Les matériaux polymères sont désormais largement utilisés dans la fabrication haut de gamme, l'information électronique, les transports, les économies d'énergie dans les bâtiments, l'aérospatiale, la défense nationale et bien d'autres domaines en raison de leurs excellentes propriétés telles que la légèreté, la haute résistance, la résistance à la température et la résistance à la corrosion. Cela offre non seulement un large espace de marché pour l'industrie des nouveaux matériaux polymères, mais met également en avant des exigences plus élevées en matière de performances de qualité, de niveau de fiabilité et de capacité de garantie.
Par conséquent, la manière de maximiser la fonction des produits en matériaux polymères conformément aux principes d’économie d’énergie, de faible émission de carbone et de développement écologique fait l’objet de plus en plus d’attention. Et le vieillissement est un facteur important qui affecte la fiabilité et la durabilité des matériaux polymères.
Ensuite, nous examinerons ce qu'est le vieillissement des matériaux polymères, les types de vieillissement, les facteurs provoquant le vieillissement, les principales méthodes anti-vieillissement et l'anti-vieillissement de cinq plastiques généraux.
A. Vieillissement du plastique
Les caractéristiques structurelles et l'état physique des matériaux polymères eux-mêmes ainsi que leurs facteurs externes tels que la chaleur, la lumière, l'oxygène thermique, l'ozone, l'eau, les acides, les alcalis, les bactéries et les enzymes au cours du processus d'utilisation les rendent sujets à une dégradation ou à une perte de performances au cours du processus. d'application.
Cela entraîne non seulement un gaspillage de ressources, voire des accidents plus graves en raison de défaillances fonctionnelles, mais la décomposition du matériau provoquée par son vieillissement peut également polluer l'environnement.
Le vieillissement des matériaux polymères en cours d’utilisation est plus susceptible de provoquer de graves catastrophes et des pertes irréparables.
Par conséquent, l’anti-vieillissement des matériaux polymères est devenu un problème que l’industrie des polymères doit résoudre.
B. Types de vieillissement des matériaux polymères
Il existe différents phénomènes et caractéristiques de vieillissement dus aux différentes espèces de polymères et aux différentes conditions d'utilisation. En général, le vieillissement des matériaux polymères peut être classé selon les quatre types de changements suivants.
01 Changements d'apparence
Taches, taches, lignes argentées, fissures, glaçage, farinage, caractère collant, déformation, yeux de poisson, plissement, rétrécissement, brûlure, distorsion optique et changements de couleur optique.
02 Modifications des propriétés physiques
Y compris la solubilité, le gonflement, les propriétés rhéologiques et les changements de résistance au froid, de résistance à la chaleur, de perméabilité à l'eau, de perméabilité à l'air et d'autres propriétés.
03 Modifications des propriétés mécaniques
Modifications de la résistance à la traction, à la flexion, au cisaillement, à l'impact, à l'allongement relatif, à la relaxation des contraintes et à d'autres propriétés.
04 Modifications des propriétés électriques
Tels que la résistance de surface, la résistance de volume, la constante diélectrique, la résistance au claquage électrique et d'autres changements.
C. Analyse microscopique du vieillissement des matériaux polymères
Les polymères forment des états excités de molécules en présence de chaleur ou de lumière, et lorsque l'énergie est suffisamment élevée, les chaînes moléculaires se brisent pour former des radicaux libres, qui peuvent former des réactions en chaîne au sein du polymère et continuer à initier une dégradation et peuvent également provoquer des réactions croisées. enchaînement.
Si de l'oxygène ou de l'ozone sont présents dans l'environnement, une série de réactions d'oxydation sont également induites, formant des hydroperoxydes (ROOH) et se décomposant ensuite en groupes carbonyle.
Si des ions métalliques résiduels du catalyseur sont présents dans le polymère, ou si des ions métalliques tels que le cuivre, le fer, le manganèse et le cobalt sont introduits pendant le traitement ou l'utilisation, la réaction de dégradation oxydative du polymère sera accélérée.
D. La principale méthode pour améliorer les performances anti-âge
À l’heure actuelle, il existe quatre méthodes principales pour améliorer et renforcer les performances anti-âge des matériaux polymères :
01 Protection physique (épaississement, peinture, composé de couche extérieure, etc.)
Le vieillissement des matériaux polymères, notamment le vieillissement photo-oxydant, commence à la surface des matériaux ou des produits, qui se manifeste par une décoloration, un farinage, une fissuration, une diminution de la brillance, etc., pour ensuite s'enfoncer progressivement vers l'intérieur. Les produits minces sont plus susceptibles de tomber en panne plus tôt que les produits épais, de sorte que la durée de vie des produits peut être prolongée en les épaississant.
Pour les produits sujets au vieillissement, une couche de revêtement résistant aux intempéries peut être appliquée ou enduite sur la surface, ou une couche de matériau résistant aux intempéries peut être composée sur la couche externe des produits, de sorte qu'une couche protectrice puisse être fixée à la surface des produits pour ralentir le processus de vieillissement.
02 Amélioration de la technologie de traitement
De nombreux matériaux en cours de synthèse ou de préparation se posent également le problème du vieillissement. Par exemple, l'influence de la chaleur pendant la polymérisation, le vieillissement thermique et oxygéné pendant le traitement, etc. En conséquence, l'influence de l'oxygène peut être ralentie en ajoutant un dispositif de désaération ou un dispositif sous vide pendant la polymérisation ou le traitement.
Cependant, cette méthode ne peut garantir les performances du matériau qu'en usine, et cette méthode ne peut être mise en œuvre qu'à partir de la source de préparation du matériau, et ne peut pas résoudre son problème de vieillissement lors du retraitement et de l'utilisation.
03 Conception structurelle ou modification des matériaux
De nombreux matériaux macromoléculaires ont des groupes vieillissants dans la structure moléculaire, donc grâce à la conception de la structure moléculaire du matériau, le remplacement des groupes vieillissants par des groupes non vieillissants peut souvent jouer un bon effet.
04 Ajout d'additifs anti-âge
À l'heure actuelle, le moyen efficace et la méthode courante pour améliorer la résistance au vieillissement des matériaux polymères consiste à ajouter des additifs anti-âge, qui sont largement utilisés en raison de leur faible coût et de l'absence de nécessité de modifier le processus de production existant. Il existe deux manières principales d’ajouter ces additifs anti-âge.
Les additifs anti-âge (poudre ou liquide) et la résine et autres matières premières directement mélangés et mélangés après extrusion, granulation ou moulage par injection, etc. Il s'agit d'un moyen d'addition simple et facile, largement utilisé par la majorité des industries de granulation et usines de moulage par injection.
Heure de publication : 26 octobre 2022