Tính năng của vật liệu polymer bị giảm đáng kể do tác động của quá trình oxy hóa trong các giai đoạn sản xuất, hoặc do tiếp xúc với môi trường làm việc sau đó. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến quá trình oxy hóa gồm nồng độ oxy, ánh sáng mặt trời, bức xạ, nhiệt, ozon, các chất ỗ nhiễm trong không khí, nước, enzym, ứng suất cơ học, kim loại lẫn tạp còn sót lại từ quá trình polymer hóa hoặc từ máy gia công. Những đặc trưng cơ bản của quá trình oxy hóa được giới thiệu tại đây để hiểu rõ thêm về việc dùng các chất chống oxy hóa và cơ chế tác động của chúng.
Quá trình phân hủy oxy hóa là một quá trình phản ứng chuỗi gốc tự do tự oxy hóa, có liên quan tới việc hình thành các gốc tự do, các phản ứng chuyển chuỗi để tạo thành các hydroperoxide. Các hydroperoxide này, sản phẩm chủ yếu của quá trình tự oxy hóa, vốn không bền nhiệt, ánh sáng và các ion kim loại, dễ dàng phân hủy để tạo thành các gốc tự do khác, chúng lại khơi mào phản ứng chuỗi khác. Cơ chế quá trình oxy hóa được minh họa như sau.
Hydroperoxide và các sản phẩm phân hủy của nó làm thay đổi cấu trúc và khối lượng phân tử polymer, dẫn đến sự giảm tính chất cơ học và sự thay đổi tính chất vật lý bề mặt như sự mất bóng loáng, sự ngả vàng và xuất hiện vết nứt bề mặt.
Vì thế, vấn đề ức chế quá trình oxy hóa là rất quan trọng. Thông thường người ta thêm vào các chất chống oxy hóa (0.05 – 0.1% khối lượng) trong quá trình sản xuất vật liệu polymer. Việc phân loại chất chống oxy hóa chủ yếu dựa vào cách mà chúng cản trở quá trình oxy hóa. Chúng chia thành hai loại chính, loại thứ nhất loại bỏ các gốc tự do R* hoặc ROO* (CB). Trong đó, chất chống oxy hóa cho (CB – D) , gồm các phenol hoặc amine thơm, có khả năng khử ROO* thành ROOH. Còn chất chống oxy hóa nhận (CB – A), gồm quinone và các gốc tự do ổn định, sẽ oxy hóa các gốc alkyl R*. Loại thứ hai là ức chế, phòng ngừa sự hình thành các gốc tự do (PD), làm mất hoạt tính kim loại (MD), hấp thu tia UV (UVA), v.v… Thông thường, người ta sử dụng một hỗn hợp các chất chống oxy hóa để cho kết quả tốt hơn.
Ta thấy việc sử dụng các chất chống oxy hóa là rất quan trọng khi sản xuất các vật liệu polymer. Đối với vật liệu PU được ứng dụng trong y sinh khi mà sản phẩm phải trải qua nhiều phương pháp xử lý, tiệt trùng trước khi sử dụng hoặc được cấy ghép vào cơ thể sống, việc sử dụng các chất chống oxy hóa càng quan trọng.
Tham khảo từ tài liệu Biomedical Applications of Polyurethanes, Patrick Vermette, Hans J. Griesser, Gaétan Laroche and Robert Guidoin, Landes Bioscience, 2001, trang 57 - 58
(vtp-vlab-caosuviet)
