Application des stabilisateurs de lumière dans la production de produits en plastique

Le stabilisateur de lumière est un additif anti-vieillissement essentiel dans la production de plastiques. En absorbant, bloquant ou neutralisant l'énergie ultraviolette, il inhibe la rupture des chaînes moléculaires et la dégradation oxydative des plastiques causées par le rayonnement ultraviolet, évitant ainsi la décoloration, la fragilisation et la fissuration des produits à long terme, et prolongeant leur durée de vie en extérieur et sous forte luminosité. L'ajout de stabilisateur de lumière lors de la production de plastiques (extrusion, moulage par injection, soufflage, etc.) confère aux produits des propriétés anti-vieillissement dès leur conception, résolvant le problème de la défaillance des produits exposés aux intempéries pendant six mois sans stabilisateur, et s'adaptant à la quasi-totalité des plastiques tels que le PE, le PP, le PVC, le PET, le PC, etc. Selon leur mécanisme d'action, on distingue les absorbeurs d'ultraviolets, les neutralisateurs, les agents de protection et les piégeurs de radicaux libres. Actuellement, leur développement s'oriente vers une efficacité élevée, une faible migration et une approche multifonctionnelle respectueuse de l'environnement, ce qui constitue un atout majeur pour le développement des applications extérieures des produits plastiques.

1. Logique de fonctionnement de base des stabilisateurs de lumière : bloquer la source de vieillissement dès la fin de la production

Les chaînes moléculaires du plastique sont facilement endommagées par le rayonnement ultraviolet de 290 à 400 nm. Des stabilisateurs de lumière sont incorporés aux matières premières ou ajoutés en fin de production afin de garantir une protection complète de la chaîne et d'éviter les problèmes de vieillissement liés à la présence de dangers cachés dans le processus de fabrication.

Adaptabilité à la production : Compatible avec les procédés de production de plastique courants tels que l'extrusion, le moulage par injection, le moulage par soufflage et le laminage, avec une résistance à la chaleur couvrant des températures de traitement de 150 à 320 ℃, sans affecter la formabilité du produit ;

Voie de protection : les absorbeurs d'UV (tels que l'UV-327) absorbent l'énergie lumineuse et la convertissent en énergie thermique, les piégeurs de radicaux libres (tels que le HALS 944) mettent fin à la réaction en chaîne de dégradation, les agents de protection (tels que le noir de carbone) bloquent physiquement le rayonnement UV et les agents d'extinction (tels que les complexes de nickel) transfèrent l'énergie de l'état excité ;

Valeur fondamentale : L’ajout de ces éléments lors de la production permet de prolonger la durée de vie en extérieur des plastiques de quelques mois à 3-10 ans, tout en garantissant les propriétés mécaniques et la stabilité d’aspect du produit, et en réduisant les coûts de remplacement ultérieurs.

2. Types et adaptabilité à la production des stabilisateurs de lumière courants

Les différents stabilisateurs de lumière présentent des différences significatives en termes de résistance à la chaleur, de compatibilité et de transparence, et doivent être choisis en fonction du type de plastique, du procédé de fabrication et de l'utilisation du produit.

1. Absorbeurs d'UV : préférés pour la production de produits transparents

Produits représentatifs : Benzotriazole (UV-327, UV-326), Benzophénone (UV-531) ;

Procédé d'adaptation : moulage par injection, moulage par soufflage, extrusion, température de résistance à la chaleur 180-280 ℃ ;

Plastiques compatibles : PET, PC, PP transparent, film PVC transparent ;

Scénario de production : moulage par soufflage de bouteilles de boissons en PET, moulage par injection d'abat-jour en PC, production de boîtes à lunch transparentes en PP, sans affecter la transparence du produit (taux de rétention 90 %).

2. Stabilisateurs de lumière à base d'amines encombrées (HALS) : la base de la protection à long terme

Produits représentatifs : Faible poids moléculaire (HALS 770), poids moléculaire élevé (HALS 944) ;

Processus d'adaptation : Tous les processus de production de plastique, température de résistance à la chaleur 160-300 ℃ ;

Convient aux plastiques : PE, PP, PVC, ABS ;

Scénarios de production : extrusion de films agricoles en PE, moulage par injection de pare-chocs automobiles en PP, production de profilés de portes et fenêtres en PVC, la période de protection extérieure peut atteindre 5 à 10 ans.

3. Agent de protection : Convient aux produits opaques à bas coût

Produits représentatifs : noir de carbone, nano TiO₂ ₂ ZnO ;

Procédé d'adaptation : extrusion, moulage par injection, température de résistance à la chaleur 150-250 ℃ ;

Convient aux plastiques : tuyaux d’alimentation en eau en PE, tuyaux en PVC, poubelles extérieures en PP ;

Scénario de production : Extrusion de tuyaux d'irrigation goutte à goutte en PE noir et production de tuyaux de drainage en PVC foncé, à faible coût et avec protection directe.

4. Agent de trempe : spécialement conçu pour les produits de couleur foncée

Produit représentatif : Complexe de nickel (UV-1084) ;

Procédé d'adaptation : moulage par injection, extrusion, température de résistance à la chaleur 160-200 ℃ ;

Compatible avec les plastiques : PP, PE foncé, pièces ABS noires ;

Scénario de production : Moulage par injection de pièces automobiles en PP noir, production de produits d’extérieur en PE foncé, offrant une forte résistance aux intempéries mais ne convenant pas aux produits transparents.

3. Application pratique dans la production de produits plastiques clés

1. Production de produits en polyoléfine (PE, PP)

Extrusion de film PE agricole :

Formule : matière première PE + 0,2 % UV-327 + 0,3 % HALS 770 + 0,15 % antioxydant 1010 ;

Procédé : Température d'extrusion 150-180 ℃, taux de gonflement 2,5-3,0 ;

Effet : Après 12 mois d'utilisation en extérieur, la transmission de la lumière est supérieure à 85 %, le taux de rétention de la résistance à la traction est supérieur à 70 % et il n'y a pas de rupture fragile.

Pare-chocs de voiture en PP moulé par injection :

Formule : matière première PP + 0,5 % HALS 944 + 0,2 % UV-531 + 0,2 % antioxydant 168 ;

Procédé : Température de moulage par injection 180-200 ℃, température du moule 50-60 ℃ ;

Effet : Résistance aux intempéries pendant 3 ans sans décoloration ni fissures, avec un taux de rétention de la résistance aux chocs supérieur à 80 %.

2. Production de produits en plastique technique (PET, PC)

Moulage par soufflage de bouteilles de boissons en PET :

Formule : matière première PET + 0,15 % UV-326 + 0,2 % antioxydant 1010 ;

Procédé : Température de séchage de 160 ℃, température de moulage par soufflage de 270-280 ℃ ;

Effet : Bloque les rayons UV, empêche l'altération des boissons et la couleur jaune de la bouteille reste intacte pendant 6 mois.

Moulage par injection d'abat-jour en polycarbonate pour éclairage extérieur :

Formule : Matière première PC + 0,3 % UV-327 + 0,4 % HALS 944 ;

Procédé : Température de moulage par injection 280-300 ℃, temps de maintien 15-20 secondes ;

Effet : Transmission de la lumière extérieure de 80 % pendant 5 ans, sans fissures ni décoloration.

3. Production de matériaux de construction et de produits en plastique (PVC, PE)

Extrusion de profilés PVC pour portes et fenêtres :

Formule : résine PVC + 2 % de noir de carbone + 0,3 % d'UV-531 + 2 % de stabilisant thermique calcium-zinc ;

Procédé : Température d'extrusion 150-170 ℃, vitesse de traction 5-8 m/min ;

Effet : Il n'y a pas de vieillissement significatif pendant 10 ans en extérieur, et le taux de rétention de la résistance à la traction est supérieur à 65 %.

Extrusion de tuyau d'alimentation en eau en PE :

Formule : matière première PE + 0,6 % HALS 944 + 3 % noir de carbone + 0,2 % antioxydant 1010 ;

Procédé : Température d'extrusion 160-180 ℃, pression 10-15MPa ;

Effet : La partie extérieure est résistante aux UV, la partie enterrée est résistante à la corrosion et la durée de vie peut atteindre 50 ans.

4. Production de plastiques destinés au contact alimentaire (PP, PET)

Boîte à lunch micro-ondable en PP moulée par injection :

Formule : matière première PP + 0,1 % UV-327 + 0,1 % antioxydant 1010 ;

Procédé : Température de moulage par injection 170-190 ℃, temps de refroidissement 10-15 secondes ;

Effet : Taux de migration < 0,01 mg/kg, conforme aux normes alimentaires, résistant à la lumière et sans vieillissement.

4. Défis liés aux applications et tendances de développement

1. Défis existants

Problème de compatibilité : Certains stabilisateurs de lumière ont une faible compatibilité avec les plastiques, ce qui peut facilement entraîner une précipitation et rendre la surface du produit collante et opaque ;

Rapport coût-efficacité : Les stabilisateurs de lumière efficaces (tels que les HALS de haut poids moléculaire) ont des coûts élevés et il est difficile de répondre aux besoins à long terme à de faibles doses ;

Pressions liées à la conformité environnementale : certains complexes de nickel et stabilisateurs de lumière halogénés ne sont pas conformes à la réglementation européenne REACH et à d’autres normes environnementales.

2. Tendances de développement

Migration efficace et faible : développement de stabilisateurs de lumière réactifs à haut poids moléculaire pour réduire la migration et la précipitation pendant la production et l’utilisation, adaptés aux scénarios haut de gamme ;

Biosourcé : Développement de stabilisateurs de lumière biodégradables et à faible toxicité utilisant de l'extrait de romarin et des dérivés de polyphénols de thé comme matières premières, conformément à la politique du double carbone ;

Intégration multifonctionnelle : Développement d'additifs composites stables à la lumière + antioxydants + antistatiques, simplification des formules de production et réduction des coûts de traitement.

5. Résumé

Les stabilisateurs de lumière, ajoutés avec précision lors de la production, créent des barrières de protection UV pour les produits plastiques dès leur origine. Ce sont des additifs indispensables pour les produits plastiques destinés à un usage extérieur et en milieu lumineux. Compatibles avec divers procédés de fabrication, ils permettent, grâce à une sélection rigoureuse et une optimisation de leur formulation, d'équilibrer la résistance aux intempéries, l'aspect et la sécurité des produits. À l'avenir, grâce aux progrès réalisés dans le domaine des technologies performantes et écologiques, les stabilisateurs de lumière contribueront au développement durable et de haute qualité des produits plastiques et élargiront leurs applications en extérieur.