Antioxidantes
Páginas: 5 (1148 palabras)
Publicado: 16 de febrero de 2013
ANTIOXIDANTES
Todos Los materiales poliméricos, sintéticos o naturales, sufren reacciones de oxidación térmica que afectan su vida útil:
La oxidación puede manifestarse durante las siguientes etapas:
Fabricación
Almacenamiento
Uso
Los efectos de la oxidación varían de un polímero a otro. Así los polímeros muy insaturados son sensibles a l a oxidación. En un mismo tipo de polímeropueden existir diferencias debido a:
Cristalinidad
Estructura
Los residuos de catalizador
La oxidación se presenta por el fenómeno conocido como envejecimiento de la siguiente manera:
Cambio de color (especialmente amarillento). Común para los carbonatos, poliamidas y los estirénicos.
Apariencia superficial. Endurecimiento, manchas, grietas, pérdida de brillo.
Disminución en laspropiedades mecánicas. Resistencia al impacto, a la tensión y a la elongación, flexión.
Para retardar los efectos de la oxidación (degradación) térmica existen diferentes métodos de estabilización:
Modificación estructural. Por ejemplo mediante copolimerización con grupos de vinilo conteniendo antioxidantes
Reacción de grupos finales a un derivado estable. Procedimiento común para los poliacetales.
Adición de antioxidante. Es el método más común
La adición de pequeñas cantidades de antioxidantes es el método más comúnmente usado para estabilizar un polímero frente a una degradación térmica y/o de proceso.
El consumo de antioxidantes en termoplásticos sin tener en cuenta el PVC que requiere otro tipo de aditivos, se muestra en la Tabla 1. En la Tabla 2 puede verse como más de 80%de antioxidantes se consumieron en tres tipos de polímeros: polipropileno, polietileno y polímeros estirénicos.
Tabla 1. Consumo de antioxidantes en materiales termoplásticos
AÑO Europa Estados Unidos Japón Otros Total
Toneladas
1980 18300 17900 8100 11500 55800
1985 22100 19600 11000 1400 67300
1988 27000 23000 13000 16700 80100
Tabla 1. Distribución del consumo de antioxidantes en1988
Material Plástico Porcentaje (%)
Polipropileno 30
Polietileno 28
ABS 13
Poliestireno de impacto 12
Otros 17
MECANISMOS DE DEGRADACIÓN
La reacción de compuestos orgánicos con oxigeno molecular se llama, autoxidación, porque esta reacción a menudo ocurre automáticamente cuando un material orgánico es expuesto a la atmósfera.
Numerosas reacciones tienen lugar en la autoxidación:DE INICIACIÓN → Formación de radicales
PH → P^*+ H, P^*=radical alquilo
PH+O_2→ +P^*
Residuos catalíticos→ Radicales libres
Aunque la naturaleza de iniciación (1) y (3) no son conocidas en todos sus detalles se cree que los radicales primarios se forman por la acción del calor o combinación de calor y esfuerzos mecánicos.
Además los polímeros comerciales, contienen residuoscatalíticos y grupos funcionales tales como hidroperóxidos formados en la etapa de procesado que contribuyen a la formación de radicales
DE PROPAGACIÓN
P^*+O_2 → 〖POO〗^*
〖POO〗^*+ PH→POOH+P^*
Si en el polímero hay suficiente cantidad de oxígeno, la fijación de una molécula del mismo en un átomo de carbono (4) es una reacción muy rápida
Será entonces la reacción (5) la que determinará la velocidadde oxidación del polímero, que estará en función de la fuerza del enlace Carbono – Hidrógeno y de la estabilidad del radical alquilo P^* formado. Esto explica porque en el polietileno los átomos de hidrógeno secundario son más estables que los átomos de hidrógeno terciario en el polipropileno.
DE RAMIFICACIÓN
POOH→〖PO〗^* +^* OH
POOH+ PH→〖PO〗^*+ P^*+H_2 O
2POOH→ 〖PO〗^*+ 〖POO〗^*+H_2 O〖PO〗^*+ PH→POH+ P^*
〖OH〗^*+PH →H_2 O+P^*
Las reacciones de ramificación, que requieren alta energía de activación, provocan la descomposición de los hidroperóxidos. Estas reacciones que solo son importantes a partir de ciertas temperaturas (por encima de 100 – 120 ⁰C), son eficazmente catalizadas por varios iónes metálicos que pueden estar presentes en el polímero
Los metales más activos son...
Todos Los materiales poliméricos, sintéticos o naturales, sufren reacciones de oxidación térmica que afectan su vida útil:
La oxidación puede manifestarse durante las siguientes etapas:
Fabricación
Almacenamiento
Uso
Los efectos de la oxidación varían de un polímero a otro. Así los polímeros muy insaturados son sensibles a l a oxidación. En un mismo tipo de polímeropueden existir diferencias debido a:
Cristalinidad
Estructura
Los residuos de catalizador
La oxidación se presenta por el fenómeno conocido como envejecimiento de la siguiente manera:
Cambio de color (especialmente amarillento). Común para los carbonatos, poliamidas y los estirénicos.
Apariencia superficial. Endurecimiento, manchas, grietas, pérdida de brillo.
Disminución en laspropiedades mecánicas. Resistencia al impacto, a la tensión y a la elongación, flexión.
Para retardar los efectos de la oxidación (degradación) térmica existen diferentes métodos de estabilización:
Modificación estructural. Por ejemplo mediante copolimerización con grupos de vinilo conteniendo antioxidantes
Reacción de grupos finales a un derivado estable. Procedimiento común para los poliacetales.
Adición de antioxidante. Es el método más común
La adición de pequeñas cantidades de antioxidantes es el método más comúnmente usado para estabilizar un polímero frente a una degradación térmica y/o de proceso.
El consumo de antioxidantes en termoplásticos sin tener en cuenta el PVC que requiere otro tipo de aditivos, se muestra en la Tabla 1. En la Tabla 2 puede verse como más de 80%de antioxidantes se consumieron en tres tipos de polímeros: polipropileno, polietileno y polímeros estirénicos.
Tabla 1. Consumo de antioxidantes en materiales termoplásticos
AÑO Europa Estados Unidos Japón Otros Total
Toneladas
1980 18300 17900 8100 11500 55800
1985 22100 19600 11000 1400 67300
1988 27000 23000 13000 16700 80100
Tabla 1. Distribución del consumo de antioxidantes en1988
Material Plástico Porcentaje (%)
Polipropileno 30
Polietileno 28
ABS 13
Poliestireno de impacto 12
Otros 17
MECANISMOS DE DEGRADACIÓN
La reacción de compuestos orgánicos con oxigeno molecular se llama, autoxidación, porque esta reacción a menudo ocurre automáticamente cuando un material orgánico es expuesto a la atmósfera.
Numerosas reacciones tienen lugar en la autoxidación:DE INICIACIÓN → Formación de radicales
PH → P^*+ H, P^*=radical alquilo
PH+O_2→ +P^*
Residuos catalíticos→ Radicales libres
Aunque la naturaleza de iniciación (1) y (3) no son conocidas en todos sus detalles se cree que los radicales primarios se forman por la acción del calor o combinación de calor y esfuerzos mecánicos.
Además los polímeros comerciales, contienen residuoscatalíticos y grupos funcionales tales como hidroperóxidos formados en la etapa de procesado que contribuyen a la formación de radicales
DE PROPAGACIÓN
P^*+O_2 → 〖POO〗^*
〖POO〗^*+ PH→POOH+P^*
Si en el polímero hay suficiente cantidad de oxígeno, la fijación de una molécula del mismo en un átomo de carbono (4) es una reacción muy rápida
Será entonces la reacción (5) la que determinará la velocidadde oxidación del polímero, que estará en función de la fuerza del enlace Carbono – Hidrógeno y de la estabilidad del radical alquilo P^* formado. Esto explica porque en el polietileno los átomos de hidrógeno secundario son más estables que los átomos de hidrógeno terciario en el polipropileno.
DE RAMIFICACIÓN
POOH→〖PO〗^* +^* OH
POOH+ PH→〖PO〗^*+ P^*+H_2 O
2POOH→ 〖PO〗^*+ 〖POO〗^*+H_2 O〖PO〗^*+ PH→POH+ P^*
〖OH〗^*+PH →H_2 O+P^*
Las reacciones de ramificación, que requieren alta energía de activación, provocan la descomposición de los hidroperóxidos. Estas reacciones que solo son importantes a partir de ciertas temperaturas (por encima de 100 – 120 ⁰C), son eficazmente catalizadas por varios iónes metálicos que pueden estar presentes en el polímero
Los metales más activos son...
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