Полимерните материали сега се използват широко в производството от висок клас, електронната информация, транспорта, енергоспестяването на сгради, космическата промишленост, националната отбрана и много други области поради техните отлични свойства като леко тегло, висока якост, температурна устойчивост и устойчивост на корозия. Това не само осигурява широко пазарно пространство за индустрията на новите полимерни материали, но също така поставя по-високи изисквания за нейното качество, ниво на надеждност и гаранционна способност.
Следователно, как да се увеличи максимално функцията на продуктите от полимерни материали в съответствие с принципа за пестене на енергия, ниски въглеродни емисии и екологично развитие, се обръща все повече внимание. А стареенето е важен фактор, който влияе върху надеждността и дълготрайността на полимерните материали.
След това ще разгледаме какво е стареене на полимерни материали, видове стареене, фактори, причиняващи стареене, основните методи за предотвратяване на стареенето и против стареене на пет общи пластмаси.
А. Пластмасово стареене
Структурните характеристики и физическото състояние на самите полимерни материали и техните външни фактори като топлина, светлина, топлинен кислород, озон, вода, киселина, основи, бактерии и ензими в процеса на употреба ги правят обект на влошаване на производителността или загуба в процеса на приложение.
Това не само причинява загуба на ресурси и дори може да причини по-големи злополуки поради неговата функционална повреда, но също така разлагането на материала, причинено от стареенето му, също може да замърси околната среда.
Стареенето на полимерните материали в процеса на употреба е по-вероятно да причини големи бедствия и непоправими загуби.
Следователно анти-стареенето на полимерните материали се превърна в проблем, който полимерната индустрия трябва да реши.
Б. Видове стареене на полимерни материали
Има различни явления и характеристики на стареене, дължащи се на различни полимерни видове и различни условия на употреба. Като цяло стареенето на полимерните материали може да се категоризира в следните четири вида промени.
01 Промени във външния вид
Петна, петна, сребристи линии, пукнатини, глазура, тебешир, лепкавост, изкривяване, рибешки очи, бръчки, свиване, изгаряне, оптично изкривяване и оптични промени в цвета.
02 Промени във физичните свойства
Включително разтворимост, набъбване, реологични свойства и промени в студоустойчивостта, топлоустойчивостта, водопропускливостта, пропускливостта на въздуха и други свойства.
03 Промени в механичните свойства
Промени в якостта на опън, якостта на огъване, якостта на срязване, якостта на удар, относителното удължение, релаксацията на напрежението и други свойства.
04 Промени в електрическите свойства
Като повърхностно съпротивление, обемно съпротивление, диелектрична константа, електрическа якост на пробив и други промени.
В. Микроскопски анализ на стареенето на полимерни материали
Полимерите образуват възбудени състояния на молекули в присъствието на топлина или светлина и когато енергията е достатъчно висока, молекулярните вериги се разкъсват, за да образуват свободни радикали, които могат да образуват верижни реакции в полимера и да продължат да инициират разграждане и могат също да причинят кръстосани свързване.
Ако в околната среда има кислород или озон, се предизвикват също серия от окислителни реакции, образуващи хидропероксиди (ROOH) и по-нататъшно разлагане на карбонилни групи.
Ако в полимера присъстват остатъчни метални йони на катализатора или ако метални йони като мед, желязо, манган и кобалт се внесат по време на обработката или употребата, реакцията на окислително разграждане на полимера ще се ускори.
D. Основният метод за подобряване на ефективността против стареене
Понастоящем има четири основни метода за подобряване и подобряване на ефективността против стареене на полимерните материали, както следва.
01 Физическа защита (удебеляване, боядисване, състав на външния слой и др.)
Стареенето на полимерните материали, особено фотоокислителното стареене, започва от повърхността на материалите или продуктите, което се проявява като обезцветяване, креда, напукване, намаляване на блясъка и т.н., и след това постепенно отива по-дълбоко във вътрешността. Тънките продукти са по-склонни да се повредят по-рано от дебелите, така че експлоатационният живот на продуктите може да бъде удължен чрез удебеляване на продуктите.
За продукти, склонни към стареене, слой от устойчиво на атмосферни влияния покритие може да бъде нанесен или покрит върху повърхността или слой от устойчив на атмосферни влияния материал може да се смеси върху външния слой на продуктите, така че да може да се прикрепи защитен слой към повърхността на продуктите за забавяне на процеса на стареене.
02 Подобряване на технологията на обработка
Много материали в процеса на синтез или подготовка, има и проблем със стареенето. Например влиянието на топлината по време на полимеризацията, термичното и кислородното стареене по време на обработката и т.н. След това съответно влиянието на кислорода може да се забави чрез добавяне на деаериращо устройство или вакуумно устройство по време на полимеризация или обработка.
Въпреки това, този метод може да гарантира само работата на материала във фабриката и този метод може да бъде приложен само от източника на подготовка на материала и не може да реши проблема със стареенето му по време на повторна обработка и употреба.
03 Структурен дизайн или модификация на материали
Много материали с макромолекули имат групи за стареене в молекулярната структура, така че чрез дизайна на молекулярната структура на материала, замяната на групите за стареене с групите без стареене често може да има добър ефект.
04 Добавяне на добавки против стареене
Понастоящем ефективният начин и общ метод за подобряване на устойчивостта на стареене на полимерните материали е добавянето на добавки против стареене, които се използват широко поради ниската цена и липсата на необходимост от промяна на съществуващия производствен процес. Има два основни начина за добавяне на тези добавки против стареене.
Добавките против стареене (на прах или течност) и смола и други суровини директно се смесват и смесват след екструзия, гранулиране или леене под налягане и др. Това е прост и лесен начин за добавяне, който се използва широко от повечето пелетизиращи и инжекционни инсталации за формоване.
Време на публикуване: 26 октомври 2022 г