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09 Ott 2020
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9 ottobre 2020 Longchang Chemical

La plastica è uno dei materiali più utilizzati nella vita quotidiana. È molto amata dai consumatori per i suoi vantaggi di forma semplice, prezzo basso, resistenza ai solventi, resistenza alla corrosione e leggerezza. Tuttavia, le proprietà intrinseche dei materiali polimerici non sono in grado di soddisfare le esigenze dei vari scenari di utilizzo. Pertanto, nel processo di produzione, si aggiungono diversi additivi alla plastica per migliorarne le prestazioni.

I composti di piccole molecole presenti nelle materie plastiche si presentano principalmente in due modi:

1. Per i materiali polimerici ottenuti mediante polimerizzazione per addizione o per condensazione di monomeri, gli iniziatori vengono solitamente aggiunti durante il processo di polimerizzazione e, dopo la polimerizzazione, possono rimanere tracce di iniziatori, monomeri e altri piccoli composti molecolari nei materiali;

2. Additivi aggiunti per soddisfare determinate proprietà della plastica durante lo stampaggio, come plastificanti, antiossidanti, ritardanti di fiamma, stabilizzatori della luce, cariche inorganiche e altri piccoli composti molecolari. Con l'aumentare del tempo di utilizzo, alcune tracce di piccole molecole migrano nella plastica o addirittura fuoriescono dalla plastica, causando un calo delle prestazioni del prodotto plastico. Questa situazione è più probabile che si verifichi in condizioni di riscaldamento, microonde, alta pressione e altri ambienti.

Sotto l'azione delle microonde, la catena polimerica viene messa in vibrazione dall'azione del campo elettromagnetico alternato, che provoca la dissoluzione di questi piccoli composti molecolari e la loro migrazione negli alimenti, nell'aria e nelle linee di produzione. Quando la migrazione raggiunge una certa percentuale, può influire sulle prestazioni della plastica. causando situazioni pericolose.

Attualmente, la Cina ha poche ricerche sulla struttura e sul meccanismo di migrazione dei composti che svolgono un ruolo importante nel processo di migrazione. Negli ultimi anni, i ricercatori hanno studiato quattro composti di piccole molecole comuni nelle materie plastiche (idrossitoluene butilato, antiossidante 168.), Stabilizzatore leggero 770, Dibutyl phthalate). ) Sono state confrontate le regole di migrazione di 5 tipi di materiali di imballaggio in plastica (polietilene PE, polipropilene PP, polistirene PS, polimetilmetacrilato PMMA e polietilene tereftalato). Va notato che per simulare condizioni estreme e facilitare i test, il lavoro di ricerca ha aggiunto composti di piccole molecole a cinque materiali di imballaggio in plastica a un contenuto di 1,00%, che superava di gran lunga i rapporti di concentrazione comunemente utilizzati di questi composti, per cui i risultati misurati sono generalmente troppo grandi e vengono utilizzati solo come riferimento di tendenza e non spiegano l'effettiva trasudazione.

Il primo è un confronto della migrazione approssimativa di diverse piccole molecole in diversi materiali di imballaggio. La figura seguente mostra i risultati della mobilità ottenuti con un riscaldamento a 500 W di potenza a microonde per 5 minuti. Si nota chiaramente che le quattro sostanze migrano nel PS e nel PMMA. La velocità è maggiore rispetto alla mobilità in PE, PP e PET.

Questo perché le catene principali di PE, PP e PET hanno una buona simmetria e strutture relativamente regolari, che sono polimeri cristallini; mentre il PS ha un anello benzenico con maggiori ostacoli sterici nella sua catena laterale e il PMMA ha un gruppo estere più polare nella sua catena laterale. Appartiene al polimero amorfo nel suo complesso, ma le regioni cristalline e amorfe esistono contemporaneamente nel polimero. Anche i composti a piccole molecole sono distribuiti nelle regioni cristalline e amorfe del materiale quando si formano. I segmenti di catena della regione amorfa dei cristalli vibrano in modo casuale sotto l'azione del campo elettromagnetico alternato, favorendo la migrazione dei piccoli composti molecolari dal polimero.

Si può anche constatare che il tasso di migrazione dell'antiossidante 168 e stabilizzatore di luce 770 in tutte le plastiche è inferiore a quello delle altre due piccole molecole e la velocità di migrazione dell'HALS 770 in PE e PP è solo di circa 10%.

Al tempo di riscaldamento di 5 minuti, le curve di mobilità di diverse potenze di uscita delle microonde per le quattro sostanze sono mostrate nella figura seguente. I diagrammi ABCD mostrano che il BHT, l'antiossidante 168, l'HALS 770 e il DBP si trovano in 5 materiali a diverse potenze di microonde. Curva di migrazione. Ovviamente, all'aumentare della potenza di uscita di Weibo, la mobilità dei vari materiali e la potenza di uscita sono sostanzialmente lineari.

Questo perché, a parità di tempo di riscaldamento, la potenza di uscita delle microonde è forte, le piccole molecole si muovono più violentemente nel polimero, il che accelera anche il movimento dei segmenti di polimero nella regione amorfa, accelerando così la migrazione delle piccole molecole nella plastica. Allo stesso modo, indipendentemente dalla potenza delle microonde, la mobilità dei quattro materiali è coerente con le conclusioni della fase precedente, indicando che non esiste altra forma di interazione tra i materiali se non il movimento termico.

Infine, i ricercatori hanno studiato l'effetto del tempo di azione delle microonde sulla migrazione di sostanze chimiche negli imballaggi in plastica. La potenza di uscita delle microonde era di 300 W. I risultati sono mostrati nella figura seguente. Dalla figura si evince che, a parità di potenza di uscita delle microonde, quando le quattro sostanze migrano in ogni materiale, la mobilità è piccola all'inizio, aumenta linearmente e accelera dopo 2 minuti, raggiungendo il valore massimo in circa 6-7 minuti. Dopo aver raggiunto l'equilibrio e sostanzialmente invariato.

Questo perché la migrazione del materiale è un processo di diffusione e la forza motrice continua della diffusione è la differenza di potenziale chimico tra il materiale di imballaggio e l'alimento. Quando il potenziale chimico tra le due fasi è uguale, si raggiunge l'equilibrio. Per l'antiossidante 168 e l'HALS 770, la concentrazione finale di equilibrio dell'essudazione è di soli 25% anche nel PS, vale a dire che il contenuto di additivo rimanente è di 0,75%, che supera comunque l'uso dell'additivo nella maggior parte dei casi.

Pertanto, anche in condizioni di forti microonde a lungo termine, questi due composti di piccole molecole possono mantenere una concentrazione efficace, che favorisce l'uso continuo di dispositivi in plastica in condizioni estreme.

Nel complesso, questo esperimento ha studiato i quattro tipi di migrazioni contenenti diversi gruppi funzionali e polarità di BHT, antiossidante 168, stabilizzatore della luce HALS 770 e DBP in diverse condizioni di potenza di riscaldamento a microonde in PE, PP, PS, PMMA e PET. Tipo di mobilità all'interno del film plastico.

I risultati mostrano che la mobilità delle quattro sostanze è sostanzialmente lineare con la potenza di uscita delle microonde, e la mobilità dei migranti nel materiale amorfo è maggiore di quella nel materiale cristallino nelle stesse condizioni, e quando i migranti e la catena molecolare del polimero Quando si formano legami a idrogeno, la resistenza alla migrazione può essere aumentata; a parità di potenza di uscita delle microonde, quando le quattro sostanze migrano in ciascun materiale, la mobilità è piccola all'inizio, inizia ad aumentare linearmente e accelera dopo 2 min, a 6 min~7 min la sinistra e la destra raggiungono il valore massimo, per poi raggiungere l'equilibrio e rimanere sostanzialmente invariata.

Tra i quattro materiali, l'antiossidante 168 e il stabilizzatore di luce 770 hanno un tasso di migrazione minore, il che è vantaggioso per l'aggiunta e l'utilizzo.

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Questo articolo è stato scritto dal Dipartimento di Ricerca e Sviluppo di Longchang Chemical. Se si desidera copiare e ristampare, si prega di indicare la fonte

Commenti (16)

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