Degradasi UV Plastik: Memahami Kerusakan dan Memilih Aditif Tahan UV
Matahari Mungkin Merusak Plastik
Tanpa agen pemblokir cahaya, banyak polimer merusak saat terpapar matahari. Kerusaknya biasanya menembus hanya sekitar 0,05 mm ke dalam permukaan, menyebabkan dekomposisi warna, retak, atau bahkan hancur total. Plastik rapuh dapat gagal setelah hanya beberapa mikron paparan UV.
Tanda-tanda Degradasi UV
Lapisan luar rapuh (elongasi tarik berkurang)
Bobot molekuler menurun
Kehilangan properti mekanis
Karakteristik kimia berubah
Dekomposisi warna atau menguning
Warna pudar
Kejernihan berkurang
Bentuk retak
Penampilan berdebu
Kursi Lipat dengan Kerusakan UV
Tiga Tipe Radiasi Ultraviolet
Spektrum elektromagnetik dibagi menjadi tujuh band, dari energi tertinggi hingga terendah: sinar gamma, sinar X, ultraviolet (UV), cahaya terlihat, inframerah, dan gelombang radio. UV sendiri dibagi menjadi UVA, UVB, dan UVC. UVA memutihkan kulit; UVB membakarnya; UVC, sebagian besar terserap lapisan ozon, adalah germisida. UVB memiliki dampak terbesar pada degradasi polimer.
Bagaimana Cahaya UV Merusak Plastik
Polimer terdiri dari rantai panjang mononomer. Foton UV menarik elektron, menciptakan radikal bebas yang bereaksi dengan oksigen untuk membentuk hidroperoksida. Fotooksidasi ini memecah rantai (chain scission), melemahkan material. Kelembapan, kontaminan, beban mekanis, suhu, dan polutan dapat mempercepat proses ini.
Plastik yang Merusak di Cahaya UV
Aditif spesial mengurangi fotooksidasi. Pilihan umum termasuk hitam karbon, rutile TiO₂, benzofenon, hidroksifenil-benzotriazol, HALS (stabilisator cahaya amina terhalang), oksanilida, hidroksibenzofenon, enzotriazol, hidroksifeniltriazin, pengeras nikel, dan lainnya. Setiap polimer dapat menggabungkan beberapa dari ini untuk mencapai daya tahan yang diinginkan.
Nylon 6/6
Sebagai termoplastik rekayasa, nylon 6/6 menawarkan kekuatan, duktilitas, dan daya tahan panas yang baik, menjadikannya pengganti logam utama. Perlindungan UV biasanya melibatkan campuran tiga bagian: antioksidan fenol, fosfit, dan HALS. Menambahkan penyerab UV di atas HALS lebih meningkatkan stabilitas.
Polyoxymethylene (POM) – ABS
Digunakan dalam gear, rantai, baut, dan komponen otomotif, ABS membutuhkan stabilisator UV saat terpapar di luar ruangan atau di bawah lampu keras. Kombinasi penyerab UV benzotriazol dan HALS umum digunakan untuk mempertahankan glos dan mencegah retak.
High-Density Polyethylene (HDPE)
HDPE digunakan dalam kantong sampah, kantong belanja, isolasi kabel, mulsa pertanian, dan kemasan makanan. Hitam karbon pada 1–3 wt.% secara efektif melindungi HDPE dari kerusakan UV.
Polycarbonate (PC)
Saat terpapar matahari, PC cenderung menguning dan kehilangan daya tahan dampak. Penyerab hidroksifenil-benzotriazol disarankan; HALS dihindari karena amina dasar dapat mempercepat hidrolisis.
Polypropylene (PP)
Paparan matahari yang berkepanjangan dapat secara signifikan mengurangi kekuatan mekanis PP. Strategi mitigasi termasuk hitam karbon beban tinggi atau HALS, meskipun umur pakai di bawah UV intens tetap terbatas.
Plastik yang Secara Alami Tahan UV
Beberapa polimer menahan kerusakan UV secara intrinsik. Akrilik, Ultem, dan fluoropolimer seperti PTFE, FEP, PFA, dan PVDF tidak memerlukan aditif tambahan, menjadikannya ideal untuk komponen otomotif dan penerbangan angkasa yang terpapar sinar matahari yang berkepanjangan.
