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Estabilizadores de luz de amina impedida

Los estabilizadores de luz de amina impedida ( HALS ) son compuestos químicos que contienen un grupo funcional amina que se utilizan como estabilizadores en plásticos y polímeros. [1] Estos compuestos son típicamente derivados de tetrametilpiperidina y se utilizan principalmente para proteger los polímeros de los efectos de la fotooxidación ; a diferencia de otras formas de degradación de polímeros como la ozonólisis . [2] [3] También se utilizan cada vez más como estabilizadores térmicos, [4] particularmente para niveles bajos y moderados de calor, sin embargo, durante el procesamiento a alta temperatura de polímeros (por ejemplo, moldeo por inyección ) siguen siendo menos efectivos que los antioxidantes fenólicos tradicionales. [5]

Mecanismo de acción

Los HALS no absorben la radiación UV, pero actúan para inhibir la degradación del polímero eliminando de forma continua y cíclica los radicales libres que se producen por la fotooxidación del polímero. El proceso general a veces se denomina ciclo de Denisov , en honor a Evguenii T. Denisov [6] y es extremadamente complejo. [7] En términos generales, los HALS reaccionan con el radical peróxido de polímero inicial (ROO•) y los radicales de polímero de alquilo (R•) formados por la reacción del polímero y el oxígeno, lo que evita una mayor oxidación radical. Mediante estas reacciones, los HALS se oxidan a sus radicales aminoxilo correspondientes (R 2 NO• cf TEMPO ), sin embargo, pueden volver a su forma de amina inicial a través de una serie de reacciones radicales adicionales. La alta eficiencia y longevidad de los HALS se deben a este proceso cíclico en el que los HALS se regeneran en lugar de consumirse durante el proceso de estabilización.

Reacción inicial de un HAL con un radical peroxi del polímero: este paso estabiliza el polímero y convierte el HAL en su forma aminoxilo.

La estructura de los HALS los hace resistentes a las reacciones secundarias. El uso de una amina impedida que no posee hidrógenos alfa evita que los HALS se conviertan en una especie de nitrona y las piperidinas son resistentes a las reacciones intramoleculares de Cope . [8] En los HALS comerciales, el grupo reactivo de piperidina suele estar unido a un armazón químico voluminoso, con el fin de reducir su volatilidad durante el procesamiento de plástico fundido.

Solicitud

Aunque los HALS son extremadamente eficaces en poliolefinas , polietileno y poliuretano , son ineficaces en cloruro de polivinilo (PVC). Se cree que su capacidad para formar radicales nitroxilo se ve alterada debido a que son fácilmente protonados por el HCl liberado por la deshidrohalogenación del PVC. [ cita requerida ]

Véase también

Referencias

  1. ^ Zweifel, Hans; Maier, Ralph D.; Schiller, Michael (2009). Manual de aditivos para plásticos (6ª ed.). Múnich: Hanser. ISBN 978-3-446-40801-2.
  2. ^ Pieter Gijsman (2010). "Fotoestabilización de materiales poliméricos". En Norman S. Allen (ed.). Fotoquímica y fotofísica de materiales poliméricos Fotoquímica . Hoboken: John Wiley & Sons. págs. 627–679. doi :10.1002/9780470594179.ch17. ISBN 978-0-470-59417-9..
  3. ^ Klaus Köhler; Peter Simmendinger; Wolfgang Roelle; Wilfried Scholz; Andreas Valet; Mario Slongo (2010). "Pinturas y recubrimientos, 4. Pigmentos, extensores y aditivos". Ullmann's Encyclopedia Of Industrial Chemistry . doi :10.1002/14356007.o18_o03. ISBN 978-3-527-30673-2.
  4. ^ Gijsman, Pieter (noviembre de 2017). "Una revisión sobre el mecanismo de acción y la aplicabilidad de los estabilizadores de aminas impedidas". Degradación y estabilidad de polímeros . 145 : 2–10. doi :10.1016/j.polymdegradstab.2017.05.012.
  5. ^ Gensler, R; Plummer, CJG; Kausch, H.-H; Kramer, E; Pauquet, J.-R; Zweifel, H (febrero de 2000). "Degradación termooxidativa de polipropileno isotáctico a altas temperaturas: antioxidantes fenólicos frente a HAS". Degradación y estabilidad de polímeros . 67 (2): 195–208. doi :10.1016/S0141-3910(99)00113-5.
  6. ^ Denisov, ET (enero de 1991). "El papel y las reacciones de los radicales nitroxilo en la estabilización de la luz de la piperidina impedida". Degradación y estabilidad de polímeros . 34 (1–3): 325–332. doi :10.1016/0141-3910(91)90126-C.
  7. ^ Hodgson, Jennifer L.; Coote, Michelle L. (25 de mayo de 2010). "Aclaración del mecanismo del ciclo de Denisov: ¿cómo protegen los estabilizadores de luz de amina impedida los recubrimientos de polímeros de la degradación fotooxidativa?". Macromolecules . 43 (10): 4573–4583. Bibcode :2010MaMol..43.4573H. doi :10.1021/ma100453d. hdl : 1885/59767 .
  8. ^ March, Jerry; Smith, Michael B. (16 de enero de 2007). Química orgánica avanzada de March: reacciones, mecanismos y estructura (6.ª ed.). Wiley-Interscience. pág. 1525. ISBN 978-0-471-72091-1.