بازدارنده ها و تثبیت کننده ها

بازدارنده ها و تثبیت کننده ها واکنش های کاتالیزوری را تغییر می دهند یا از وقوع آنها جلوگیری می کنند. چنین واکنش هایی شامل خوردگی، اکسیداسیون و فرآیندهای الکتروشیمیایی و بیوشیمیایی است.

بازدارنده ها و تثبیت کننده ها عبارتند از هر عاملی که برای نگهداری یا تثبیت ویژگی ها یا خواص خاص محصولات و افزودنی ها استفاده می شود. از نظر مکانیسم های شیمیایی، هدف یک تثبیت کننده جلوگیری از واکنش بین سایر مواد شیمیایی است در حالی که هدف یک کاتالیزور افزایش سرعت یک واکنش شیمیایی است.

مواد شیمیایی که در فرآیند جداسازی در سوسپانسیون ها و امولسیون ها اختلال ایجاد می کنند با همین اصطلاحات اطلاق می شوند. این عوامل بر تشکیل کمپلکس آنزیم-سوبسترا تأثیر می گذارند یا محل فعال آنزیم یا ترکیبی از هر دو را تغییر می دهند. استفاده از آنها در تحقیقات بر روی نقشه برداری مکانیسم های کاتالیزوری واکنش و مسیرهای متابولیک متمرکز است.

بسیاری از داروها برای هدف قرار دادن آنزیم ها به روشی مشابه طراحی شده اند. در طبیعت، مهار زمانی اتفاق می‌افتد که سلول‌ها فرآیندهای متابولیک را با مسدود کردن فعالیت آنزیم‌های خاص تنظیم می‌کنند. بازدارنده‌ها و تثبیت‌کننده‌ها حتی در غلظت‌های پایین نیز مؤثر هستند و طیف متنوعی از کاربردها را در فرآیندهای تولید و محصولات مدرن پشتیبانی می‌کنند. این مواد اثرات نامطلوبی مانند خوردگی فلزات، پیری پلیمرها و اکسیداسیون در سوخت‌ها و مواد غذایی را هدف قرار می‌دهند.

برای تثبیت‌کننده‌ها، بهترین افزودنی‌ها در بازار امروزی شامل تثبیت‌کننده‌های مبتنی بر کلسیم، سرب، قلع، مایع و سبک هستند. بازدارنده‌های معمولی از نمک‌های کرومات، نیتریت، آرسنیک و بیسموت و همچنین ترکیبات آلی متعدد تشکیل شده‌اند. عملکرد این مواد بسته به عوامل مختلفی از جمله مقدار محصول، نقطه پراکندگی و عوامل محیطی مانند دما متفاوت است.

انواع بازدارنده ها و تثبیت کننده ها

انواع مختلف بازدارنده ها و تثبیت کننده ها عبارتند از:

Sequestrants : یون های فلزی را با تشکیل کمپلکس های کلات در اطراف آنها و جلوگیری از اکسید شدن آنها غیرفعال می کنند.

آنتی اکسیدان ها : از اکسیداسیون ناخواسته در مواد غذایی و مواد جلوگیری می کند. آنتی اکسیدان ها شامل مواد مصنوعی (اتیل و پروپیل گالات، یونول) و طبیعی (آویشن، مریم گلی، پنبه دانه خام یا روغن سویا) هستند.

امولسیفایرها و سورفکتانت ها : امولسیون ها را با افزایش حلالیت ترکیبات شیمیایی تثبیت می کنند.

تثبیت کننده های اشعه ماوراء بنفش : از موادی مانند پلاستیک در برابر تخریب UV محافظت می کند. این عوامل از دسته های زیر تشکیل شده اند:

• جاذب UV : نوعی تثبیت کننده نور است که اشعه ماوراء بنفش را جذب کرده و از نفوذ مواد جلوگیری می کند. جاذب ها تابش مضر ماوراء بنفش را به اشعه مادون قرمز غیرتهدید کننده یا گرمای متلاشی شده از طریق ماتریس پلیمری تغییر می دهند. کرم ضدآفتاب نیز به شیوه ای مشابه از پوست محافظت می کند. جاذب های UV شامل کربن سیاه، اگزانیلیدها، بنزوفنون ها و اکسید تیتانیوم روتیل می باشد. این ترکیبات دارای هزینه کم هستند. با این حال، آنها محافظت طولانی مدت در برابر قرار گرفتن در معرض UV ارائه نمی دهند.

• Quenchers : این مواد شیمیایی با آزاد کردن اشعه به صورت گرما از شکستن پیوندهای شیمیایی توسط تشعشعات جلوگیری می کنند. بسیاری از خاموش کننده ها فنولات های اصلاح شده مانند نمک های نیکل هستند. یکی از نمونه های دنیای واقعی، خاموش کننده های نیکل است که در تولید فیلم های کشاورزی برجسته هستند. با این حال، استفاده از آنها به دلیل سهم رنگ های خرمایی یا سبز در محصولات و وجود فلزات سنگین محدود می شود.

• تثبیت کننده های نور آمین مانع (HALS): این تثبیت کننده های حرارتی طولانی مدت، رادیکال های آزاد را در سطح از بین می برند. آنها با از بین بردن رادیکال های تشکیل شده توسط جذب UV از طریق چرخه Denisov عمل می کنند. HALS برای بسیاری از محصولات پلاستیکی تثبیت کننده UV مورد علاقه است.

حشره کش ها: این سموم با فرآیندهای بیولوژیکی ضروری تداخل کرده و آنها را تجزیه می کنند.

داروهای درمانی : شامل مهارکننده های آنزیمی مانند پنی سیلین، آنتی بیوتیکی است که از سنتز دیواره های سلولی باکتری با غیرفعال کردن آنزیم لازم برای تشکیل آنها جلوگیری می کند. آسپرین نمونه دیگری از این نوع ترکیبات است.

بازدارنده های خوردگی : این عوامل برای کاهش سرعت خوردگی مواد در معرض عوامل محیطی یا سایر عوامل مستعد افزایش اثر عمل می کنند و شامل موارد زیر است:

  آندیک : نتیجه تولید یک پوشش اکسیدی با قابلیت چسبیدن به سطح فلز. این یک جابجایی آندی ایجاد می کند که با فشار دادن سطح آن به ناحیه غیرفعال، حساسیت جسم به خوردگی را کاهش می دهد. در نتیجه گاهی اوقات به آنها منفعل کننده می گویند. بازدارنده های آندی شامل کرومات ها، تنگستات، نیترات ها و مولیبدات ها هستند.

• کاتدی : این عوامل به دو صورت عمل می کنند: یا واکنش کاتدی را کاهش می دهند یا انتشار را در نواحی کاتدی سطح فلز محدود می کنند.

• مخلوط : بازدارنده هایی که به عنوان "مخلوط" طبقه بندی می شوند، هر دو واکنش کاتدی و آندی را کاهش می دهند. آنها معمولاً ترکیباتی هستند که قادر به تشکیل فیلم هستند. آنها رسوبات را بر روی یک سطح تشکیل می دهند و مکان های آندی و کاتدی را به صورت غیر مستقیم مسدود می کنند. آب غنی از کلسیم و منیزیم به اندازه آب «نرم» خورنده نیست، زیرا نمک‌های موجود در آب «سخت» می‌توانند یک لایه محافظ روی سطح فلز تشکیل دهند. مهار کننده های این نوع عمدتا سیلیکات ها و فسفات ها هستند. نرم کننده های آب از سیلیکات سدیم برای جلوگیری از تشکیل آب زنگ استفاده می کنند. در حالی که سیلیکات ها و فسفات ها به اندازه کرومات ها و نیتریدها در به تعویق انداختن خوردگی موثر نیستند، آنها برای شرایطی که نیاز به عوامل بازدارنده غیر سمی دارند مناسب هستند.

• بازدارنده های خوردگی فرار : این ها به عنوان بازدارنده های فاز بخار (VPI) نیز شناخته می شوند. آنها ترکیباتی هستند که در یک سیستم بسته از طریق تبخیر از یک منبع خاص به محل خوردگی منتقل می شوند. در دیگ بخار، ترکیبات فرار توسط بخار حرکت می کنند که از خوردگی در لوله های کندانسور جلوگیری می کند، یا با خنثی کردن ذرات اسیدی مانند دی اکسید کربن یا با افزایش pH سطح به سطح خورنده کمتر.

مهارکننده ها و تثبیت کننده ها چگونه کار می کنند

عوامل بازدارنده به دو دسته برگشت ناپذیر یا برگشت پذیر طبقه بندی می شوند. اگر یک عامل برگشت ناپذیر باشد، با تخریب یا تغییر دائمی فعالیت آنزیم عمل می کند. مهارکننده های برگشت پذیر با تشکیل یک کمپلکس غیر دائمی با یک آنزیم کار می کنند. عوامل محدود کننده آنزیم ها به صورت برگشت پذیر در دو نوع اصلی وجود دارند: رقابتی و غیر رقابتی.

مهار رقابتی با افزایش غلظت سوبسترا معکوس می شود. درصد بازدارندگی موجود با محاسبه نسبت بین بازدارنده و بستر به جای تعیین غلظت کل بازدارنده بدست می آید. در مهار غیر رقابتی، عامل با اتصال به مکان‌های دیگر به جای محل بستر، یک کمپلکس غیرفعال تشکیل می‌دهد و تحت تأثیر افزایش غلظت سوبسترا قرار نمی‌گیرد.

مهارکننده ها با کاهش اثربخشی یک کاتالیزور (هم کاتالیزورهای غیر بیولوژیکی و هم آنزیم ها) عمل می کنند. اگر عامل دارای شباهت ساختاری با واکنش دهنده باشد، می توانند این کار را انجام دهند. این به آن اجازه می دهد تا بدون انجام واکنش کاتالیزوری به محلی که کاتالیزور در آن فعال است متصل شود. در نتیجه، کاتالیزور قادر به شروع کاتالیزور در حالی که بازدارنده در جای خود قرار دارد، نیست. هنگامی که بازدارنده آزاد شد، کاتالیزور می تواند یک بار دیگر واکنش را آغاز کند.

مهار با مسمومیت با کاتالیزور یکسان نیست. اولی برای جلوگیری از کاتالیزور بدون تغییر آن عمل می کند، در حالی که مسمومیت کاتالیست به غیرفعال کردن یا تخریب جزئی فعالیت کاتالیزور اشاره دارد.

برنامه های کاربردی

بازدارنده ها و تثبیت کننده ها طیف وسیعی از اهداف را انجام می دهند از جمله:

• مهار خوردگی

• کنترل آفات

• داروسازی

• مکمل های طبیعی

• محافظت در برابر اشعه UV

• سرکوب اکسیداسیون

• مهار پلیمریزاسیون

• نگهداری مواد غذایی

انتخاب بازدارنده ها و تثبیت کننده ها

بازدارنده ها و تثبیت کننده ها دارای مجموعه ای از انواع هستند و فعالیت های زیادی را انجام می دهند. هنگام انتخاب یک محصول، ابتدا ماهیت استفاده مورد نظر را در نظر بگیرید و ویژگی های عامل را که برای انجام کار مهم هستند، تجزیه و تحلیل کنید. ملاحظات قیمت، مدت زمان موثر و اثرات زیست محیطی یا سایر اثرات را نیز باید در نظر گرفت. برای تأیید اینکه عملکرد مورد نظر محصول با برنامه های کاربردی تایید شده مطابقت دارد، با دستورالعمل های سازنده مشورت کنید.

استانداردها

ISO 15688  - تجهیزات راهسازی و نگهداری - تثبیت کننده های خاک - اصطلاحات و مشخصات تجاری

NAS3400 - بازدارنده خوردگی فرار

QPL-24453 - بازدارنده، خوردگی، روغن محلول

QPL-53021  - افزودنی تثبیت کننده، سوخت دیزل

منبع:globalspec