exposición a la radiación ultravioleta
La exposición a la radiación ultravioleta del sol puede degradar el plástico con el tiempo. La fotodegradación de polímeros ocurre cuando la radiación ultravioleta invisible que consiste en longitudes de onda cortas rompe las cadenas de polímeros en los plásticos. Esto se llama el proceso de fotodegradación. Es causado por la exposición a la radiación ultravioleta y provoca una disminución de las propiedades físicas. Estos incluyen pérdida de resistencia al impacto, cambio de color, agrietamiento, pérdida de elongación y resistencia a la tracción y descamación de la superficie. Por ejemplo, la fotodegradación provocada por la radiación ultravioleta puede hacer que las sillas de jardín se deterioren y se vuelvan quebradizas. Además, el color de los asientos del estadio parecerá calcáreo y algunos plásticos incluso amarillearán y se agrietarán.
Algunas características de la radiación ultravioleta
La radiación ultravioleta constituye sólo el 4,6 por ciento del espectro solar. Se mide en nanómetros (nm) y oscila entre 290 y 400. Sin embargo, la parte más agresiva de la gama UVB son las longitudes de onda muy cortas entre 280 y 315 nanómetros. Por lo tanto, la cantidad de exposición a la energía de la radiación UV (irradiación) depende del lugar del mundo en el que se encuentre.
que es la irradiacion
La irradiancia es la cantidad de energía radiante ultravioleta que incide en un área específica durante un período de tiempo determinado. 1Ly=1 cal/cm 2=4.184 E 4 Joule/m 2 (Ly=Langley) Por lo tanto, durante un año de uso continuo al aire libre en Sudán, la energía transferida a las piezas de plástico es de 220 kcal/cm 2 /año, mientras que en Suecia es de 70.
Cada plástico es sensible a ciertas longitudes de onda en la región UV de 290-400 nm. Por lo tanto, el polipropileno tiene tres máximos en 290-300, 330 y 370 nm. El nailon oscila entre 290-315, mientras que el homopolímero de PVC es 320.
Degradación de Polímeros por Radiación UV
La fotodegradación del polímero ocurre cuando la radiación ultravioleta del sol es absorbida por grupos químicos en la estructura del polímero llamados cromóforos. Un cromóforo es "un átomo o grupo de átomos cuya presencia determina el color de un compuesto". Las formulaciones de polímeros pueden incluir otros aditivos, como pigmentos, rellenos y retardadores de llama halogenados. Por lo tanto, se desarrollaron estabilizadores UV y se agregaron a los polímeros para suprimir el proceso de fotoiniciación. Los primeros tres tipos son absorbentes de UV, extintores y estabilizadores de luz de amina impedida (HALS).
1) absorbente de rayos ultravioleta
Los absorbentes son fotoestabilizadores que funcionan compitiendo con los cromóforos para absorber la radiación UV. Por lo tanto, el absorbedor convierte la radiación ultravioleta dañina en radiación infrarroja inofensiva o calor que se disipa a través de la matriz polimérica. Los absorbentes de UV tienen la ventaja de ser de bajo costo, pero pueden ser adecuados solo para exposiciones a corto plazo. Los absorbentes de UV incluyen:
Amortiguador
Los absorbentes de UV tienen la ventaja de ser de bajo costo, pero pueden ser adecuados solo para exposiciones a corto plazo. Los absorbentes de UV incluyen:
El negro de carbón es uno de los absorbentes de radiación UV más efectivos y comúnmente utilizados.
Otro absorbente de UV es el óxido de titanio de rutilo, que es efectivo en el rango de 300-400 nm. Sin embargo, no es muy útil en el rango de UVB de longitud de onda muy corta por debajo de 315.
Hidroxibenzofenona
El hidroxifenil benzotriazol también es un estabilizador UV bien conocido con la ventaja de ser adecuado para aplicaciones neutras o transparentes. Los hidroxifenilbenzotriazoles no son muy útiles en piezas delgadas por debajo de 100 micras.
Benzofenona para PVC
Anzotriazoles e hidroxifeniltriazinas para policarbonatos.
Oxalanilida para poliamidas
2) extintor
Los extintores devuelven el estado excitado del cromóforo al estado fundamental mediante un proceso de transferencia de energía. Los agentes de transferencia de energía actúan apagando el estado excitado de los grupos carbonilo formados durante la fotooxidación de materiales plásticos y por descomposición de hidroperóxidos. Esto evita la ruptura de enlaces y, en última instancia, la formación de radicales libres.
Agente de enfriamiento de níquel
El enfriador de níquel es el tipo comúnmente utilizado en la producción de películas agrícolas. Estos no se usan mucho porque contienen metales pesados y le dan al producto final un color tostado o verde. Sin embargo, al igual que los estabilizadores de luz de amina impedida que se analizan a continuación, los inhibidores de níquel no son efectivos para estabilizar la radiación UV.
3) Estabilizador de luz de amina impedida (HALS)
Los HALS son estabilizadores térmicos de larga duración que funcionan atrapando los radicales libres que se forman durante la fotooxidación de los materiales plásticos. HALS limita así el proceso de fotodegradación. La capacidad de HALS para eliminar los radicales libres que surgen de la absorción de la radiación UV puede explicarse por la formación de grupos nitroxilo en un proceso conocido como ciclo de Denisov.
Aunque los productos HALS disponibles comercialmente varían mucho en estructura, todos tienen una estructura de anillo de 2,2,6,6-tetrametilpiperidina. HALS son algunos de los estabilizadores de radiación UV más competentes.
Estabilizadores UV para varios plásticos
Por ejemplo, HALS ha contribuido al desarrollo del polipropileno en la industria automotriz. Si bien los HALS también son muy efectivos en poliolefinas, polietileno y poliuretano, no pueden usarse como estabilizadores para la radiación UV en PVC.
Combinación de estabilizadores UV
Dado que las tres funciones funcionan a través de diferentes mecanismos, a menudo se combinan en aditivos absorbentes de radiación UV sinérgicos. Por ejemplo, los benzotriazoles se usan a menudo en combinación con HALS para evitar la decoloración y la decoloración en los sistemas de coloración.
