Ammine impedite stabilizzanti alla luce: meccanismo di azione

Importanza delle ammine impedite stabilizzanti alla luce (HALS)

Le

ammine impedite stabilizzanti alla luce (HALS)

sono composti organici fondamentali come stabilizzanti nelle materie plastiche. Queste sostanze sono in grado di neutralizzare i radicali liberi che si formano a causa dell’interazione dei materiali con le radiazioni UV.

Processo di degradazione fotoossidativa

Quando esposti alla luce, i polimeri subiscono una degradazione fotoossidativa che comporta la formazione di radicali liberi, la rottura delle catene polimeriche, la diminuzione del peso molecolare e il deterioramento delle proprietà meccaniche. Questo processo inizia superficialmente, con crepe visibili che portano a un degrado accelerato delle proprietà del polimero.

Fotostabilizzazione dei polimeri

Per prevenire la fotodegradazione, è possibile utilizzare diversi metodi di fotostabilizzazione, come l’uso di filtri per la luce, assorbitori di raggi UV, decompositori di perossidi e scavenger di radicali liberi, che spesso sono composti principalmente da ammine impedite stabilizzanti alla luce.

Mercato delle ammine impedite stabilizzanti

Il mercato delle ammine impedite stabilizzanti alla luce è in costante crescita. Negli Stati Uniti, ad esempio, è stato valutato a $250,62 milioni nel 2022 e si prevede che possa raggiungere i $271,91 milioni entro il 2029.

Composizione delle HALS

Le HALS sono composti chimici che contengono un gruppo funzionale amminico e derivano principalmente dalla 2,2,6,6-tetrametilpiperidina.

Per proteggere efficacemente i polimeri dalla fotodegradazione, l’utilizzo di ammine impedite stabilizzanti alla luce è fondamentale, contribuendo a preservare le proprietà e la durata dei materiali plastici.Le ammine impedite stabilizzanti alla luce sono classificate in base al loro peso molecolare, che influisce sulla loro velocità di diffusione nella matrice polimerica e, quindi, sulla protezione dai danni causati dalle radiazioni UV. Le ammine con peso molecolare più elevato agiscono come stabilizzatori termici a lungo termine, sebbene sia importante considerare i gruppi laterali presenti nella molecola.

Caratteristiche delle Ammine Impedite

Le ammine impedite sono ampiamente disponibili e presentano basso costo, bassa tossicità ed eccellente compatibilità con una vasta gamma di materiali polimerici. Queste sostanze hanno dimostrato di avere un effetto fotostabilizzante fino a quattro volte maggiore rispetto agli assorbitori UV tradizionali, dissipando l’energia luminosa assorbita sotto forma di calore tramite un trasferimento intramolecolare e reversibile di protoni.

Sintesi delle Ammine Impedite

Le ammine impedite stabilizzanti alla luce possono essere sintetizzate a partire da precursori come il cloruro cianurico (NCCl₃), noto anche come tricloro triazina, e l’allilammina, ottenuta dalla reazione tra il cloruro di allile e ammoniaca seguita da distillazione. Un’altra sostanza utilizzata è la 2,2,6,6-tetrametilpiperidina-4-olo, attualmente considerata il più efficace stabilizzatore alla luce per materiali polimerici, sviluppato dalla Sankong Company giapponese negli anni precedenti.

Questa nuova generazione di stabilizzatori rappresenta un importante passo avanti nella protezione dalla degradazione causata dalla luce solare, garantendo una maggiore durata e prestazioni migliori per una vasta gamma di materiali plastici.

Meccanismo di azione degli stabilizzanti alla luce per le poliolefine

Le poliolefine, come il [polietilene](https://chimica.today/chimica-organica/polietilene/) e il [polipropilene isotattico](https://chimica.today/chimica-organica/polipropilene-isotattico/), necessitano di stabilizzanti alla luce a causa della presenza di contaminanti come residui di catalizzatore, pigmenti o sottoprodotti della degradazione termica durante la lavorazione. Anche se i gruppi C-C e H-H non assorbono radiazioni U.V., è fondamentale proteggere i polimeri dalla luce.

Ciclo di Denisov negli stabilizzanti alla luce

Gli stabilizzanti alla luce, come le ammine impedite, agiscono attraverso un complesso insieme di reazioni noto come

ciclo di Denisov

. In questo processo, le ammine impedite reagiscono per eliminare i radicali alchilici e perossidici formatisi durante l’ossidazione.

1.

Primo stadio

: Le HALS vengono ossidate a radicali nitrossido RNO· tramite reazioni con perossidi o [idroperossidi](https://chimica.today/chimica-organica/idroperossidi).

2.

Secondo stadio

: I radicali nitrossido reagiscono con i radicali alchilici formando intermedi che contengono il gruppo N-O-R.

3.

Reazioni successive

: Gli intermedi formati possono reagire con vari composti, incluso il radicale perossidico ROO·, generando prodotti non radicalici o rigenerando radicali nitrossido RNO·.

Il primo stadio della reazione è influenzato dalla temperatura; oltre gli 80°C, l’efficienza degli stabilizzanti alla luce può diminuire. Per questo motivo, spesso vengono combinati con antiossidanti primari e secondari per massimizzare la protezione.

Sinergie e interazioni molecolari

Nonostante l’efficacia dei differenti composti stabilizzanti, la combinazione di antiossidanti e ammine impedite può avere interazioni sinergiche o competitive. È necessario quindi condurre uno studio preventivo per valutare le possibili interazioni molecolari e garantire una protezione ottimale per le poliolefine durante il processo di lavorazione.