آنتی اکسیدان‌ ها

آنتی اکسیدان‌ها گروهی از مهم‌ترین مواد شیمیایی با کاربرد گسترده در محصولات لاستیکی هستند. آنتی اکسیدان‌ها مانع از فرسایش محصولات لاستیکی و یا کاهش روند فرسایش آن خواهند شد. لاستیک‌ گروهی از مواد پلیمری با وزن مولکولی بالا و خاصیت ارتجاعی در دمای 20-27 درجه سانتیگراد است و یکی از این محصولات تجاری بسیار مهم محسوب می‌شود. محصولات لاستیکی عمدتاً در تولیدات صنعتی و کشاورزی، حمل و نقل، ساخت و ساز و دفاع ملی مورد استفاده قرار می‌گیرند. لاستیک ممکن است پس از استفاده طولانی مدت یا نگهداری دراز مدت، چسبناک و شکننده شود. همچنین ممکن است حالت ارتجاعی خود را به‌مرور زمان از دست بدهد و بر اثر تحمل وزن زیاد یا هر عامل دیگری ترک بخورد. فرسودگی لاستیک منجر به کاهش تدریجی عملکرد آن و حتی از دست رفتن ارزش مصرف آن می‌شود اما می‌توان با افزودن آنتی اکسیدان لاستیکی بسیاری از این عوامل منفی را کنترل کرد.

آنتی اکسیدان‌ها را می‌توان بر اساس مکانیسم‌های زیر طبقه بندی کرد:

• مکانیسم ضد فرسودگی آن‌ها نظیر مقابله با اکسیژن، اوزن و مس
• تاثیرات ظاهری نظیر عدم تغییر رنگ
• عملکرد خاص نظیر مقاومت در برابر حرارت یا عدم مقاومت، خم شدن یا عدم خم شدن
• خواص فیزیکوشیمیایی نظیر آنتی اکسیدان‌های طبیعی، فیزیکی و شیمیایی.

 آنتی اکسیدان‌های طبیعی مانند اسید آمینه، توکوترینول و بتائین  فقط در لاستیک‌های طبیعی یافت می‌شوند. این در حالی است که آنتی اکسیدان‌های فیزیکی و شیمیایی به‌طور گسترده در محصولات مختلف لاستیک مصنوعی استفاده می‌شوند. فرآیند فرسایش  لاستیک شامل سه مرحله‌ی  شروع فرسایش، واکنش‌های شیمیایی تشدید کننده فرسایش، و خاتمه یا انهدام کامل لاستیک است.

آنتی اکسیدان‌های فیزیکی معمولاً در مرحله شروع فرسودگی لاستیک استفاده می‌شوند. یک فیلم بسته‌بندی اکسیژن (که به جذب اکسیژن بر روی سطح کمک می‌کند) به همراه اوزن بر روی سطح محصولات لاستیکی به‌صورت مستقیم ریخته و یا پاشیده می‌شود که از فرسودگی لاستیک جلوگیری می‌کند. در مقابل، آنتی اکسیدان‌های شیمیایی معمولا در مرحله دوم یا همان مرحله واکنش‌های شیمیایی تشدید کننده فرسایش لاستیک، استفاده می‌شود. با توجه به حالت‌های مختلف شکست زنجیره مولکولی مواد لاستیکی خام، آنتی اکسیدان‌های شیمیایی مختلفی برای شکستن زنجیره‌ی واکنش‌های فرساینده در لاستیک، افزوده می‌شوند.

روند مصرف آنتی اکسیدان‌ در جهان

تا به امروز، مصرف سالانه جهانی انواع آنتی اکسیدان لاستیکی بیش از 700000 تن بوده است که حدود 40 درصد از کل مقدار افزودنی‌های لاستیکی را تشکیل می‌دهد. این مقدار تقریباً دو برابر بیشتر از بازدارنده‌های شعله‌ای فسفری است، که گروهی از آلاینده‌های نوظهور محسوب می‌شوند و در دهه‌های گذشته مورد توجه زیادی قرار گرفته‌اند. چین یکی از کشورهای اصلی تولید کننده آنتی اکسیدان لاستیکی است و بیش از 70 درصد کل تولیدات جهانی را شامل می‌شود. تولید انواع آنتی اکسیدان لاستیکی در چین، در طی سال‌های 2016-2020، بین 365000 تا 378000 تن متغیر بوده است.

آنتی اکسیدان‌های آمین اصلی‌ترین آنتی اکسیدان‌های لاستیکی هستند که در چین تولید و مورد استفاده قرار می‌گیرند که محصولات آن با نام تجاری 6PPD، TMQ و   RDبیشترین تولید را دارند و بیش از 80 درصد از کل تولیدات آنتی اکسیدان آمینی را تشکیل می‌دهند. تولید سالانه 6PPD، 189.500 تا 208.600 تن است که حدود 55 درصد از کل مقدار آنتی اکسیدان‌های آمینی تولیدی را تشکیل می‌دهد و پس از آن TMQ با تولید سالانه 102800-126000 تن (تقریباً 30 درصد از مقدار کل) در رتبه دوم قرار دارد.

کاربرد آنتی اکسیدان‌ لاستیکی

آنتی اکسیدان لاستیکی به‌عنوان موادی تعریف می‌شود که می‌تواند فرسوده شدن ترکیبات پلیمری را به تاخیر بیندازد و عمر مفید محصولات لاستیکی را افزایش می‌دهند. کاربرد آنتی اکسیدان لاستیکی به شرح زیر است:

• فرآیند اکسیداسیون در لاستیک را مهار می‌کند.
• باعث کاهش اثرات گرما و تشعشعات خورشیدی بر روی لاستیک می‌شود.
• از خوردگی لاستیک توسط فلزاتی نظیر مس جلوگیری می‌کند.

طبقه بندی انواع آنتی اکسیدان‌ لاستیکی به شرح زیر است:

• آنتی اکسیدان‌های آمین
• آنتی اکسیدان‌های فنولی
• آنتی اکسیدان‌های هتروسیکلیک
• آنتی اکسیدان‌های فسفیت
• آنتی اکسیدان‌های نمک‌های نیکل (نیکل دی بوتیل دی تیوکاربامات (NBC))

در طول تولید لاستیک، اغلب آنتی اکسیدان‌های مختلف به صورت مخلوط و به‌منظور بهبود عملکرد و اطمینان از اثر ضد فرسودگی در لاستیک استفاده می‌شود.

انواع آنتی اکسیدان لاستیکی به تفصیل ویژگی و نوع کاربرد

آنتی اکسیدان‌های آمین

آنتی اکسیدان آمین رایج ترین آنتی اکسیدان لاستیکی است که در اوایل دهه 1970 تولید شد و به طور گسترده در صنعت لاستیک استفاده گردید. آنتی اکسیدان‌های آمینی معمول شامل موارد زیر است:

• diaryl-secondary amine (آمین دی آریل ثانویه)
• acetone-amine (استون آمین)
• p-phenylenediamine (پی-فنیل اندامین)
• aldehyde-amine (آلدهید آمین)

رایج ترین محصولات تجاری آنتی اکسیدان‌های آمین شامل موارد زیر است:

• 6PPD
• 77PD (N,N′-bis(1,4-dimethylpentyl)-p-phenylenediamine)
• PPDTZ (tris-(N-dimethylpentyl-p-phenylenediamine)-N,N′,N″-1,3,5-triazine)
• TMPP (1,3,5-Triazine-2,4,6-triamine, N,N′,N″-tris [4-[(1,4-dimethylpentyl)amino]phenyl])
• IPPD (N-isopropyl-N′-phenylenediamine)
• TMQ

عملکرد آنتی اکسیدان آمین به این صورت است که، رادیکال‌های آزاد این نوع از آنتی اکسیدان‌ها می‌توانند پراکسید فعال تولید شده توسط واکنش اکسیداسیون مولکولی لاستیک را جذب کرده و با آن ترکیب شوند و ترکیبات پایداری را تشکیل دهند که می‌تواند روند فرسایش لاستیک را کندتر کند. آنتی اکسیدان‌های آمین اثر بازدارندگی زیادی بر روی روند فرسایش ناشی از اکسیداسیون اکسیژن و O3، واکنش‌های حرارتی، بیرون زدگی لاستیک و اثرات خورندگی فلز مس نشان می‌دهند. با این حال، آن‌ها می‌توانند در زیر نور خورشید باعث فوتوکرومیسم شوند که منجر به تغییر رنگ لاستیک سفید می‌شود. بنابراین، آن‌ها برای محصولات لاستیکی سفید و رنگ روشن نامناسب هستند.

آنتی اکسیدان‌های فنولیک

آنتی اکسیدان‌های فنولیک شامل موارد زیر است:

• آنتی اکسیدان‌های فنولی آلکیلن
• آنتی اکسیدان‌های فنولی پلی بازیک
• آنتی اکسیدان‌های فنلی دی سولفوره

رایج‌ترین محصولات تجاری استخراج شده از آنتی اکسیدان‌های فنولیک شامل موارد زیر است:

• styrenated phenol (antioxidant SP)
• antioxidant 2246
• BHT (264)

در این میان، آنتی اکسیدان 2246 عملکرد خوبی برای محافظت از لاستیک در برابر فرسودگی ناشی از گرما، اکسیداسیون و خوردگی توسط فلزات دارد. از آنجا که هیدروژن موجود در آنتی اکسیدان‌های فنولی می‌تواند با اکسیژن موجود در هوا ترکیب شود، بنابراین کارایی ضد فرسودگی آن‌ها در مقایسه با آنتی اکسیدان‌های آمین کاهش پیدا می‌کند و تاثیر کمتری خواهد داشت. در مقابل، آنتی اکسیدان‌های فنولی تاثیر کمتری بر روی تغییر رنگ لاستیک دارند و بنابراین به‌طور گسترده در محصولات لاستیکی با رنگ روشن استفاده می‌شوند.

آنتی اکسیدان‌های هتروسیکلیک

آنتی اکسیدان‌های هتروسیکلیک عمدتاً برای جلوگیری از فرسودگی ناشی از گرما و حرارت، تخریب به‌وسیله عامل اکسیداسیون و همچنین اثرات منفی فلز مس مورد استفاده قرار می‌گیرند. این آنتی اکسیدان لاستیکی به طور کلی در محصولات لاستیکی با رنگ روشن و شفاف و همچنین محصولات لاتکس استفاده می‌شود. محصولات تجاری آنتی اکسیدان‌های هتروسیکلیک شامل موارد زیر است:

• MB (2-mercaptobenzimidazole)
• MMB (2-mercaptomethylbenzimidazole)
• MMBZ (2-mercaptomethylbenzimidazole zinc salt)
• MBZ (2-mercaptobenzimidazole zinc salt)

 در میان آن‌ها، MB و MBZ دو محصول رایج هستند. MB غیر سمی اما تلخ است که استفاده آن را در محصولات لاستیکی‌ای که در تماس با غذا قرار دارند مانند دستکش‌های بهداشتی و واشر ظروف غذا نامناسب می‌کند.

آنتی اکسیدان‌های فسفیت

فسفیت، به عنوان یک عامل تجزیه کننده هیدروپراکسید و یک عامل به‌دام انداختن رادیکال‌های آزاد، نقش کلیدی به‌عنوان یک آنتی اکسیدان کمکی در سیستم‌های تولید مواد پلیمری ایفا می‌کند. آنتی اکسیدان‌های فسفیت عمدتاً شامل موارد زیر است:

• Tris (nonylphenyl)
• Phosphate (TNP)
• GW-540 (tris(1,2,2,6,6-pentamethylpiperidinyl) phosphite)
• Irgafos168 (tris(2,4-di-tert-butylphenyl) phosphite)

GW-540 به‌طور گسترده در لاستیک‌های ترکیب شده با لاستیک استایرن بوتادین و لاستیک پلی بوتادین استفاده می‌شود. TNP برای محصولات لاستیکی طبیعی و مصنوعی، لاتکس و پلاستیک مناسب است. به عنوان یک تثبیت‌کننده و آنتی اکسیدان، می‌تواند باعث افزایش مقاومت لاستیک‌ها در مقابله با حرارت شود. علاوه بر این، آنتی اکسیدان‌های فسفیت تاثیری بر رنگ و درخشندگی لاستیک ندارند. با ترکیب آنتی اکسیدان‌های فسفیتی، فنولی و آمینی شما می‌توانید یک آنتی اکسیدان موثر و قوی برای جلوگیری از فرسودگی محصولات لاستیکی و بهبود کیفیت و عملکرد لاستیک تهیه کنید.

نکات ایمنی مربوط به آنتی اکسیدان لاستیکی

با وجود اینکه اکثر انواع آنتی اکسیدان در دسته‌ی محصولاتی که برای سلامت انسان خطرناک هستند، قرار نمی‌گیرند اما باز هم هیچکس از اثرات دراز مدت این نوع از مواد شیمیایی اطلاعی ندارد. بنابراین بهتر است که برای حفظ سلامتی خود و خطرات احتمالی‌ای که استفاده از این محصولات در آینده ممکن است بر جای بگذارد، رعایت نکات ایمنی را جدی بگیرید.

در ادامه به همراه گروه صنتعی پارس خورشید، عرضه دهنده انواع آنتی اکسیدان لاستیکی به‌بررسی نکات مهم ایمنی خواهیم پرداخت:

• قبل از شروع کار حتما لباس کار مناسب تهیه کنید و استفاده نمایید. همچنین از عینک‌های صنعتی لبه‌دار استفاده کنید تا در صورت پاشش مواد، آسیبی به چشم شما وارد نشود. علاوه بر این دستکش‌های محافظ صنعتی را فراموش نفرمایید.
• اگر هر نوع از آنتی اکسیدان لاستیکی به چشم شما پاشیده شد، در صورت وجود لنز آن را از چشم خارج کنید و سپس چشم خود را به مدت 15 دقیقه با آب ولرم بشویید.
• همچنین در صورت تماس آنتی اکسیدان لاستیکی با هر قسمتی از پوست بدن، باید آن قسمت پوست، به مدت 15 دقیقه با آب شسته شود.
• هنگامی که با آنتی اکسیدان لاستیکی سر و کار دارید از خوردن غذا، آشامیدن مایعات، جویدن آدامس و کشیدن سیگار پرهیز نمایید.
• در صورت استنشاق آنتی اکسیدان لاستیکی حتما محیط را برای چند دقیقه ترک کنید و ترجیحا در هوای آزاد نفس بکشید.
• اگر به هر دلیل تصادفی‌ای عمل بلع آنتی اکسیدان لاستیکی صورت گرفت، هول نشوید. لازم نیست که استفراغ کنید. تنها کافی است که دهان خود را با آب بشویید و یک لیوان آب بنوشید.
• اگر آتش‌سوزی رخ داد، برای خاموش کردن آتش ناشی از آنتی اکسیدان لاستیکی، از آب، پودر شیمیایی خشک، کربن دی اکسید و کف استفاده نمایید.
• محیط زیست ما بستر زندگی و حیات بر روی زمین است. لطفا به‌هیچ عنوان مواد آنتی اکسیدان لاستیکی را در محیط زیست رها نکنید. این امر به تمام زیستمندان از جمله آبزیان و گیاهان آسیب جدی وارد خواهد کرد.