phụ gia chống oxy hóa trong công nghệ polymer

BÁO CÁO TIỂU LUẬN
PHỤ GIA TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
KHOA HOÁ
Chuyên ngành: Công Nghệ Vật Liệu Polymer
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: TS. LÊ MINH ĐỨC
SINH VIÊN THỰC HIỆN: LÊ VIẾT VIỆT NHÂN
HUỲNH TẤN LUÂN
LỚP: 12H
4
LT
ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VỀ CHẤT CHỐNG OXY HOÁ
1
NỘI DUNG

MỞ ĐẦU

QUÁ TRÌNH OXY HÓA POLYMER

CƠ CHẾ CHỐNG OXY HÓA

CÁC LOẠI PHỤ GIA CHỐNG OXY HÓA
2
2
•
Tất cả vật liệu polymer (thiên nhiên hay tổng hợp) đều có
phản ứng với oxy.
•
Các phản ứng oxy hóa xảy ra do nhiều tác nhân khác nhau,
còn được gọi là hiện tượng lão hóa.

GIỚI THIỆU
3
GIỚI THIỆU
SẢN XUẤT
BẢO QUẢN
SỬ DỤNG
GIA CÔNG
SỰ OXY HÓA POLYMER
GIẢM TÍNH CHẤT VẬT LIỆU,
GIẢM KHẢ NĂNG SỬ DỤNG
4
Polymer có bản chất khác nhau thì khả năng bị
oxy hoá hay kháng oxy hóa cũng khác nhau.
Hầu hết các polymer tổng hợp đều sử dụng
phụ gia chống oxy hóa.
QUÁ TRÌNH OXY HÓA POLYMER
5
6

Dấu hiệu của sự oxy hóa polymer
QUÁ TRÌNH OXY HÓA POLYMER
6
7
CƠ CHẾ QUÁ TRÌNH OXY HÓA
•
Xảy ra chủ yếu theo cơ chế gốc
7
CƠ CHẾ QUÁ TRÌNH OXY HÓA
8
•

Cơ chế phân hủy do nhiệt của nhựa PET
CƠ CHẾ QUÁ TRÌNH OXY HÓA
9
CƠ CHẾ CHỐNG OXY HÓA
Chống gây đứt mạch
CHỐNG OXY HÓA
Ngăn ngừa tác nhân
Oxy hoá
Hỗ trợ lẫn nhau của
các chất chống Oxy hoá
10
1. Cơ chế chống gây đứt mạch
CƠ CHẾ CHỐNG OXY HÓA
11
Theo cơ chế tác dụng
Theo cơ chế tác dụng
CƠ CHẾ CHỐNG OXY HÓA
LO I 1Ạ
•
Ngăn cản gốc tự
do hydroperoxy
lấy hydro của
mạch polymer.
LO I 2Ạ
•
Ngăn cản sự phân
hủy của
hydroperoxide
12
LO I 3Ạ

•
Hấp thụ gốc tự do
CƠ CHẾ CHỐNG OXY HÓA
LOẠI 1
•
Sử dụng chủ yếu nhóm phenolic
•
Nhường hydro linh động cho các gốc này
13
ROO* + Ar-OH → ROOH + Ar-O*
ROO* + Ar-O* → nonradical
•
Hợp chất phenolic 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol (BHT)
14
CƠ CHẾ CHỐNG OXY HÓA
15
CƠ CHẾ CHỐNG OXY HÓA
LOẠI 2
•
Thường sử dụng hợp chất
phosphite hữu cơ và
thioester.
•
Tham gia vào các bước tự
oxy hóa
•
Tạo sản phẩm dạng bền,
không phải gốc tự do.
15
Ngắt mạch phản ứng dây chuyền

16
CƠ CHẾ CHỐNG OXY HÓA
LOẠI 3
•
Theo cơ chế hấp thụ gốc tự do
•
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.
16
Do dó các chất chống oxy hóa loại này thường
sử dụng ở các công đoạn gia công cuối cùng.
•
Chất chống oxy hóa ngăn ngừa phá hủy hydroperoxide mà không tạo gốc tự
do trung gian. Do đó, chúng ngăn chặn phân nhánh mạch.
•
Các axit chứa lưu huỳnh là chất phân hủy hydroperoxide.
CƠ CHẾ CHỐNG OXY HÓA
2. Cơ chế chống oxy hóa ngăn ngừa
17
Kết hợp cơ chế chống oxy hóa bậc 1 và bậc 2 để nâng cao khả
năng chống oxy hóa, cải thiện chất lượng sản phẩm.
CƠ CHẾ CHỐNG OXY HÓA

Nhược điểm của 2 cơ chế chống oxy hóa trên

•
Hình thành các sản phẩm mang màu hoặc giảm màu sản phẩm.
•
Hạn chế phạm vi sử dụng, chỉ sử dụng trong hệ pigment hay hệ chất độn
carbon đen (cao su).
•
Phenolic ít gây mất màu sản phẩm nhưng hoạt tính thấp hơn các amine
3. Cơ chế chống oxy hóa kết hợp
18
CƠ CHẾ CHỐNG OXY HÓA
3. Cơ chế chống oxy hóa kết hợp
•
Các phản ứng ổn định chủ yếu là đưa hydro vào gốc phenoxy.
•
Khi kết hợp với nhau, gốc peroxy thứ nhất phản ứng với chất chống oxy hóa
và tách 1 hydro, gốc peroxy thứ 2 tấn công vào nhóm hydroxy của chất
chống oxy hóa.
•
Phản ứng kết thúc mạch kéo theo sự mất cân bằng của 2 gốc phenoxy
được gắn trên phân tử chất chống oxy hóa để tạo quinone methide và
phenol gây cản trở không gian.

Các loại phụ gia
1. Dẫn xuất amine
-
hoạt tính rất cao
-
Kháng được nhiều tác nhân gây lão hóa.
-
Làm đen sản phẩm.

-
Gồm có 2 họ:
+ Paraphenylene diamine: rất hữu hiệu kháng các tác nhân lão hoá khác nhau
trong đó có ozone.
+ Các amine và dẫn xuất của chúng: kháng oxy hoá nhiệt nhưng không kháng
ozone, tiêu biểu là: phenyl-β-naphtyl-amine (phòng lão D), aldol-β-
naphtylamine (phòng lão A).
PHỤ GIA CHỐNG OXY HÓA
20
phenyl-β- naphthylamine
PHỤ GIA CHỐNG OXY HÓA
21
N-phenyl-N-1,3-dimethylbutyl-p-phenylenediamine
2. Dẫn xuất phenol
-
Kém hoạt động hơn amine
-
Ít làm biến màu sản phẩm, thích hợp cho các sản phẩm tiếp xúc với thực phẩm.
-
Gồm 3 loại:
+ Monophenol: khả năng chống oxy hoá trung bình, tiêu biểu: 2-6-di-tert-butyl-4-
methyl phenol.(AO-1)
+ Bisphenol: khả năng hoạt động lớn hơn monophenol, ít bay hơi hơn, nhưng làm
đen sản phẩm, tiêu biểu: 2,2’-methylene bis(4-methyl-6-di – tert-butyl phenol) (AO-
18)
+ Phosphite: có tác dụng tốt trên cao su sống, được thêm vào cao su tổng hợp sau
giai đoạn polymer hoá, tiêu biểu nhất: tri(nonylphenyl) phosphite (P-3)
PHỤ GIA CHỐNG OXY HÓA
22


Bis phenol

Phosphite
PHỤ GIA CHỐNG OXY HÓA
23

Một số yêu cầu kỹ thuật
1. Tính ổn định màu
-
Chất chống oxy hóa không nên có màu và phải ít làm thay đổi màu
polymer.
-
Do hiệu ứng giảm màu mạnh, các amine thơm chỉ dùng cho các elastomer
chứa C đen.
-
Các phenol cản trở không gian ít làm thay đổi màu của polymer so với
amin thơm nhưng bản thân nó có màu vàng.
PHỤ GIA CHỐNG OXY HÓA
24
2. Khả năng ổn định nhiệt
-
Các chất ổn định không được phân hủy trong các quá trình xử lý nhiệt
khác nhau của polymer.
-
Hầu hết các chất chống oxy hóa thương mại vẫn thỏa mãn yêu cầu
này khi ở nhiệt độ 300
o
C hay cao hơn nhưng có thể chỉ trong thời gian
ngắn
PHỤ GIA CHỐNG OXY HÓA

25