O plástico é um dos materiais mais frequentemente encontrados na vida cotidiana. Ele é muito apreciado pelos consumidores por suas vantagens de formato simples, preço baixo, resistência a solventes, resistência à corrosão e peso leve. Entretanto, as propriedades intrínsecas dos materiais poliméricos não conseguem atender às necessidades de vários cenários de uso. Portanto, no processo de produção, as pessoas adicionam diferentes aditivos ao plástico para melhorar o desempenho.
Os compostos de moléculas pequenas em plásticos aparecem principalmente de duas maneiras:
1. No caso de materiais poliméricos obtidos por polimerização por adição ou polimerização por condensação de monômeros, os iniciadores geralmente são adicionados durante o processo de polimerização, e pode haver traços de iniciadores, monômeros e outros compostos moleculares pequenos remanescentes nos materiais após a polimerização;
2. Aditivos adicionados para atender a determinadas propriedades dos plásticos durante a moldagem, como plastificantes, antioxidantes, retardadores de chama, estabilizadores de luz, cargas inorgânicas e outros compostos moleculares pequenos. À medida que o tempo de uso aumenta, certos traços de pequenas moléculas migram para o plástico ou até mesmo vazam para fora dele, resultando em um declínio no desempenho do produto plástico. É mais provável que essa situação ocorra em ambientes com aquecimento, micro-ondas, alta pressão e outros.
Sob a ação do micro-ondas, a cadeia polimérica do polímero é vibrada devido à ação do campo eletromagnético alternado, o que faz com que esses pequenos compostos moleculares se dissolvam e migrem para os alimentos, o ar e as linhas de produção. Quando a migração atinge uma determinada proporção, ela pode afetar o desempenho do plástico. Isso pode causar situações perigosas.
Atualmente, a China tem poucas pesquisas sobre a estrutura e o mecanismo de migração de compostos que desempenham um papel importante no processo de migração. Nos últimos anos, os pesquisadores estudaram quatro compostos de moléculas pequenas comuns em plásticos (hidroxitolueno butilado, antioxidante 168, Estabilizador de luz 770Dibutyl phthalate). ) As regras de migração de cinco tipos de materiais de embalagem plástica (polietileno PE, polipropileno PP, poliestireno PS, polimetilmetacrilato PMMA e politereftalato de etileno) foram comparadas. Deve-se observar que, para simular condições extremas e facilitar os testes, o trabalho de pesquisa adicionou compostos de moléculas pequenas a cinco materiais de embalagem plástica em um teor de 1,00%, o que excedeu em muito as proporções de concentração comumente usadas desses compostos, de modo que os resultados medidos são geralmente muito grandes e são usados apenas como referência de tendência e não explicam a exsudação real.
A primeira é uma comparação da migração aproximada de diferentes moléculas pequenas em diferentes materiais de embalagem. A figura abaixo mostra os resultados de mobilidade obtidos pelo aquecimento com saída de micro-ondas de 500 W por 5 minutos. É possível observar claramente que as quatro substâncias migram em PS e PMMA. A taxa é maior do que a mobilidade em PE, PP e PET.
Isso ocorre porque as cadeias principais de PE, PP e PET têm boa simetria e estruturas relativamente regulares, que são polímeros cristalinos; enquanto o PS tem um anel de benzeno com maior impedimento estérico em sua cadeia lateral, e o PMMA tem um grupo éster polar maior em sua cadeia lateral. Ele pertence ao polímero amorfo como um todo, mas as regiões cristalina e amorfa existem no polímero ao mesmo tempo. Os compostos de moléculas pequenas também são distribuídos nas regiões cristalinas e amorfas do material quando são formados. Os segmentos de cadeia da região amorfa dos cristais vibram aleatoriamente sob a ação do campo eletromagnético alternado, o que promove a migração de pequenos compostos moleculares do polímero.
Também pode ser constatado que a taxa de migração do antioxidante 168 e estabilizador de luz 770 em todos os plásticos é menor do que o das outras duas moléculas pequenas, e a taxa de migração do HALS 770 em PE e PP aplicáveis é de apenas cerca de 10%.
Sob o tempo de aquecimento de 5 minutos, as curvas de mobilidade de diferentes potências de saída de micro-ondas para as quatro substâncias são mostradas na figura a seguir. Os diagramas ABCD mostram que o BHT, o antioxidante 168, o HALS 770 e o DBP estão em 5 materiais sob diferentes potências de micro-ondas. Curva de migração. Obviamente, à medida que a potência de saída do Weibo aumenta, a mobilidade de vários materiais e a potência de saída são basicamente lineares.
Isso ocorre porque, sob o mesmo tempo de aquecimento, a potência de saída do micro-ondas é forte, as moléculas pequenas se movem mais violentamente no polímero, o que também acelera o movimento dos segmentos de polímero na região amorfa, acelerando assim a migração de moléculas pequenas no plástico. Da mesma forma, independentemente da potência de micro-ondas, a mobilidade dos quatro materiais é consistente com a conclusão da etapa anterior, indicando que não há outra forma de interação entre os materiais, exceto o movimento térmico.
Por fim, os pesquisadores estudaram o efeito do tempo de ação do micro-ondas sobre a migração de substâncias químicas em embalagens plásticas. A potência de saída do micro-ondas foi de 300 W. Os resultados são mostrados na figura abaixo. Pode-se observar na figura que, sob a mesma potência de saída de micro-ondas, quando as quatro substâncias migram em cada material, a mobilidade é pequena no início, aumenta linearmente e acelera após 2 minutos, atingindo o valor máximo em cerca de 6 a 7 minutos. Depois de atingir o equilíbrio e basicamente inalterada.
Isso ocorre porque a migração do material é um processo de difusão, e a força motriz contínua para a difusão é a diferença de potencial químico entre o material de embalagem e o alimento. Quando o potencial químico entre as duas fases é igual, o equilíbrio é alcançado. Para o antioxidante 168 e o HALS 770, a concentração de equilíbrio final da exsudação é de apenas 25% mesmo em PS, ou seja, o conteúdo restante do aditivo é de 0,75%, o que ainda excede o uso do aditivo na maioria dos casos.
Portanto, mesmo sob fortes condições de micro-ondas de longo prazo, esses dois compostos de moléculas pequenas ainda podem manter uma concentração eficaz, o que favorece o uso contínuo de dispositivos plásticos em condições extremas.
Em suma, este experimento investigou os quatro tipos de migrações contendo diferentes grupos funcionais e polaridades de BHT, antioxidante 168, estabilizador de luz HALS 770 e DBP sob diferentes condições de potência de aquecimento por micro-ondas em PE, PP, PS, PMMA e PET. Tipo de mobilidade dentro do filme plástico.
Os resultados mostram que a mobilidade das quatro substâncias é basicamente linear com a potência de saída do micro-ondas, e a mobilidade dos migrantes no material amorfo é maior do que no material cristalino sob as mesmas condições, e quando os migrantes e a cadeia molecular do polímero são formados por ligações de hidrogênio, a resistência à migração pode ser aumentada; Sob a mesma potência de saída de micro-ondas, quando as quatro substâncias migram em cada material, a mobilidade é pequena no início, começa a aumentar linearmente e acelera depois de 2 minutos, entre 6 e 7 minutos, a esquerda e a direita atingem o valor máximo e, em seguida, atingem o equilíbrio e permanecem basicamente inalteradas.
Entre os quatro materiais, o antioxidante 168 e o estabilizador de luz 770 têm uma taxa de migração menor, o que é benéfico para adicionar e usar.
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Comentários (16)
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