Stíněné aminy jako alternativa .alpha.-tokoferolu pro stabilizaci polyethylenu

0492552 - ÚMCH 2019 RIV CZ cze J - Journal Article
Kredatusová, Jana - Beneš, Hynek - Hodan, Jiří - Vyroubalová, Michaela - Kruliš, Zdeněk
Stíněné aminy jako alternativa .alpha.-tokoferolu pro stabilizaci polyethylenu.
[Hindered amines as an alternative of alpha-tocopherol for polyethylene stabilization.]
Chemické listy. Roč. 112, č. 8 (2018), s. 550-556. ISSN 0009-2770. E-ISSN 1213-7103
R&D Projects: GA MŠMT(CZ) LO1507
Institutional support: RVO:61389013
Keywords : high-density polyethylene * stabilization * oxidation
OECD category: Polymer science
Impact factor: 0.311, year: 2018
http://www.chemicke-listy.cz/ojs3/index.php/chemicke-listy/article/view/3156

V současné době jsou kluzné komponenty totálních kloubních náhrad téměř výhradně z ultravysokomolekulárního polyethylenu (UHMWPE). Kloubní náhrady přicházejí v průběhu své životnosti do styku s prostředím tělních tekutin, při jejichž působení dochází k celkové degradaci těchto materiálů. V důsledku omezeného tokového chovaní UHMWPE a značného množství fyzikálních zapletenin nelze zpravidla korektně vyhodnotit některá měření (reologická měření, obsah gelu a extrahovatelného podílu, atd.). Proto jsme se v této studii zaměřili na urychlené stárnutí vysokohustotního polyethylenu (HDPE) umožňující kompletní zhodnocení degradačního poškození sledováním mechanických, reologických, termických a spektroskopických změn v materiálu. V této práci bylo tedy zkoumáno urychlené stárnutí HDPE v oxidačním prostředí peroxidu vodíku. Pro stabilizaci HDPE byly použity nastupující aminové antioxidanty (HALS) v porovnání s klasickým fenolickým stabilizátorem alpha-tokoferolem. Cílem práce bylo nalezení efektivní metody zhodnocení účinnosti nově vyvíjených stabilizátorů pro UHMWPE na základě rychlejších testů degradačního chování nížemolekulárních analogů HDPE. Výsledky prokázaly, že modifikace HDPE radiačním síťováním vede u nestabilizovaných materiálů k jejich vyšší citlivosti k oxidaci. Všechny použité stabilizátory účinně brání oxidaci HDPE, navíc u vzorků obsahujících stabilizátor dojde po jejich ozáření a následném stárnutí k větvení polymerních řetězců vedoucím ke zvýšení odolnosti materiálů.

Ultra-high molecular weight polyethylene (UHMWPE) is used as a bearing material in total joint replacements. These joint replacements are in contact with the body fluids during their lifetime, resulting in material degradation. Due to the limited flow behaviour and the large number of physical entanglements of UHMWPE, some measurements (rheological measurements, determination of the gel content and extractable fraction, etc.) cannot be properly evaluated. Therefore, we have focused on accelerated aging of high density polyethylene (HDPE) in the hydrogen peroxide oxidation environment, allowing complete evaluation of degradation damage by monitoring mechanical, rheological, thermal and spectroscopic changes of the material. Perspective amine antioxidants (HALS) and the classical phenolic stabilizer α-tocopherol were used for HDPE stabilization and their effects compared. The aim of the work was to find an effective and rapid method of evaluating the antioxidant effect of newly developed stabilizers for UHMWPE using accelerated aging tests of lower molecular weight analogues. The results have shown that radiation crosslinking of HDPE leads to materials with higher sensitivity to oxidation. All tested stabilizers effectively inhibited the oxidation of HDPE. Moreover, after irradiation and subsequent aging, the branching of HALS stabilizer-containing HDPE chains took place which resulted in increased material resistance.
Permanent Link: http://hdl.handle.net/11104/0286153