Polimerni materijali danas se naširoko koriste u visokoj proizvodnji, elektroničkim informacijama, transportu, uštedi energije u zgradama, zrakoplovstvu, nacionalnoj obrani i mnogim drugim područjima zbog svojih izvrsnih svojstava kao što su mala težina, velika čvrstoća, otpornost na temperaturu i koroziju. Ovo ne samo da pruža široki tržišni prostor za industriju novih polimernih materijala, već postavlja i veće zahtjeve za njegovu kvalitetu performansi, razinu pouzdanosti i mogućnost jamstva.
Stoga se sve više pozornosti posvećuje tome kako maksimizirati funkciju proizvoda od polimernih materijala u skladu s načelima uštede energije, niske razine ugljika i ekološkog razvoja. A starenje je važan faktor koji utječe na pouzdanost i trajnost polimernih materijala.
Zatim ćemo pogledati što je starenje polimernih materijala, vrste starenja, čimbenike koji uzrokuju starenje, glavne metode protiv starenja i protiv starenja pet općih vrsta plastike.
A. Plastično starenje
Strukturne karakteristike i fizičko stanje samih polimernih materijala i njihovi vanjski čimbenici kao što su toplina, svjetlost, toplinski kisik, ozon, voda, kiseline, lužine, bakterije i enzimi u procesu uporabe čine ih podložnima degradaciji ili gubitku performansi u procesu. primjene.
To ne samo da uzrokuje rasipanje resursa i može čak uzrokovati veće nesreće zbog njegovog funkcionalnog kvara, već i razgradnja materijala uzrokovana njegovim starenjem također može zagaditi okoliš.
Starenje polimernih materijala u procesu uporabe vjerojatnije će uzrokovati velike katastrofe i nenadoknadive gubitke.
Stoga je sprječavanje starenja polimernih materijala postalo problem koji industrija polimera mora riješiti.
B. Vrste starenja polimernih materijala
Postoje različiti fenomeni i karakteristike starenja zbog različitih vrsta polimera i različitih uvjeta uporabe. Općenito, starenje polimernih materijala može se kategorizirati u sljedeće četiri vrste promjena.
01 Promjene u izgledu
Mrlje, točkice, srebrne linije, pukotine, glazura, kreda, ljepljivost, savijanje, riblje oči, bore, skupljanje, opekotine, optička izobličenja i optičke promjene boje.
02 Promjene fizičkih svojstava
Uključujući topljivost, bubrenje, reološka svojstva i promjene otpornosti na hladnoću, otpornost na toplinu, propusnost vode, propusnost zraka i druga svojstva.
03 Promjene mehaničkih svojstava
Promjene vlačne čvrstoće, čvrstoće na savijanje, čvrstoće na smicanje, čvrstoće na udar, relativnog istezanja, popuštanja naprezanja i drugih svojstava.
04 Promjene električnih svojstava
Kao što su površinski otpor, volumenski otpor, dielektrična konstanta, električna probojna čvrstoća i druge promjene.
C. Mikroskopska analiza starenja polimernih materijala
Polimeri stvaraju pobuđena stanja molekula u prisutnosti topline ili svjetlosti, a kada je energija dovoljno visoka, molekularni lanci se prekidaju i stvaraju slobodne radikale, koji mogu stvoriti lančane reakcije unutar polimera i nastaviti inicirati razgradnju, a također mogu uzrokovati unakrsnu povezivanje.
Ako su u okolišu prisutni kisik ili ozon, također dolazi do niza oksidacijskih reakcija, pri čemu nastaju hidroperoksidi (ROOH) i dalje se raspadaju na karbonilne skupine.
Ako su zaostali ioni metala katalizatora prisutni u polimeru, ili ako se ioni metala kao što su bakar, željezo, mangan i kobalt unose tijekom obrade ili upotrebe, reakcija oksidativne degradacije polimera će se ubrzati.
D. Glavna metoda za poboljšanje učinkovitosti protiv starenja
Trenutačno postoje četiri glavne metode za poboljšanje i poboljšanje učinka polimernih materijala protiv starenja, kako slijedi.
01 Fizička zaštita (podebljavanje, farbanje, vanjski sloj, itd.)
Starenje polimernih materijala, posebice fotooksidativno starenje, počinje od površine materijala ili proizvoda, što se očituje kao diskoloracija, kreda, pucanje, smanjenje sjaja i sl., a zatim postupno ide dublje u unutrašnjost. Veća je vjerojatnost da će tanki proizvodi prije pokvariti nego debeli proizvodi, pa se vijek trajanja proizvoda može produljiti podebljavanjem proizvoda.
Za proizvode sklone starenju, sloj premaza otpornog na vremenske uvjete može se nanijeti ili premazati na površini, ili se sloj materijala otpornog na vremenske uvjete može nanijeti na vanjski sloj proizvoda, tako da se zaštitni sloj može pričvrstiti na površine proizvoda za usporavanje procesa starenja.
02 Unapređenje tehnologije obrade
Mnogi materijali u procesu sinteze ili pripreme, tu je i problem starenja. Na primjer, utjecaj topline tijekom polimerizacije, termičko i kisikovo starenje tijekom obrade itd. Tada se sukladno tome utjecaj kisika može usporiti dodavanjem uređaja za odzračivanje ili uređaja za vakuum tijekom polimerizacije ili obrade.
Međutim, ova metoda može jamčiti učinkovitost materijala samo u tvornici, a ova se metoda može implementirati samo od izvora pripreme materijala i ne može riješiti problem starenja tijekom ponovne obrade i uporabe.
03 Strukturni dizajn ili modifikacija materijala
Mnogi materijali makromolekula imaju skupine starenja u molekularnoj strukturi, tako da kroz dizajn molekularne strukture materijala, zamjena skupina starenja skupinama koje ne stare često može imati dobar učinak.
04 Dodavanje aditiva protiv starenja
Trenutačno je učinkovit način i uobičajena metoda za poboljšanje otpornosti polimernih materijala na starenje dodavanje aditiva protiv starenja, koji se naširoko koriste zbog niske cijene i nema potrebe mijenjati postojeći proizvodni proces. Postoje dva glavna načina dodavanja ovih aditiva protiv starenja.
Aditivi protiv starenja (u prahu ili tekućini) i smole i druge sirovine izravno se miješaju i miješaju nakon ekstruzijske granulacije ili injekcijskog prešanja, itd. Ovo je jednostavan i lak način dodavanja, koji se naširoko koristi u većini peletiranja i postrojenja za injekcijsko prešanje.
Vrijeme objave: 26. listopada 2022