EN
Zašto IPDA izaziva žućenje: hemijski i ekološki faktori
Alifatična struktura diamin IPDA i putevi formiranja hromofora
Главни разлог што IPDA (изофорон диамин) изазива пожутељавање је у вези са његовом специјалном алифатичном, разгранатом структуром, нарочито оне секундарне аминогрупе које се у њему налазе. Када се ова материја изложи топлоти, светлости или само обичном кисеонику, те амине почињу да се оксидују. Шта се затим дешава је прилично занимљиво – формирају се конјуговане двоструке везе заједно са карбонилним групама, које у основи постају мали центри који изазивају боју, такозване хромофоре. Ове структуре апсорбују видљиву светлост у опсегу од 400 до 500 нанометара, због чега примећујемо пожутељавање до браонкастог обојења. Вредно је напоменути да када има седам или више ових двоструких веза поређаних у низ, апсорпција постаје веома јака. Још један фактор који делује против IPDA је нешто што се назива просторна хиндраса, због чега је он још осетљивији на слободне радикале него што би били амины са равним ланцем. То убрзава формирање структура које изазивају обојење. На пример, ако материјали који садрже IPDA стоје на температури од око 80 степени Celзијуса током 500 сати, испитивања показују да се промена боје (мерена као Делта E) повећава за 3 до 5 јединица, углавном због накупљања карбонилних група током времена.
Топлотно старење у односу на УВ излагање: различити механизми пожутељавања услед IPDA-а
Епоксиди отврднуте са IPDA пожутељавају на принципијелно различите начине, зависно од стручног оптерећења:
| Механизам | Примарни хромофори | Кључни фактори који утичу |
|---|---|---|
| Термичко старење | Карбонилне групе, конјуговане везе | Температура (>60°C), кисеоник |
| Ekspozicija UV zracenju | Хинон имини, радикали | Интензитет УВ зрачења, влажност |
Када материјали претрпе термалну деградацију, то се дешава кроз процес који се назива оксидативно секцирање ланца и који производи велики број карбонилних група у хромофорима. Влажност погоршава ствари јер подстиче реакције хидролизе. Са друге стране, када су изложени УВ зрачењу, примећујемо нешто другачије. УВ светлост покреће такозвану фотооксидацију, која специфично напада те секундарне амине у ИПДА молекулима и ствара кинон имин сојине које јако апсорбују таласне дужине плаве светлости. Ова врста деградације најчешће представља проблем за производе који се користе на отвореном. Тестирање помоћу КУВ комора открива и доста значајне промене боје. Након само 500 сати излагања, вредности Делта Е често скоче изнад 10 јединица, што је визуелно прилично приметно. Једна важна разлика вредна белешке је начин на који се ове две врсте деградације физички показују. Термално пожућење се равномерно шири кроз цео материјал, док деградација услед УВ излагања остаје углавном на површини и обично долази уз јасан пад мерених вредности блијеска површине.
Dinamika degradacije pod uticajem UV zračenja u epoksidima otvorenim IPDA-jem
Fotooksidacija sekundarnih amina i nakupljanje hinon imina
Када се материјали изложе ултравиолетном светлу, дешава се нешто занимљиво са тим секундарним аминима у IPDA молекулима. Они пролазе кроз процесе фотооксидације који стварају ове жућкасте једињене познате као хромофори кинон имина, кроз такозване Нориш-ове реакције. Проблем се погоршава када су присутне карбонилне нечистоће. Оне често потичу из остатака након производног процеса или настају са старењем материјала. Оно што се затим дешава је прилично драматично – ове нечистоће одузимају атоме водоника са амино локација у близини, стварајући нестабилне радикале који брзо прелазе у стабилна, дуготрајна кинон имина са проширеном конјугацијом. Анализа стварних резултата тестова открива нешто узбуњујуће. Након само 500 сати испод QUV услова тестирања, FTIR анализом је утврђено више од 60% губитка аминског садржаја. А знате ли шта? То савршено одговара повећању b* вредности боје и приметном пожутењу узорака. Најгоре од свега? Ти високоенергетски УВ-Б и УВ-Ц таласни бројеви заиста значајно убрзавају ову хемијску деградацију.
Повезивање губитка блијеска, ΔE и густине хромофора у убрзаном QUV тестирању
ASTM G154 QUV тестови старења откривају јаке односе између метрика оптичког деградирања у системима залеђеним IPDA-ом:
- Блијесак (60°) опада за око 40% у првих 300 сати — последица микропукотина изазваних фотоксидативним напоном на површини
- δE прелази 15 јединица након 1.000 сати, при чему више од 90% промене потиче од повећања жућкастости (координата b*)
- Густина хромофора — квантификована помоћу UV-Vis спектроскопије — показује линеарну корелацију (R² = 0,92) са ΔE, чиме се потврђује да су хинон имини доминантне врсте које узрокују жућкање
Важно је да узорци који задржавају >85% почетног блијеска конзистентно имају ΔE < 8, чиме се површинска интегритет поставља као практични, тренутни индикатор стабилности боје.
Смањивање жућкања повезаног са IPDA: Перформансе модификованих алтернатива аминима
ЛиCA-модификовани агенти за залеђивање смањују ΔE за 40–60% након 1.000 h QUV (ASTM D4329)
IPDA agensi za učvršćivanje imaju sklonost da prilično brzo požute od izlaganja sunčevoj svetlosti zbog visoke reaktivnosti njihovih alifatičnih diamina. Upravo tu dolaze u pitanje cikloalifatični amini stabilizovani na svetlost. Ovi LyCA jedinjenja poseduju krute prstenaste strukture koje zapravo sprečavaju oksidativni raspad. Pored toga, sadrže posebne sastojke koji apsorbuju UV zračenje i neutrališu slobodne radikale, zaustavljajući promene boje pre nego što uopšte nastanu. Prema rezultatima ispitivanja prema ASTM D4329, materijali tretirani LyCA zadržavaju približno 40 do 60 posto bolju stabilnost boje u poređenju sa običnim IPDA nakon 1.000 sati u QUV uređaju za testiranje vremenskih uslova. Praktično gledano, ovo znači da boje dugo izgledaju sveže, pri čemu nivo sjaja ostaje iznad 80%, dok se netretirani uzorci brzo raspadaju. Ključ ovde ipak nije u potpunom odbacivanju IPDA. Umesto toga, proizvođači podešavaju njegovu reaktivnost koristeći tehnike sterne zabrane kako bi usporili procese oksidacije. Takođe dodaju funkcionalne aditive koji hvataju dosadne radikale pre nego što mogu stvoriti iritantne kinon-imine. Za zahtevne primene poput premaza za prozore, izradu providnih kompozitnih delova ili završnih obrada proizvoda koji moraju dugo izgledati estetski privlačno, ove LyCA modifikacije zaista čine razliku u dugoročnom održavanju izgleda, u skladu sa stvarnim industrijskim standardima.
FAQ Sekcija
Šta uzrokuje žućenje kod epoksi smola očvrslih sa IPDA?
Žućenje je uglavnom posledica oksidacije sekundarnih amina u IPDA, što dovodi do formiranja hromofora koji apsorbuju vidljivu svetlost, što rezultira promenom boje.
Kako UV zračenje utiče na materijale zasnovane na IPDA?
UV zračenje pokreće foto-oksidaciju, stvarajući hinon imine koji apsorbuju talasne dužine plave svetlosti, što izaziva žućenje, naročito na površini materijala.
Može li se proces žućenja usporiti ili sprečiti?
Da, korišćenje LICA-modifikovanih sredstava za očvršćavanje može značajno smanjiti proces žućenja poboljšanjem UV stabilnosti i uvođenjem aditiva koji sprečavaju oksidaciju.