Polymerní materiály se nyní široce používají ve špičkové výrobě, elektronických informačních technologiích, dopravě, úsporách energie v budovách, letectví a kosmonautice, národní obraně a mnoha dalších oblastech díky svým vynikajícím vlastnostem, jako je nízká hmotnost, vysoká pevnost, teplotní odolnost a odolnost proti korozi. To nejenže poskytuje široký tržní prostor pro nový průmysl polymerních materiálů, ale také klade vyšší požadavky na jejich kvalitu, úroveň spolehlivosti a záruční dobu.
Proto se stále větší pozornost věnuje otázce maximalizace funkčnosti polymerních materiálových produktů v souladu s principy úspory energie, nízkouhlíkového a ekologického rozvoje. Stárnutí je důležitým faktorem, který ovlivňuje spolehlivost a trvanlivost polymerních materiálů.
Dále se podíváme na to, co je stárnutí polymerních materiálů, typy stárnutí, faktory způsobující stárnutí, hlavní metody proti stárnutí a pět obecných plastů proti stárnutí.
A. Stárnutí plastů
Strukturální vlastnosti a fyzikální stav samotných polymerních materiálů a jejich vnější faktory, jako je teplo, světlo, tepelný kyslík, ozon, voda, kyseliny, zásady, bakterie a enzymy, v procesu použití, způsobují, že jsou náchylné ke zhoršení nebo ztrátě vlastností v procesu aplikace.
To nejen způsobuje plýtvání zdroji a může dokonce způsobit větší nehody v důsledku funkční poruchy, ale také rozklad materiálu způsobený jeho stárnutím může znečistit životní prostředí.
Stárnutí polymerních materiálů v procesu používání s větší pravděpodobností způsobí velké katastrofy a nenapravitelné ztráty.
Proto se stárnutí polymerních materiálů stalo problémem, který musí polymerní průmysl řešit.
B. Typy stárnutí polymerních materiálů
V závislosti na druhu polymeru a podmínkách použití se stárnutí liší a projevují se různé jevy a charakteristiky. Obecně lze stárnutí polymerních materiálů rozdělit do následujících čtyř typů změn.
01 Změny vzhledu
Skvrny, skvrny, stříbrné linky, praskliny, poleva, křídování, lepivost, deformace, efekt rybího oka, vrásnění, smrštění, připálení, optické zkreslení a optické změny barvy.
02 Změny fyzikálních vlastností
Včetně rozpustnosti, bobtnání, reologických vlastností a změn odolnosti vůči chladu, tepelné odolnosti, propustnosti vody, propustnosti vzduchu a dalších vlastností.
03 Změny mechanických vlastností
Změny pevnosti v tahu, pevnosti v ohybu, smykové pevnosti, rázové houževnatosti, relativního prodloužení, uvolnění napětí a dalších vlastností.
04 Změny elektrických vlastností
Jako je povrchový odpor, objemový odpor, dielektrická konstanta, elektrická průrazná pevnost a další změny.
C. Mikroskopická analýza stárnutí polymerních materiálů
Polymery vytvářejí excitované stavy molekul v přítomnosti tepla nebo světla a když je energie dostatečně vysoká, molekulární řetězce se rozpadají za vzniku volných radikálů, které mohou v polymeru vytvářet řetězové reakce a dále iniciovat degradaci a mohou také způsobovat zesíťování.
Pokud je v prostředí přítomen kyslík nebo ozon, dochází také k řadě oxidačních reakcí, které tvoří hydroperoxidy (ROOH) a dále se rozkládají na karbonylové skupiny.
Pokud jsou v polymeru přítomny zbytkové katalytické kovové ionty nebo pokud jsou během zpracování nebo použití do polymeru vneseny kovové ionty, jako je měď, železo, mangan a kobalt, oxidační degradační reakce polymeru se urychlí.
D. Hlavní metoda pro zlepšení účinků proti stárnutí
V současné době existují čtyři hlavní metody pro zlepšení a zvýšení omlazujících vlastností polymerních materiálů, a to následovně.
01 Fyzická ochrana (zesílení, nátěr, vnější vrstva, atd.)
Stárnutí polymerních materiálů, zejména fotooxidační stárnutí, začíná na povrchu materiálů nebo výrobků, což se projevuje jako změna barvy, křídování, praskání, pokles lesku atd., a poté postupně proniká hlouběji do vnitřku. Tenké výrobky mají větší pravděpodobnost, že selžou dříve než silné výrobky, takže životnost výrobků lze prodloužit jejich zesílením.
U výrobků náchylných ke stárnutí lze na povrch nanést nebo potáhnout vrstvu odolného povětrnostním vlivům, nebo lze na vnější vrstvu výrobků nanést vrstvu odolného materiálu, čímž se na povrch výrobků připevní ochranná vrstva, která zpomalí proces stárnutí.
02 Zlepšení technologie zpracování
U mnoha materiálů se v procesu syntézy nebo přípravy vyskytuje také problém stárnutí. Například vliv tepla během polymerace, tepelné a kyslíkové stárnutí během zpracování atd. Vliv kyslíku lze tedy zpomalit přidáním odvzdušňovacího zařízení nebo vakuového zařízení během polymerace nebo zpracování.
Tato metoda však může zaručit výkon materiálu pouze v továrně a lze ji implementovat pouze od zdroje přípravy materiálu a nemůže vyřešit problém stárnutí během přepracování a použití.
03 Konstrukční návrh nebo úprava materiálů
Mnoho makromolekulárních materiálů má ve své molekulární struktuře stárnoucí skupiny, takže nahrazení stárnoucími skupinami nestárnoucími skupinami může mít často dobrý účinek díky návrhu molekulární struktury materiálu.
04 Přidání přísad proti stárnutí
V současné době je účinným a běžným způsobem zlepšení odolnosti polymerních materiálů proti stárnutí přidání přísad proti stárnutí, které se široce používají kvůli nízkým nákladům a nutnosti měnit stávající výrobní proces. Existují dva hlavní způsoby přidávání těchto přísad proti stárnutí.
Přísady proti stárnutí (práškové nebo tekuté) a pryskyřice a další suroviny se přímo mísí a mísí po extruzi, granulaci nebo vstřikování atd. Jedná se o jednoduchý a snadný způsob přidávání, který je široce používán většinou peletizačních a vstřikovacích lisů.
Čas zveřejnění: 26. října 2022