Antiossidanti – Stabilizzanti
- L’efficacia degli antiossidanti si basa sul fatto che essi influenzano i processi descritti precedentemente in modi diversi a seconda della loro struttura chimica. Si distinguono due grandi gruppi di antiossidanti:
- I terminatori di catena o antiossidanti primari
- I decompositori di idroperossido o antiossidanti secondari
I primi sono capaci di reagire velocemente con i radicali perossidi e vengono detti catturatori di radicali. Tramite il loro impiego vengono neutralizzate o limitate la propagazione e la ramificazione. Gli antiossidanti secondari sono essenzialmente composti di zolfo. La loro funzione consiste nel decomporre gli idroperossidi, che sono responsabili della ramificazione, in modo non radicale. Eventuali radicali liberi vengono subito catturati. E’ conseguente che la qualità degli antiossidanti ci viene data dalla loro capacità di reagire velocemente in sincronia (nella combinazione primari-secondari). Altra caratteristica richiesta agli antiossidanti è che siano incolori e che contribuiscano il meno possibile allo scoloramento o perdita di colore del substrato nei tempi lunghi. Generalmente si osserva comunque una certa scoloritura, o meglio ingiallimento, (il cosiddetto indice di giallo), dovuta alla formazione di prodotti di ossidazione degli antiossidanti. L’effetto di ingiallimento può essere provocato sia dal polimero che dall’additivo, a seconda delle condizioni di invecchiamento diverse. Gli effetti di ingiallimento sono in qualche modo più complessi a seconda che l’esposizione alla luce avvenga alle condizioni ambientali precedentemente descritte oppure sia artificiale. L’ingiallimento può comunque avvenire anche durante ilprocesso di polimerizzazione ed i successivi processi di lavorazione. Uno dei rimedi per i diversi tipi di scolorimento potrebbe essere l’uso di composti di fosfito o di tioetere.
Stabilità termica
Un antiossidante deve sopravvivere alle condizioni di fabbricazione e alle condizioni di trasformazione del polimero ingranuli prima e in manufatto finale poi, e deve avere una stabilitàtermica a breve termine per temperature non inferiori a 280C.
Stabilità all’idrolisi
Gli antiossidanti devono essere stabili all’idrolisi, altrimenti sarebbero favoriti i processi di idrolisi stessa, che a sua volta influisce sulla degradazione.
Volatilità
Durante il processo di essiccazione (a temperatura variabile tra i 60 ed i 110C), l’antiossidante non deve essere espulso dalla matrice del polimero.
Resistenza all’estrazione
La resistenza all’estrazione è un requisito molto importante. Si pensi per esempio a manufatti usati per il settore medicale, che sono a contatto con il sangue. Inoltre la resistenza all’estrazione è una delle condizioni per il nullaosta tossicologico.
Resistenza alla migrazione
In alcuni polimeri si è osservato che gli additivi tendono adaffiorare alla superficie del materiale. Questo è particolarmente vero soprattutto per alcuni polimeri come polietilene a bassa densità epoliuretani. Questi processi, per manifestarsi, richiedono solitamente daalcune settimane ad alcuni mesi. L’affioramento si osserva quandogli additivi formano una soluzione soprassatura nel polimero ed hanno sufficiente velocità di diffusione per migrare verso la superficie. Anche questo requisito, come la resistenza all’estrazione, è una delle condizioni per ottenere il nullaosta tossicologico.
I requisiti più importanti che riguardano le proprietà ancillari di un antiossidante per polipropilene sono:
- nessuna tendenza a scolorare il substrato
- compatibilità e resistenza contro l’estrazione e le migrazioni
- bassa volatilità
Normalmente i polimeri vengono processati a temperature trai 180 e i 300°C, ma nello stampaggio a canali caldi o ad iniezione capillare potrebbe subire uno choc termico anche fino a 330. In queste condizioni, se non sufficientemente stabilizzato, degrada. Questa degradazione si manifesta tra l’altro con unaumento di indice di fluidità, fragilità e diminuzione di izod, di allungamento, di resistenza allo strappo, di lucentezza superficiale, ed infine i manufatti subiscono uno scoloramento se sono colorati. Viste le temperature elevate che si raggiungono durante la trasformazione, è indispensabile impiegare stabilizzanti termoresistenti. Generalmente i produttori consigliano l’uso di composti a basedi fenoli combinati con tioeteri, impiegati come sinergici. L’efficacia di questi stabilizzanti sarà tanto maggiore quanto più verranno dispersi in modo omogeneo nella matrice del polimero. Prima della granulazione devono essere perfettamente mescolati e durante la granulazione dovranno essere dispersi ulteriormente in modo omogeneo nel polimero mediante estrusione.
