Trong những bài chia sẻ kiến thức về các loại phụ gia trong ngành nhựa trước đây của H&T Chemicals, chúng tôi đã giới thiệu đến các bạn các phụ gia phổ biến trong ngành nhựa: Phụ gia ổn định nhiệt tại đây, Phụ gia tăng trơn tại đây, Phụ gia chống cháy tại đây và Phụ gia chống lão hóa tại đây. Qua đó, chúng ta đã biết được tầm quan trọng của từng phụ gia nêu trên và ứng dụng của từng phụ gia đó trong ngành công nghiệp sản xuất nhựa.
Trong bài này, H&T Chemicals chúng tôi tiếp tục chia sẻ về Phụ gia kháng tia UV – một loại phụ gia chuyên dụng nhưng lại được sử dụng phổ biến và mang lại nhiều lợi ích trong quá trình sản xuất các sản phẩm nhựa. Vậy phụ gia kháng tia UV là gì? Mục đích sử dụng cũng như công năng hoạt động của phụ gia này như thế nào? Hãy cùng tìm hiểu.
- Tại sao cần phải sử dụng đến phụ gia kháng tia UV trong sản xuất nhựa?
Nhựa nguyên sinh là các chuỗi polymer liên kết với nhau. Ở điều kiện nhiệt độ thông thường, các liên kết polymer vô cùng bền vững và kiên cố, tạo nên các đặc tính ưu việt của nhựa như dẻo dai, linh hoạt, bền kéo, bền màu… Tuy nhiên, nhược điểm của nhựa là khi gặp nhiệt độ cao, các các phân tử polymer sẽ chuyển động với tốc độ cực đại gây ra đứt gãy các liên kết, hình thành các gốc tự do (free radical). Các gốc tự do này hoạt động mạnh gây ra phản ứng dây chuyền phân hủy cấu trúc polymer. Đồng thời trong quá trình phản ứng này, chúng tiếp tục liên kết với các phân tử oxy làm gia tăng tốc độ và mức độ phân hủy sản phẩm nhựa.
Nhiệt độ cao tự nhiên nhất chính là bức xạ mặt trời với các tia cực tím, tia UV, đây chính là “kẻ thù” của chuỗi polymer. Khi tiếp xúc với ánh mặt trời, các chuỗi polymer sẽ hấp thụ năng lượng và tích lũy nhiệt nhanh chóng, điều này đồng nghĩa với việc vật liệu nhựa sẽ bị lão hóa nhanh chóng, ảnh hưởng đến các thành phần cấu tạo, suy giảm tính chất và độ bền sản phẩm. Theo các nghiên cứu khoa học, sợi polypropylene – nguyên liệu nhựa quen thuộc được sử dụng phổ biến có thể chịu được khoảng sáu ngày tiếp xúc với tia UV cường độ cao trước khi mất tới 70% chức năng.
Chính vì vậy, trong thành phần sản xuất nhựa, phụ gia kháng tia UV dù chỉ chiếm từ 0,5 – 2% tổng thành phần cấu tạo sản phẩm, song đây lại là phụ gia không thể thiếu nhằm hạn chế các tác hại của tia cực tím có trong ánh sáng mặt trời giúp nâng cao độ bền màu và đảm bảo cơ tính của sản phẩm nhựa.
- Phân loại và nguyên lý hoạt động của phụ gia kháng tia UV
Có nhiều loại chất phụ gia kháng tia UV, mỗi loại đều có cơ chế hoạt động và mức độ hiệu quả khác nhau.
2.1. Chất hấp thụ năng lượng sóng UV
Nhóm phụ gia kháng UV này hoạt động bằng cách hấp thụ các năng lượng nhận được từ sóng của tia UV đồng thời chuyển hóa các năng lượng trên thành dạng nhiệt vô hại cho polymer. Thông qua đó ngăn chặn tình trạng hình thành các gốc tự do gây phân hủy polymer.
2.2. Chất hấp thụ năng lượng nhiệt
Đây là nhóm phụ gia kháng UV có tác dụng hấp thụ các năng lượng nhiệt, giúp polymer hạn chế quá trình tích tụ nhiệt, hạn chế việc đạt tới điểm cực hạn gây đứt gãy các liên kết polymer để giải phóng các gốc tự do. Qua đó ngăn chặn tình trạng các gốc tự do phá hủy polymer làm biến đổi tính chất cũng như bề mặt nhựa.
2.3. Chất khóa hoạt tính của các gốc tự do
Đây là nhóm phụ gia giúp khóa hoạt tính của các gốc tự do, giúp polymer bền vững hơn khi tiếp xúc với tia cực tím đồng thời hạn chế quá trình lão hóa polymer trong quá trình sử dụng bị các tác động cơ học quá mức.
Các yếu tố tác động tiêu cực từ môi trường như cơ học, nhiệt, sóng năng lượng (trong đó có sóng UV, hồng ngoại,…) và các chất có tính oxy hóa (oxy, peroxy,…) đều gây ra quá trình đứt gãy mạch polymer, và hình thành các gốc tư do không mong đợi cho polymer.
Chất khóa hoạt tính của các gốc tự do này sẽ được dùng như chất kháng tia UV trong điều kiện nhiệt độ thấp.
2.4. Chất khóa hoạt tính của các hydroperoxide
Trong quá trình phản ứng dây chuyền của các nhóm chứa gốc tự do sinh ra, các gốc tự do có tác động đến các nguyên tử oxy (trong môi trường) và hình thành các hydroperoxide. Các hydroperoxide là một trong những nhân tố gây tác động rất lớn đến quá trình thoái hóa của polymer.
Nhóm phụ gia này nhằm kìm hãm và vô hiệu hóa các hydroperoxide được xem là những chất kháng tia UV hiệu quả. Phần lớn các tia UV thuộc nhóm khóa hoạt tính gốc tự do cũng có tính năng khóa hoạt tính hydroperoxide. Tuy nhiên người ta cũng có thể dùng một số hợp chất có tính khử để loại bỏ một cách chủ động các hydroperoxide này.
- Ứng dụng của phụ gia kháng tia UV
3.1. Ứng dụng trong ngành sản xuất ô tô
- Phụ gia chống tia UV được ứng dụng phổ biến trong sản xuất các chi tiết nội thất/ngoại thất bằng nhựa cho ô tô. Ngoài việc giữ gìn vẻ ngoài của xe, chất phụ gia kháng tia UV còn góp phần mang lại tuổi thọ và độ bền tổng thể cho xe bằng cách bảo vệ các bộ phận bên ngoài khỏi sự xuống cấp do tia cực tím gây ra, các chất phụ gia này giúp duy trì tính toàn vẹn về cấu trúc của xe, kéo dài tuổi thọ và giảm nhu cầu sửa chữa hoặc thay thế thường xuyên.
3.2. Ứng dụng trong ngành nông – lâm – ngư nghiệp
- Phụ gia chống tia UV được ứng dụng trong các vật dụng phục vụ nông nghiệp (như màng nhà kính, màng phủ nông nghiệp,…) hay ngư nghiệp (như lưới đánh cá,…). Đặc biệt, ứng dụng phụ gia chống tia UV trong màng nông nghiệp không chỉ đảm bảo độ bền vững cho vật liệu mà còn hạn chế tác hại của bức xạ mặt trời tới hoa màu, đem lại hiệu quả kinh tế lớn cho bà con nông dân.
3.3. Ứng dụng trong vật liệu xây dựng
- Các chất phụ gia ổn định tia cực tím đặc biệt quan trọng đối với các ứng dụng xây dựng ngoài trời, nơi vật liệu thường xuyên tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. Nếu không có khả năng chống tia cực tím thích hợp, các vật liệu như ống nhựa, tấm lợp có thể trở nên giòn, mất màu, dễ bị nứt và xuống cấp. Ngoài việc bảo vệ vật liệu, chất phụ gia ổn định tia cực tím còn giúp duy trì tính thẩm mỹ của sản phẩm xây dựng. Bằng cách ngăn chặn sự phai màu và suy thoái bề mặt, các chất phụ gia này đảm bảo rằng vật liệu giữ được hình dáng và hiệu suất ban đầu theo thời gian, giúp sản phẩm bền hơn và đáng tin cậy hơn, kéo dài tuổi thọ của công trình.
3.4. Ứng dụng trong ngành sản xuất các vật liệu ngoài trời
- Chất phụ gia kháng tia UV cũng được ứng dụng trong vật liệu sợi và gỗ tự nhiên để ngăn chặn màu bị phai trong các sản phẩm ngoài trời: bạt che, ghế sân vận động, sản phẩm sân vườn, dây truyền tải điện, hộp đấu nối ngoài trời, màng phủ nông nghiệp, màng phủ nhà kính,…
3.5. Các ứng dụng khác
- Phụ gia kháng tia UV còn được ứng dụng trong các ngành sản xuất màng film (cải thiện độ bền màu), đúc phun HDPE, băng keo HDPE, màng thổi LDPE hoặc LLDPE, kéo sợi PP, băng keo PP,…để hạn chế tác hại của bức xạ mặt trời tới sản phẩm. Qua đó nâng cao tuổi thọ và giá trị sản phẩm.
Trên đây là những kiến thức tổng quan về phụ gia kháng tia UV trong công nghiệp sản xuất nhựa, H&T Chemicals hy vọng bài viết này sẽ hữu ích đối với các bạn.
Đừng quên H&T Chemicals chúng tôi luôn sẵn sàng cung cấp các loại hóa chất công nghiệp chất lượng cao, được nhập khẩu với đầy đủ chứng nhận chất lượng sản phẩm.