As propriedades dos polímeros se devem ao seu alto peso molecular, e qualquer coisa que cause uma alteração no peso molecular dos polímeros é chamada de degradação do polímero. Entre os vários fatores, a radiação UV é um dos mais importantes fatores de degradação de polímeros. É muito importante para aplicações técnicas e econômicas evitar a degradação de plásticos induzida por oxigênio e luz. Os aditivos são necessários para plásticos industriais para cenários de aplicação externa, especialmente usados como material estrutural, e podem aumentar a estabilidade polimérica dos plásticos contra os efeitos da temperatura e da luz. O método comum de preparação de HALSs é feito a partir de 2,2,6,6-tetrametil piperidina ou 1,2,2,6,6 pentametil piperidina. Os HALSs podem ser usados em muitas resinas para proteger esses materiais contra a degradação fotográfica de danos radicais e toxicidade oxidativa.

Tinuvin 770 é um estabilizador de luz usado em polímeros para estabilização. Ele pode proteger os polímeros, especialmente o polipropileno, contra a luz UV e evitar que os polímeros percam suas propriedades mecânicas e físicas devido à exposição ao clima e à luz solar. O Tinuvin 770 pertence aos HALSs e, como estabilizador de luz, é usado mundialmente em muitos polímeros como PE (polietileno), PP (polipropileno), policarbonato, poliuretano, PS (poliestireno), PA (poliamidas), poliacetais e polímeros de acrilonitrila. O nome químico do Tinuvin 770 é bis(2,2,6,6-tetrametil-4-piperidinil) sebacat. Em condições secas, o Tinuvin 770 tem alta estabilidade e bom desempenho para polímeros resistentes à degradação e à decomposição da luz solar direta e de condições ácidas.

No entanto, nem todos os produtos podem ser consumidos em tempo hábil, o que produzirá uma série de Tinuvin 770 vencidos. Para a economia econômica das indústrias petroquímicas e para a preservação do meio ambiente, uma pesquisa presta atenção ao exame das possibilidades de uso do Tinuvin 770 vencido. Se ele ainda for eficaz para polímeros, poderá substituir os métodos existentes de uso de materiais vencidos que despejam dezenas de produtos químicos tóxicos no meio ambiente. Vamos ler o estudo juntos.

Os pesquisadores desse estudo usaram o Tinuvin 770 expirado e não expirado (também chamado de amostra padrão) produzido em uma mesma fábrica. Eles testaram o DSC das amostras padrão e vencidas no início, para verificar se os pontos de fusão das duas amostras seriam diferentes. As curvas das Figuras 1 e 2 são curvas DSC que refletem a perda de peso das amostras em uma situação de aquecimento. A fusão das amostras causará um pico na curva. Na MSDS fornecida pelo fabricante, a empresa indica que o Tinuvin 770 tem um ponto de fusão entre 81 e 86 °C. As pesquisas mostram que a amostra padrão tem uma temperatura de fusão de 85,92 °C, e a amostra expirada se funde abaixo de 85,54 °C. Ambas estão dentro da faixa e muito próximas, o que indica que as duas amostras têm propriedades térmicas semelhantes, ou seja, não houve degradação na amostra vencida, o que pode levar à alteração da temperatura de fusão.

Figura 1: Curvas DSC do Tinuvin 770 padrão.

Figura 2: Curva DSC do Tinuvin 770 expirado.

O Tinuvin 770 expirado e a amostra padrão são testados quanto ao espectro FT-IR por um espectrômetro de infravermelho. Na Figura 3, podemos ver o espectro FT-IR da amostra padrão. Como todos sabemos, o grupo carbonila tem absorção de IR em uma faixa de 1660-1850 cm^-1o espectro tem um pico correspondente a 1721 cm^-1 ilustrando a existência do grupo de carbono na amostra padrão. E a ligação N-H tem uma absorção de tração, absorção de flexão e absorção de flexão fora da folha, respectivamente, localizada entre 3300 e 3500 cm^-1, 1500 cm^-1 e 800 cm^-1. Todos os picos pertencentes ao modo de vibração da ligação N-H foram observados no espectro a 3323 cm^-1, 3423 cm^-1, 1500 cm^-1 e 793 cm^-1. O espectro mostra que o pico de absorção de flexão do grupo metileno (CH₃) a 1378 cm^-1 e o pico de absorção de flexão do grupo metil (CH₂) em cadeia longa a 739 cm^-1 também apareceu.

Figura 3: Espectro FT-IR do Tinuvin 770 padrão

Os espectros de FT-IR obtidos pela análise da amostra expirada de Tinuvin770 são mostrados na Figura 4. A amostra vencida também mostra picos de absorção de IV correspondentes no espectro de FT-IR a 1721 cm^-1 para o grupo carbonila. O pico corresponde à absorção de tração N-H como dois picos amplos na faixa de 3300-3500 cm^-1 significa 3323 cm^-1 e 3423 cm^-1 e a absorção de flexão N-H em 1500 cm^-1 é observado como um pico fraco. A absorção de flexão de N-H fora da folha perto de 800 cm^-1, significa 793 cm^-1 é observado. Além disso, o pico de absorção de flexão do grupo metileno (CH₃) a 1378 cm^-1 e o pico de absorção de flexão do grupo metil (CH₂) em cadeia longa a 739 cm^-1 apareceu.

Ao comparar os resultados dos espectros de FT-IR obtidos para a amostra expirada de Tinuvin 770 e a amostra padrão de Tinuvin 770, concluiu-se que ambos os espectros estão relacionados a um composto, e esse resultado indica que a degradação e as alterações devido à expiração não ocorreram nessa amostra. No entanto, o espectro FT-IR não pode confirmar a quantidade de conteúdos diferentes, por isso precisamos de outros experimentos de identificação e métodos quantitativos para análise.

Figura 4 Espectro FT-IR da amostra expirada de Tinuvin770.

A varredura de UV em ambas as amostras usando o espectrofotômetro UV-VIS foi realizada e foi determinado se a faixa de absorção das duas amostras está em conformidade uma com a outra. Os pesquisadores testaram os espectros UV-VIS (visível - ultravioleta) da amostra padrão e da amostra expirada e os compararam imediatamente. O espectro UV-VIS é registrado em uma forma de absorção em relação ao comprimento de onda (nm). Entre 800 nm e 200 nm, não há absorção ultravioleta devido aos experimentos que usam metanol como solvente. A faixa de comprimento de onda de teste é de 205 nm até o momento, o que é chamado de ponto de corte de absorção. Portanto, a absorção de UV da amostra usada está relacionada a esses picos observados no espectro obtido. Os espectros de UV da amostra padrão são mostrados na Figura 5. Há grupos cromóforos de carbonila (C=O) na estrutura da tinuvina 770. Os grupos carbonila em compostos insaturados contendo átomos como oxigênio e nitrogênio têm transferências de n → π∗ dentro de 280-290 nm, porque muitas dessas transições são proibidas, resultando na redução da intensidade do pico. A amostra padrão de tinuvina 770 mostra absorção fraca na área de 280-290 nm e sua adsorção começa a aumentar em 270 nm e atinge seu máximo em 250 nm. O espectro de UV da amostra expirada de Tinuvin 770 é mostrado na Figura 6.

O pico correspondente do grupo cromóforo de carbonila (C=O) da amostra expirada Tinuvin 770, como a amostra padrão, nas áreas de 280 a 290 nm foi fraco e começou a aumentar a partir de 270 nm. O pico mais alto está localizado em 250 nm. Em conclusão, não houve mudança de cromóforo na amostra vencida, em outras palavras, essas duas amostras têm a mesma absorção e têm os mesmos ingredientes principais.

Figura 5 Cromatograma UV-VIS do padrão Tinuvin770.

Figura 6 Cromatograma UV-VIS do Tinuvin770 expirado.

Em seguida, os pesquisadores dissolveram a amostra padrão e a amostra expirada em acetonitrila e formaram soluções de 200 ppm, que foram levadas ao instrumento HPLC-UV para análise. O tempo de retenção é igual a 5,4 minutos, de acordo com o cromatograma, que é o intervalo de tempo entre a injeção e a obtenção do pico máximo. Para identificar os picos do material, o tempo de retenção é um parâmetro importante. E o HPLC-UV pode ser usado para o cálculo quantitativo das identificações, contando a área sob cada pico. A área determinada pelos integradores dos sistemas de estabilidade sob cada pico, que também é chamada de bandas de absorção, é proporcional à quantidade do ingrediente no sistema estudado. Os tempos de retenção da amostra padrão e do Tinuvin 770 expirado são de 5,4 minutos, o que ilustra que a amostra expirada não apresenta degradação. Na Figura 7, as curvas são as quantidades de área de pico obtidas em quatro injeções realizadas da amostra padrão e da amostra expirada. Há uma pequena diferença entre as duas curvas, o que pode ser devido a uma mudança de umidade ou a um grande número de amostras. Os tempos de retenção das duas amostras são muito próximos, e essa é a evidência de que a amostra expirada ainda não foi decomposta.

Figura 7: Comparação da área sob a curva de ambas as amostras no HPLC-UV

Os pesquisadores também testaram o espectro GC-MS (cromatografia gasosa acoplada a espectrômetro de massa) das duas amostras, que pode separar diferentes ingredientes e identificar diferentes componentes. As amostras serão dissolvidas na fase líquida e uma pequena quantidade será adicionada à câmara de vaporização para formar uma fase gasosa. A cromatografia gasosa usa uma coluna capilar fixa com fase estacionária líquida adsorvida em uma superfície sólida inerte, para separar diferentes conteúdos na fase gasosa. E o espectrômetro de massa testará esses diferentes conteúdos para identificá-los. Assim como o cromatograma de HPLC-UV, o cromatograma de GC-MS também pode obter a concentração dos compostos estudados contando a área sob diferentes picos e determinar a composição comparando o tempo de retenção. A diferença entre os tempos de retenção da amostra expirada e da amostra padrão de Tinuvin 770 é inferior a 0,1 minuto, o que pode ser causado pelo erro do instrumento. Isso é consistente com o resultado da HPLC-UV. Os dados dos resultados de GC-MS são comparados na Figura 8.

Figura 8: Comparação das áreas de GC-MS sob o pico Tinuvin 770

Os estudos concluíram que o estabilizador de luz Tinuvin770 após o prazo de validade, em condições adequadas, deve ser mantido longe de umidade, radiações ionizantes e alta temperatura (acima da temperatura do sistema de extrusão) e, por ser um composto alcalino, deve ser mantido em ambiente livre de ácidos. Após atender a essas condições, o Tinuvin 770 vencido pode manter sua estrutura e suas características funcionais, de modo que ainda pode ser usado em polímeros como PP e outros para estabilização.

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Este artigo foi escrito pelo Departamento de P&D da Longchang Chemical. Se você precisar copiar e reimprimir, indique a fonte