Trong chuỗi bài chia sẻ kiến thức về các loại phụ gia phổ biến trong công nghiệp nhựa của pg nổ hũ đổi thưởng Chemicals, kỳ trước chúng tôi đã giới thiệu tới các bạn tác dụng và tầm quan trọng của Phụ gia tăng trơn tại đây, Phụ gia ổn định nhiệt tại đây. 

Trong bài tiếp theo này, chúng tôi tiếp tục cung cấp kiến thức về Phụ gia chống lão hóa. Hãy cùng chúng tôi tìm hiểu tác dụng để biết tại sao Phụ gia chống lão hóa lại là một trong những phụ gia vô cùng quan trọng trong quá trình sản xuất các sản phẩm nhựa.

• Tầm quan trọng của phụ gia chống lão hóa trong sản xuất nhựa

Trong suốt vòng đời của sản phẩm nhựa luôn có nguy cơ bị xuống cấp do nhiều yếu tố môi trường (như oxy, tia cực tím, nhiệt độ cao,…), sự xuống cấp này còn được gọi là lão hóa hoặc oxy hóa, được thể hiện rõ nhất qua hiện tượng nhựa bị phai màu, đổi màu hoặc nứt, vỡ. 

Do đó, để sản phẩm nhựa có thể được sử dụng trong thời gian dài lâu, giữ được độ bền và dẻo thì chúng ta cần sử dụng phụ gia chống oxy hóa, phụ gia này đóng vai trò không thể thiếu trong công nghiệp sản xuất nhựa để ngăn ngừa quá trình oxy hóa làm suy giảm các tính chất cơ học của nhựa nhằm duy trì tình trạng tối ưu, gia tăng hiệu quả và tuổi thọ của sản phẩm. 

• Phụ gia chống lão hóa hoạt động như thế nào

Trong sản xuất, các sản phẩm nhựa thông thường được tạo ra từ các phản ứng trùng hợp và trùng ngưng, tạo thành những hợp chất cao phân tử. Trong quá trình chịu tác động bởi các tác nhân: nhiệt độ, bức xạ ánh sáng, lực cơ học, nước, không khí, hóa chất… sẽ làm biến đổi cấu trúc nhựa, dẫn đến việc thay đổi trọng lượng phân tử của nhựa. Các quá trình biến đổi trên sẽ khiến các sản phẩm nhựa có xu hướng suy giảm tính năng cơ lý, đặc tính quang học và tính chất hóa học. Sau đó, khi các sản phẩm nhựa thành phẩm được đưa ra sử dụng, trong quá trình sử dụng cấu trúc hóa học của nhựa cũng bị ảnh hưởng bởi các tác nhân bên ngoài theo thời gian, cường độ sử dụng sản phẩm. Vì vậy, có thể nói quá trình lão hóa của nhựa xảy ra cả trong môi trường sản xuất lẫn khi đưa thành phẩm ra sử dụng. 

Thông thường nhựa được cung cấp dưới dạng hạt, bột. Qua quá trình gia công, nhựa biến đổi hình thái (chảy lỏng) dưới tác động của cơ năng và nhiệt năng do đó cấu trúc cao phân tử của nhựa bị tác động mạnh. Các chất phòng chống lão hóa được bổ sung vào hỗn hợp nhựa nhằm ngăn chặn quá trình thoái hóa diễn trong khi gia công. Chất ổn định gia công này ngăn cản các phản ứng tự oxy hóa trong nhựa, giúp vô hiệu hóa các gốc tự do (R*, ROO*,…) hình thành trong hỗn hợp. Việc vô hiệu hóa các gốc tự do nêu trên đã giúp ngăn chặn các phản ứng dây chuyền bất lợi trong nhựa vì vậy dẫn tới hạn chế biến đổi tính chất của nhựa.

Quá trình sản xuất nhựa khi bổ sung phụ gia chống lão hóa đồng nghĩa với việc vô hiệu hóa các phản ứng và các tác nhân thúc đẩy quá trình lão hóa bằng việc đưa oxy vào cấu trúc phân tử của polyme, sau đó làm ngắn các chuỗi polyme, quá trình oxy hóa sẽ bị cản trở, dẫn đến giảm trọng lượng phân tử và thay đổi vĩnh viễn bên trong sản phẩm nhựa, từ đó nâng cao tuổi thọ của sản phẩm…

• Phân loại phụ gia chống lão hóa

Trong ngành nhựa, quá trình oxy hóa xảy ra ở cả hai giai đoạn của một sản phẩm nhựa: đầu tiên là trong quá trình sản xuất và sau đó là trong suốt vòng đời của nó. Do đó, sử dụng phụ gia nhựa chống oxy hóa cũng cần tương ứng với cả hai giai đoạn trên. Phụ gia chống lão hóa thông thường được chia thành ba loại chính nhằm phục vụ các chức năng cụ thể.

3.1. Phụ gia chống lão hóa Sơ cấp: Loại này chủ yếu được sử dụng cho các sản phẩm cuối cùng trong vòng đời của chúng để bảo vệ chúng khỏi quá trình oxy hóa và các yếu tố môi trường có hại khác. Thông thường, các chất phụ gia nhựa chống oxi hóa thuộc nhóm này đều có gốc phenolic.

3.2. Phụ gia chống lão hóa Thứ cấp: Phụ gia nhựa chống oxy hóa thứ cấp đóng vai trò là chất ổn định gia công để bảo vệ polyme không bị phân hủy do oxy hóa trong quá trình sản xuất, đặc biệt khi nhựa trải qua nhiều phương pháp nhiệt (thổi màng, ép phun,…). Các hóa chất điển hình được sử dụng bao gồm phosphite hoặc thioesters.

3.3. Phụ gia chống lão hóa Kết hợp sơ cấp & thứ cấp: Các chất chống oxy hóa sơ cấp và thứ cấp không chỉ được sử dụng riêng biệt mà chúng còn được kết hợp với nhau để tối ưu hóa lợi ích thu được. Bằng cách này, các sản phẩm nhựa được bảo vệ cả trong bước gia công và trong suốt vòng đời của chúng. Điều đó có nghĩa là các nhà sản xuất nhựa có thể thu được nhiều lợi ích khi họ được có được thành phẩm chất lượng cao, trong khi người dùng cũng hài lòng với các sản phẩm có tuổi thọ cao hơn. Tùy theo đặc tính của thành phẩm và mục đích sử dụng mà các nhà sản xuất nhựa có thể lựa chọn loại phụ gia chống oxy hóa nhựa phù hợp. 

• Các phụ gia chống lão hóa thông dụng

Dựa vào bản chất, phụ gia chống lão hóa được chia thành 03 loại: 

4.1.  Phụ gia chống lão hóa gốc Phenolic (H_donor)

Hợp chất H-donor phản ứng với các gốc tự do peroxy (ROO*), và ngăn cản quá trình lấy các nguyên tố Hydro trên mạch phân tử nhựa, chuyển chúng thành các hyeroxide.

4.2.  Phụ gia chống lão hóa gốc Organophosphorus

Hợp chất Organophosphorus có tác dụng ngăn cản sự phân hủy của các hyeroxide (ROOH) thành gốc tự do hydroxy (RO*), nên giúp ngắt mạch của phản ứng dây chuyền.

4.3. Phụ gia chống lão hóa gốc  Lactone & Hydroxylamine (chất hấp thụ gốc tự do)

Các hợp chất Lactone và Hydroxylamine là những hợp chất có khả năng khóa các gốc tự do, chúng cũng là những chất phòng lão hiệu quả. Quá trình hấp thu các gốc tự do alkyl (R*) sẽ giúp ngăn chặn được chu trình trong chuổi phản ứng dây chuyền.

Các hợp chất này giúp giảm các phản ứng gây phân hủy nhựa trong quá trình gia công, ngăn chặn sự tồn tại của các gốc tự do sau quá trình gia công, hạn chế sản phẩm bị thoái hóa trong quá trình sử dụng. Do dó các chất phòng lão loại này thường sử dụng ở những công đoạn gia công cuối cùng.

• Phụ gia chống lão hóa có ứng dụng như thế nào

Phụ gia chống lão hóa đóng vai trò không thể thiếu trong việc nâng cao tính năng và kéo dài thời gian sử dụng của nhựa. Nhờ những ưu điểm vượt trội đó, phụ gia chống lão hóa được sử dụng đa dạng và phổ biến trong các sản phẩm nhựa, cụ thể là:

• Các vật dụng sử dụng ngoài trời như bạt, bàn ghế, ghế sân vận động, sản phẩm làm vườn, đường dây tải điện, hộp nối ngoài trời,…;
• Màng nông nghiệp (màng mùn, màng nhà kính,…) và lưới đánh cá;
• Các chi tiết ngoại thất ô tô (đặc biệt là bánh răng, lưới tản nhiệt, vỏ nhựa,…);
• Các loại bao bì, màng bọc.

Trên đây pg nổ hũ đổi thưởng Chemicals đã chia sẻ những kiến thức tổng quan về phụ gia chống lão hóa, một trong số những phụ gia phổ biến trong ngành công nghiệp sản xuất nhựa, chúng tôi hy vọng bài viết này sẽ giúp các bạn có được hiểu biết về các chất phụ gia nói trên đồng thời lựa chọn được chất phụ gia phù hợp trong sản xuất các sản phẩm nhựa. 

Chúng tôi luôn sẵn sàng cung cấp các loại hóa chất, phụ gia, trong đó có phụ gia ngành nhựa chất lượng cao, được nhập khẩu với đầy đủ chứng nhận chất lượng sản phẩm.