at hydroxyl group.
Pangunahing mga bentahe	●Napakataas na resistensya sa hydrolysis, na may pinakamalaking epekto.	●Multifunctionality: Pinagsasama nito ang mga tungkulin ng pagpapahaba ng kadena at pagkukumpuni ng mga sirang molekula.	● Reaksyong bifunctional, na may malawak na hanay ng mga aplikasyon
	Maliit lamang ang dami ng idinagdag (0.5%-2.0%), na may kaunting epekto lamang sa mga likas na katangian ng materyal.	●Maaaring mapabuti ang lakas at lagkit ng pagkatunaw	● Maaaring gamitin bilang isang compatibilizer sa ilang partikular na sistema.
	● Medyo mahusay na kaligtasan	● Magandang pagkakatugma sa mga polimer
Pangunahing mga disbentaha	● Medyo mataas na gastos	●Bilang nag-iisang ahente na panlaban sa hydrolysis, ang kahusayan nito ay hindi kasing-espesipiko ng sa carbodiimide.	● Karaniwang pinakamahal ang mga gastos
	● Pangunahing tinatarget ang mga carboxyl group; hindi direktang tumutugon sa mga hydroxyl group.	● Ang labis na pagdaragdag ay maaaring humantong sa cross-linking o gelation.	● Kulang sa kahusayan sa mga pangkalahatang aplikasyon
Karaniwang mga aplikasyon	● Polyester: PBT, PET, PLA, PBAT	● Pag-recycle ng plastik: Pagkukumpuni ng rPET, atbp.	● Polyester (PET, PBT)
	● Polyurethane: TPU, CPU (mga talampakan ng sapatos, mga hose, atbp.)	● Polyamide (Naylon)	●Polyamide
		● Mga sistemang polyester na nangangailangan ng sabay-sabay na pagpapalapot	● Haluang metal na polimer (bilang isang compatibilizer)

 

3. Hinaharangan ng Carbodiimide ang proseso ng hydrolysis sa pamamagitan ng pagtugon sa mga carboxylic acid upang bumuo ng mga istrukturang acylurea.

Ang mga polymer na polyester ay nagpapakita ng mahinang katatagan ng kahalumigmigan. Sa ilalim ng mataas na temperatura at mga kondisyon ng halumigmig, ang mga ester bond sa polymer ay tumutugon sa tubig, na nagiging sanhi ng pagkasira ng long-chain na istraktura ng macromolecule at pagbuo ng mga terminal carboxyl group. Ang mga terminal carboxyl group na ito ay maaaring mag-ionize ng mga H+ ion, na lalong nagpapabilis sa reaksyon ng hydrolysis gamit ang acid, na sa huli ay humahantong sa isang makabuluhang pagbawas sa iba't ibang katangian ng materyal at isang lubhang pinaikling buhay ng serbisyo. Ang mga compound na Carbodiimide, na naglalaman ng mga functional group na Carbodiimide (N=C=N), ay maaaring tumutugon sa mga carboxyl group na nabuo sa panahon ng polymer hydrolysis upang bumuo ng mga matatag na istruktura ng acylurea, na sabay na binabawasan ang konsentrasyon ng carboxyl group at pinipigilan ang karagdagang hydrolysis. Kabilang sila sa mga pinakakaraniwang ginagamit na anti-hydrolysis agent na kasalukuyang magagamit.

Ang mga ahente ng antihydrolysis ng Carbodiimide ay magkakaiba at maaaring malawak na uriin sa mga uring monomeric at polymeric. Ang mga monomeric carbodiimide compound ay naglalaman lamang ng isang functional group na carbodiimide at mga compound na maliliit na molekula. Ang mga polymeric carbodiimide compound ay karaniwang naglalaman ng dalawa o higit pang mga functional group na carbodiimide, may medyo mataas na molecular weight, at kabilang sa uri ng istrukturang long-chain polymer.

Monomerikong karbodiimidemga ahente ng antihydrolysisay matingkad na dilaw hanggang kayumangging mga likido o kristal sa temperatura ng silid. Natutunaw ang mga ito sa mga organikong solvent ngunit hindi natutunaw sa tubig, at may mga bentahe tulad ng mataas na kadalisayan, simpleng paghahanda, at mataas na reaktibiti. Ang 2,6-Diisopropylphenyl)carbodiimide ay ang pinakakaraniwang ginagamit na komersyal na makukuhang monomeric carbodiimide antihydrolysis agent.

 

Ang mga polymeric carbodiimide ay mga pulbos o malapot na likido na kulay dilaw hanggang kayumanggi sa temperatura ng silid, na may relatibong molekular na masa na karaniwang higit sa 1000, habang ang relatibong molekular na masa ng mga oligomer ay kinokontrol sa humigit-kumulang 2000. Ang mga polymeric carbodiimide ay karaniwang nakukuha sa pamamagitan ng pag-react ng mga diisocyanate monomer, catalyst, solvent, at end-capping agent sa angkop na temperatura. Una, ang mga diisocyanate monomer ay sumasailalim sa isang condensation reaction sa ilalim ng isang catalyst upang makakuha ng isang prepolymer na naglalaman ng maraming carbodiimide group at isocyanate end group. Pagkatapos, ang mga isocyanate group ay tumutugon sa aktibong hydrogen mula sa end-capping agent upang makakuha ng mga polycarbodiimide. Ang karaniwang mga polycarbodiimide ay nakukuha sa pamamagitan ng pag-condense ng 2,4,6-triisopropylphenyl-1,5-diisocyanate at end-capping gamit ang 2,6-diisopropylphenyl monoisocyanate.

 

4. Karaniwang mga lugar ng aplikasyon ng carbodiimide

Ang PET, bilang pinakakaraniwang materyal na polyester, ay nagtataglay ng mahusay na mga mekanikal na katangian, dimensional stability, chemical resistance, at optical properties, at malawakang ginagamit sa agrikultura, industriya, konstruksyon, medikal, at mga larangan ng automotive. Ang PET ay nalilikha sa pamamagitan ng polycondensation ng PTA at ethylene glycol; ang mga ester bond ay lubhang madaling kapitan ng hydrolytic degradation, na humahantong sa pagbaba ng polymer viscosity at matinding pagkasira ng performance. Nililimitahan ng PET hydrolysis ang aplikasyon ng mga downstream na produkto nito sa mga kapaligirang may mataas na temperatura, mahalumigmig, o panlabas na kapaligiran. Natuklasan ng kaugnay na pananaliksik na ang pagsasama ng mga monomeric anti-hydrolysis agent sa PET masterbatch upang ihanda ang mga sample ng film ay nagpapabuti sa heat resistance, damp heat aging, at elongation at break ng mga produkto ng film. Ang aromatic carbodiimide ay nagpapakita ng partikular na mahusay na hydrolysis performance.

Ang polyurethane synthesis ay gumagamit ng iba't ibang uri ng monomer, nagbibigay-daan para sa mga kontroladong reaksyon, at nag-aalok ng mga bentahe tulad ng mataas na lakas, resistensya sa abrasion, mahusay na resistensya sa temperatura, at kadalian sa pagproseso. Malawakang ginagamit ito sa mga adhesive, coating, elastomer, foamed plastic, at synthetic fibers. Ang polyester-type polyurethane ay inihahanda mula sa oligomeric polyester polyols, na naglalaman ng maraming ester bond sa kanilang mga molecular chain, na nagreresulta sa mahinang resistensya sa hydrolysis. Ang mga carbodiimide anti-hydrolysis agent ay may kaunting masamang epekto sa polyurethane synthesis at maaaring idagdag sa polyester polyol sa panahon ng proseso ng synthesis. Bukod pa rito, ang polymeric carbodiimides na inihanda sa pamamagitan ng isocyanate condensation ay naglalaman ng -N=C=O end groups, na nagbibigay-daan sa kanila na lumahok sa reaksyon upang maghanda ng hydrolysis-resistant polyurethane. Bukod pa rito, ang mga carbodiimides ay maaaring idagdag sa panahon ng paghahalo ng polyurethane. Ipinakita ng mga kaugnay na pag-aaral na ang pagdaragdag ng mga carbodiimides ay maaaring magpababa sa paunang acid value ng polyester polyol, pumipigil sa polyester hydrolysis, at epektibong mapabuti ang resistensya sa hydrolysis ng TPU.

Ang mga biodegradable polymer na nakabatay sa polyester tulad ng PBAT, PLA, at polyglycolic acid (PGA) ay nagtataglay ng mahusay na biocompatibility, biodegradability, kaligtasan, hindi nakakalason, at mahusay na pisikal at mekanikal na katangian, na nagpapakita ng malaking pangako sa mga medikal na aparato, mga materyales sa packaging, at agrikultura. Gayunpaman, ang mga biodegradable na materyales na ito ay pawang dumaranas ng mahinang hydrolytic at thermal stability, na madaling masira habang pinoproseso, iniimbak, at ginagamit, na humahantong sa pagkasira ng pagganap at hindi naabot ang kanilang inaasahang habang-buhay. Ang Carbodiimide ay maaaring sumailalim sa isang capping reaction kasama ang mga terminal carboxyl group sa mga molecular chain ng PBAT, PLA, at PGA upang makabuo ng isang medyo matatag na istruktura ng acylurea, na sabay na pumipigil sa hydrolysis at nagpapabuti sa thermal stability.

Ang Carbodiimide-modified MDI (kilala rin bilang liquefied MDI) ay isa sa mga pangunahing binagong produkto ng diphenylmethane diisocyanate (MDI). Ito ay nalilikha sa pamamagitan ng condensation reaction ng MDI sa ilalim ng aksyon ng isang catalyst upang makabuo ng mga carbodiimide group. Ang Carbodiimide-modified MDI ay nailalarawan sa pagiging likido sa temperatura ng silid, madaling iimbak, at pagkakaroon ng mahabang shelf life. Kasabay nito, maaari nitong makabuluhang mapabuti ang hydrolysis resistance ng mga materyales na polyurethane.

Kung gusto mong malaman ang higit pang mga produktong anti-hydrolysis agent, huwag mag-atubiling pumunta samakipag-ugnayan sa amin.