I materiali polimerici sono ora ampiamente utilizzati nella produzione di fascia alta, nell'informazione elettronica, nei trasporti, nel risparmio energetico nell'edilizia, nell'aerospaziale, nella difesa nazionale e in molti altri campi grazie alle loro eccellenti proprietà come leggerezza, elevata resistenza, resistenza alla temperatura e resistenza alla corrosione. Ciò non solo fornisce un ampio spazio di mercato per il nuovo settore dei materiali polimerici, ma propone anche requisiti più elevati per le sue prestazioni di qualità, livello di affidabilità e capacità di garanzia.
Pertanto, come massimizzare la funzione dei prodotti in materiali polimerici in linea con il principio del risparmio energetico, del basso tenore di carbonio e dello sviluppo ecologico sta ricevendo sempre più attenzione. E l’invecchiamento è un fattore importante che influisce sull’affidabilità e sulla durata dei materiali polimerici.
Successivamente, esamineremo cos'è l'invecchiamento dei materiali polimerici, i tipi di invecchiamento, i fattori che causano l'invecchiamento, i principali metodi di anti-invecchiamento e l'anti-invecchiamento di cinque plastiche generali.
A. Invecchiamento della plastica
Le caratteristiche strutturali e lo stato fisico dei materiali polimerici stessi e i loro fattori esterni come calore, luce, ossigeno termico, ozono, acqua, acidi, alcali, batteri ed enzimi nel processo di utilizzo li rendono soggetti a degrado o perdita di prestazioni durante il processo di applicazione.
Ciò non solo provoca uno spreco di risorse e può anche causare incidenti maggiori a causa del suo guasto funzionale, ma anche la decomposizione del materiale causata dal suo invecchiamento può anche inquinare l'ambiente.
L'invecchiamento dei materiali polimerici nel processo di utilizzo ha maggiori probabilità di causare grandi disastri e perdite irreparabili.
Pertanto, l’anti-invecchiamento dei materiali polimerici è diventato un problema che l’industria dei polimeri deve risolvere.
B. Tipologie di invecchiamento dei materiali polimerici
Esistono diversi fenomeni e caratteristiche di invecchiamento dovuti alle diverse specie polimeriche e alle diverse condizioni di utilizzo. In generale, l’invecchiamento dei materiali polimerici può essere classificato nei seguenti quattro tipi di cambiamenti.
01 Cambiamenti nell'aspetto
Macchie, macchie, linee argentate, crepe, glassa, sfarinamento, appiccicosità, deformazione, occhi di pesce, grinze, restringimenti, bruciature, distorsioni ottiche e cambiamenti di colore ottici.
02 Cambiamenti nelle proprietà fisiche
Compresi solubilità, rigonfiamento, proprietà reologiche e cambiamenti nella resistenza al freddo, resistenza al calore, permeabilità all'acqua, permeabilità all'aria e altre proprietà.
03 Cambiamenti nelle proprietà meccaniche
Cambiamenti nella resistenza alla trazione, resistenza alla flessione, resistenza al taglio, resistenza all'impatto, allungamento relativo, rilassamento dello stress e altre proprietà.
04 Cambiamenti nelle proprietà elettriche
Come resistenza superficiale, resistenza di volume, costante dielettrica, resistenza alla rottura elettrica e altri cambiamenti.
C. Analisi microscopica dell'invecchiamento dei materiali polimerici
I polimeri formano stati eccitati delle molecole in presenza di calore o luce e, quando l'energia è sufficientemente elevata, le catene molecolari si rompono per formare radicali liberi, che possono formare reazioni a catena all'interno del polimero e continuare ad avviare la degradazione e possono anche causare fenomeni crociati. collegamento.
Se nell'ambiente è presente ossigeno o ozono vengono indotte anche una serie di reazioni di ossidazione che formano idroperossidi (ROOH) e si decompongono ulteriormente in gruppi carbonilici.
Se nel polimero sono presenti ioni metallici catalizzatori residui, o se ioni metallici come rame, ferro, manganese e cobalto vengono introdotti durante la lavorazione o l'uso, la reazione di degradazione ossidativa del polimero verrà accelerata.
D. Il metodo principale per migliorare le prestazioni anti-invecchiamento
Attualmente esistono quattro metodi principali per migliorare e potenziare le prestazioni anti-invecchiamento dei materiali polimerici, come segue.
01 Protezione fisica (ispessimento, verniciatura, mescola dello strato esterno, ecc.)
L'invecchiamento dei materiali polimerici, in particolare l'invecchiamento foto-ossidativo, inizia dalla superficie dei materiali o dei prodotti, che si manifesta come scolorimento, sfarinamento, screpolature, diminuzione della brillantezza, ecc., per poi spingersi gradualmente più in profondità verso l'interno. I prodotti sottili hanno maggiori probabilità di guastarsi prima rispetto ai prodotti spessi, quindi la durata dei prodotti può essere prolungata ispessendo i prodotti.
Per i prodotti soggetti a invecchiamento, è possibile applicare o rivestire sulla superficie uno strato di rivestimento resistente agli agenti atmosferici, oppure è possibile sovrapporre uno strato di materiale resistente agli agenti atmosferici sullo strato esterno dei prodotti, in modo che sia possibile attaccare uno strato protettivo la superficie dei prodotti per rallentare il processo di invecchiamento.
02 Miglioramento della tecnologia di elaborazione
Per molti materiali nel processo di sintesi o preparazione esiste anche il problema dell'invecchiamento. Ad esempio, l'influenza del calore durante la polimerizzazione, l'invecchiamento termico e dell'ossigeno durante la lavorazione, ecc. Di conseguenza, l'influenza dell'ossigeno può essere rallentata aggiungendo un dispositivo di disaerazione o un dispositivo di vuoto durante la polimerizzazione o la lavorazione.
Tuttavia, questo metodo può garantire le prestazioni del materiale solo in fabbrica e può essere implementato solo dalla fonte di preparazione del materiale e non può risolvere il problema dell'invecchiamento durante il ritrattamento e l'uso.
03 Progettazione strutturale o modifica dei materiali
Molti materiali macromolecolari hanno gruppi di invecchiamento nella struttura molecolare, quindi attraverso la progettazione della struttura molecolare del materiale, la sostituzione dei gruppi di invecchiamento con gruppi non di invecchiamento può spesso avere un buon effetto.
04 Aggiunta di additivi antietà
Allo stato attuale, il modo efficace e il metodo comune per migliorare la resistenza all'invecchiamento dei materiali polimerici è aggiungere additivi anti-invecchiamento, che sono ampiamente utilizzati a causa del basso costo e dell'assenza della necessità di modificare il processo di produzione esistente. Esistono due modi principali per aggiungere questi additivi antietà.
Gli additivi anti-invecchiamento (in polvere o liquidi) e la resina e altre materie prime direttamente miscelati e miscelati dopo estrusione, granulazione o stampaggio a iniezione, ecc. Questo è un modo semplice e facile di aggiunta, ampiamente utilizzato dalla maggior parte dei processi di pellettizzazione e impianti di stampaggio ad iniezione.
Orario di pubblicazione: 26 ottobre 2022