Đề tài: Tìm hiểu về chất chống oxy hoá

BÁO CÁO TIỂU LUẬNPHỤ GIA TRONG CÔNG NGHỆ POLYMER ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOAKHOA 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: 12H4LT ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VỀ CHẤT CHỐNG OXY HOÁ * NỘI DUNG MỞ ĐẦU QUÁ TRÌNH OXY HÓA POLYMER CƠ CHẾ CHỐNG OXY HÓA CÁC LOẠI PHỤ GIA CHỐNG OXY HÓA * * 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 * GIỚI THIỆU SẢN XUẤT BẢO QUẢN SỬ DỤNG GIA CÔNG SỰ OXY HÓA POLYMER GIẢM TÍNH CHẤT VẬT LIỆU, GIẢM KHẢ NĂNG SỬ DỤNG * 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 * * Dấu hiệu của sự oxy hóa polymer QUÁ TRÌNH OXY HÓA POLYMER * * CƠ CHẾ QUÁ TRÌNH OXY HÓA Xảy ra chủ yếu theo cơ chế gốc * CƠ CHẾ QUÁ TRÌNH OXY HÓA * Cơ chế phân hủy do nhiệt của nhựa PET CƠ CHẾ QUÁ TRÌNH OXY HÓA * 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 * 1. Cơ chế chống gây đứt mạch CƠ CHẾ CHỐNG OXY HÓA * Theo cơ chế tác dụng CƠ CHẾ CHỐNG OXY HÓA Ngăn cản gốc tự do hydroperoxy lấy hydro của mạch polymer. Ngăn cản sự phân hủy của hydroperoxide * 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 * ROO* + Ar-OH → ROOH + Ar-O* ROO* + Ar-O* → nonradical Hợp chất phenolic 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol (BHT) * CƠ CHẾ CHỐNG OXY HÓA * 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. * Ngắt mạch phản ứng dây chuyền * 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. * 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 * 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 * 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 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 * phenyl-β- naphthylamine PHỤ GIA CHỐNG OXY HÓA * 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 * Bis phenol Phosphite PHỤ GIA CHỐNG OXY HÓA * Một số yêu cầu kỹ thuật 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 * 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 300oC hay cao hơn nhưng có thể chỉ trong thời gian ngắn PHỤ GIA CHỐNG OXY HÓA * 3. Sự ổn định thủy phân Một vài chất chống oxy hóa, phụ thuộc vào cấu trúc hóa học, rất nhạy với phản ứng thủy phân, như phosphite và phosphonite. Phản ứng thủy phân chất chống oxy hóa tạo thành các chất mang tính acid gây ăn mòn máy móc khi gia công và làm thay đổi màu polymer. Bảo quản phosphite bằng cách thêm vào một lượng nhỏ bazơ như triisopropanolamin PHỤ GIA CHỐNG OXY HÓA * 4. Tính dễ bay hơi Một vài chất chống oxy hóa thì dễ bay hơi và tách khỏi nhựa ngay cả ở nhiệt độ thấp. Cần lựa chọn loại phụ gia có khả năng bay hơi thấp trong quá trình bảo quản, gia công. Ngoài  ra, cần quan tâm đến việc mất mát lượng chất chống oxy hóa ở những giai đoạn cuối của quá trình sản xuất polymer PHỤ GIA CHỐNG OXY HÓA * 5.  Sự hòa tan polymer, tính tương hợp và sự khuếch tán của các phụ gia Các hợp chất chống oxy hóa phân cực sẽ rất khó hòa tan trong nhựa không phân cực (PP, PE). Hàm lượng phụ gia vượt quá giới hạn hòa tan thì rất khó tương hợp với polymer. Điều này phụ thuộc vào nhiệt độ và tốc độ khuếch tán của phụ gia, tốc độ di chuyển của phụ gia nhanh hay chậm tới bề mặt polymer. Tốc độ khuếch tán của phụ gia giảm khi hàm lượng chất chống oxy hóa tăng PHỤ GIA CHỐNG OXY HÓA * 6.   Sự hòa tan trong dung môi và khả năng tạo nhũ tương Trong một vài trường hợp chất chống oxy hóa phải tan trong monomer hay dung môi khi trùng hợp. Khi chất oxy hóa ở dạng lỏng, sụ kết hợp các phụ gia có thể đóng vai trò là dung môi. Trong quá trình trùng hợp nhũ tương ABS, thường chất chống oxy hóa thêm vào ở dạng nhũ tương. PHỤ GIA CHỐNG OXY HÓA * Các tính độc hại là một trong những thông số quan trọng nhất làm hạn chế sự lựa chọn chất chống oxy hóa. Đối với các ứng dụng trọng thực phẩm, nhựa và các phụ gia phải tuân theo các quy định của từng quốc gia, phải quan tâm sự di chuyển của các phụ gia vào thực phẩm. 7.  Sử dụng và độ an toàn PHỤ GIA CHỐNG OXY HÓA * *