De eigenschappen van polymeren zijn te danken aan hun hoge moleculaire gewicht en alles wat een verandering in het moleculaire gewicht van de polymeren veroorzaakt, wordt polymeerdegradatie genoemd. Van de vele factoren is UV-straling een van de belangrijkste factoren van polymeerdegradatie. Het is zeer belangrijk voor technische en economische toepassingen om de afbraak van kunststoffen door zuurstof en licht te voorkomen. Additieven zijn nodig voor industriële kunststoffen voor buitentoepassingsscenario's, vooral gebruikt als constructiemateriaal, en kunnen de polymeerstabiliteit van kunststoffen verbeteren tegen de effecten van temperatuur en licht. De gebruikelijke bereidingsmethode van HALS is gemaakt van 2,2,6,6-tetramethyl piperidine of 1,2,2,6,6 pentamethyl piperidine. HALS kunnen in veel harsen worden gebruikt om deze materialen te beschermen tegen fotodegradatie door radicale schade en oxidatieve toxiciteit.

Tinuvin 770 is een lichtstabilisator die in polymeren wordt gebruikt voor stabilisatie. Het kan polymeren, vooral polypropyleen, beschermen tegen UV-licht en voorkomen dat polymeren hun mechanische en fysische eigenschappen verliezen door blootstelling aan weer en zonlicht. Tinuvin 770 behoort tot de HALS en wordt als lichtstabilisator wereldwijd gebruikt in veel polymeren, zoals PE (polyethyleen), PP (polypropyleen), polycarbonaat, polyurethaan, PS (polystyreen), PA (polyamiden), polyacetalen en acrylonitrilpolymeren. De chemische naam van Tinuvin 770 is bis(2,2,6,6-tetramethyl-4-piperidinyl) sebacat. In droge omstandigheden heeft Tinuvin 770 een hoge stabiliteit en goede prestaties voor polymeren om bestand te zijn tegen afbraak en ontbinding door direct zonlicht en zure omstandigheden.

Niet alle producten kunnen echter tijdig worden verbruikt, waardoor een aantal verlopen Tinuvin 770 ontstaat. Met het oog op de economische besparingen van de petrochemische industrie en de milieuvriendelijkheid wordt in een onderzoek aandacht besteed aan het onderzoeken van de mogelijkheden om verlopen tinuvin 770 te gebruiken. Als het nog steeds effectief is voor polymeren, kan het bestaande methoden vervangen waarbij verlopen materialen worden gebruikt die tientallen giftige chemicaliën in het milieu dumpen. Laten we de studie samen lezen.

De onderzoekers van dit onderzoek gebruikten Tinuvin 770, zowel vervallen als niet-verlopen (ook wel een standaardmonster genoemd), geproduceerd in dezelfde fabriek. Ze testten de DSC van de vervallen en standaardmonsters in het begin om te zien of de smeltpunten van de twee monsters verschillend zijn. De curven in afbeelding 1 & 2 zijn DSC-curven die het gewichtsverlies van de monsters tijdens verhitting weergeven. Het smelten van de monsters veroorzaakt een piek in de curve. In het MSDS van de fabrikant geeft het bedrijf aan dat Tinuvin 770 een smeltpunt tussen 81-86 °C heeft. Onderzoek toont aan dat het standaardmonster een smelttemperatuur van 85,92 °C heeft en dat het vervallen monster onder 85,54 °C smelt. Beide liggen binnen het bereik en zeer dicht bij elkaar, wat aangeeft dat de twee monsters vergelijkbare thermische eigenschappen hebben, namelijk dat er geen degradatie heeft plaatsgevonden bij het vervallen monster waardoor de smelttemperatuur veranderd kan zijn.

Figuur 1: DSC-curves van de standaard Tinuvin 770.

Figuur 2: DSC-curve van Tinuvin 770.

De vervallen Tinuvin 770 en het standaardmonster zijn beide getest met de FT-IR spectra van een infraroodspectrometer. In afbeelding 3 zien we het FT-IR-spectrum voor het standaardmonster. Zoals we allemaal weten heeft de carbonylgroep IR-absorptie in een bereik van 1660-1850 cm^-1heeft het spectrum een overeenkomstige piek bij 1721 cm^-1 wat het bestaan van de koolstofgroep in het standaardmonster illustreert. En de N-H binding heeft een trekabsorptie, buigabsorptie en buitenblad buigabsorptie respectievelijk gelegen op 3300 - 3500 cm^-1, 1500 cm^-1 en 800 cm^-1. Alle pieken behoren tot de trillingsmode van N-H binding werden waargenomen in het spectrum op 3323 cm^-1, 3423 cm^-1, 1500 cm^-1 en 793 cm^-1. Uit het spectrum blijkt dat de buigabsorptiepiek van de methyleengroep (CH₃) op 1378cm^-1 en de buigabsorptiepiek van de methylgroep (CH₂) in lange keten op 739 cm^-1 is ook verschenen.

Figuur 3: FT-IR-spectrum van de standaard tinuvin 770

De FT-IR spectra verkregen door analyse van het vervallen Tinuvin770 monster worden getoond in figuur 4. Het vervallen monster vertoont ook overeenkomstige IR-absorptiepieken in het FT-IR-spectrum bij 1721 cm^-1 aan de carbonylgroep. De piek komt overeen met N-H trekabsorptie als twee brede pieken in het bereik van 3300-3500 cm^-1 betekent 3323 cm^-1 en 3423 cm^-1 verscheen en de N-H buigabsorptie in 1500 cm^-1 wordt waargenomen als een zwakke piek. De absorptie van de N-H uit de plaat buiging in de buurt van de 800 cm^-1betekent 793 cm^-1 waargenomen. En de buigabsorptiepiek van de methyleengroep (CH₃) op 1378 cm^-1 en de buigabsorptiepiek van de methylgroep (CH₂) in lange keten op 739 cm^-1 is verschenen.

Door vergelijking van de verkregen FT-IR-spectrums resultaat voor verlopen monster van Tinuvin 770 en standaard monster van Tinuvin 770, geconcludeerd dat beide spectrums zijn gerelateerd aan een verbinding, en dit resultaat wordt bereikt dat, de afbraak en veranderingen als gevolg van verlopen is niet gebeurd in dit monster. Het FT-IR-spectrum kan echter niet de hoeveelheid van de verschillende inhoudsstoffen bevestigen, dus hebben we andere identificatie-experimenten en kwantitatieve analysemethoden nodig.

Figuur 4 FT-IR spectrum van het onderzochte monster van Tinuvin770.

Met behulp van een UV-VIS spectrofotometer werden beide monsters gescand en werd bepaald of het absorptiebereik van de twee monsters met elkaar overeenkomt. De onderzoekers testten de UV-VIS-spectra (zichtbaar - ultraviolet) van het standaardmonster en het vervallen monster en vergeleken ze meteen. Het UV-VIS-spectrum wordt vastgelegd op een manier van absorptie tegen golflengte (nm). Tussen 800 nm en 200 nm is er geen ultravioletabsorptie vanwege de experimenten met methanol als oplosmiddel. Het testgolflengtebereik loopt tot 205 nm, wat een absorptiegrenspunt wordt genoemd. Daarom is de UV-absorptie van het gebruikte monster gerelateerd aan de waargenomen pieken in het verkregen spectrum. UV-spectra van standaardmonster worden getoond in figuur 5. Er zijn carbonylchromofore groepen (C=O) in tinuvin 770 structuur. Carbonylgroepen in onverzadigde verbindingen die atomen zoals zuurstof en stikstof bevatten, hebben overdrachten van n → π∗ type binnen 280-290 nm, omdat veel van deze overgangen verboden overgangen zijn, waardoor de piekintensiteit afneemt. Standaardmonster van tinuvin 770 vertoont een slechte absorptie in het 280-290 nm gebied en de adsorptie begint toe te nemen in 270 nm en bereikt zijn maximum in 250 nm. Het UV-spectrum van tinuvin 770 vervallen monster wordt getoond in figuur 6.

De overeenkomstige piek van de carbonylchromofoorgroep (C=O) van vervallen Tinuvin 770-monster zoals het standaardmonster, in de 280-290 nm-gebieden was zwak en begon toe te nemen vanaf 270 nm. De toppiek bevindt zich bij 250 nm. Concluderend kan worden gesteld dat er geen verandering van chromofoor is opgetreden in het vervallen monster, met andere woorden, deze twee monsters hebben dezelfde absorptie en hebben dezelfde hoofdingrediënten.

Figuur 5 UV-VIS chromatogram van standaard Tinuvin770.

Figuur 6 UV-VIS chromatogram van verlopen Tinuvin770.

Vervolgens losten de onderzoekers het standaardmonster en het vervallen monster op in acetonitril en vormden 200 ppm-oplossingen, die in het HPLC-UV-instrument werden geleid voor analyse. De retentietijd is gelijk aan 5,4 minuten volgens het chromatogram, wat de intervaltijd is van injectie tot het bereiken van de toppiek. Voor het identificeren van materiaalpieken is de retentietijd een belangrijke parameter. En HPLC-UV kan worden gebruikt voor kwantitatieve berekening van identificaties door het gebied onder elke piek te tellen. Het gebied bepaald door de integratoren van de stabiliteitssystemen onder elke piek, die ook wel absorptiebanden worden genoemd, is evenredig met de hoeveelheid van het ingrediënt in het bestudeerde systeem. De retentietijden van zowel het standaardmonster als het vervallen Tinuvin 770 zijn 5,4 minuten, wat illustreert dat het vervallen monster geen degradatie vertoont. In afbeelding 7 zijn de curven de hoeveelheden verkregen piekgebied in vier uitgevoerde injecties van het standaardmonster en vervallen monster. Er is een klein verschil tussen de twee curves, dat kan komen door een verandering van de luchtvochtigheid of veel monsters. De retentietijden van de twee monsters liggen erg dicht bij elkaar en dit is het bewijs dat het vervallen monster nog niet is ontleed.

Figuur 7: Vergelijking van het gebied onder de curve van beide monsters in de HPLC-UV

De onderzoekers testen ook het GC-MS (gaschromatografie gekoppeld aan een massaspectrometer) spectrum van de twee monsters, dat verschillende ingrediënten kan scheiden en verschillende componenten kan identificeren. De monsters worden opgelost in een vloeibare fase en een kleine hoeveelheid wordt toegevoegd aan de verdampingskamer om een gasfase te vormen. De gaschromatografie maakt gebruik van een vaste capillaire kolom met vloeibare stationaire fase die adsorbeert op een inert vast oppervlak, om de verschillende bestanddelen in de gasfase te scheiden. En de massaspectrometer test deze verschillende stoffen om ze te identificeren. Net als HPLC-UV chromatogram kan GC-MS chromatogram ook de concentratie van de bestudeerde verbindingen bepalen door het gebied onder verschillende pieken te tellen en de samenstelling te bepalen door de retentietijd te vergelijken. Het verschil tussen de retentietijden van vervallen monster en standaardmonster van Tinuvin 770 is minder dan 0,1 min, wat veroorzaakt kan zijn door de fout van het instrument. Dit komt overeen met het resultaat van HPLC-UV. Gegevens van GC-MS-resultaten worden vergeleken in Figuur 8.

Figuur 8: Vergelijking van GC-MS gebieden onder de piek Tinuvin 770

De studies concludeerden dat de lichtstabilisator Tinuvin770 na de vervaldatum, onder geschikte omstandigheden, uit de buurt van vocht, ioniserende straling en hoge temperatuur (boven de temperatuur van het extrudersysteem), en omdat het een alkalische verbinding is, moet het worden bewaard in een vrije zure omgeving. Nadat aan deze voorwaarden is voldaan, kan verlopen Tinuvin 770 zijn structuur en functionele eigenschappen behouden, zodat het nog steeds kan worden gebruikt in polymeren als PP en anderen voor stabilisatie.

Producten uit dezelfde serie

Neem nu contact met ons op!

Als u een COA, MSDS of TDS nodig hebt, vul dan uw contactgegevens in op het onderstaande formulier. Wij nemen doorgaans binnen 24 uur contact met u op. Je kunt me ook een e-mail sturen info@longchangchemical.com tijdens kantooruren (8:30 tot 18:00 UTC+8 ma. ~ za.) of gebruik de live chat op de website voor een snel antwoord.

Dit artikel is geschreven door Longchang Chemical R&D Department. Als u het wilt kopiëren en herdrukken, geef dan de bron aan