Materiały polimerowe są obecnie szeroko stosowane w wysokiej klasy produkcji, informacji elektronicznej, transporcie, oszczędzaniu energii w budynkach, lotnictwie, obronie narodowej i wielu innych dziedzinach ze względu na ich doskonałe właściwości, takie jak lekkość, wysoka wytrzymałość, odporność na temperaturę i odporność na korozję. Zapewnia to nie tylko szeroką przestrzeń rynkową dla nowego przemysłu materiałów polimerowych, ale także stawia wyższe wymagania dotyczące jego jakości, poziomu niezawodności i możliwości gwarancyjnych.
Dlatego coraz większą uwagę poświęca się maksymalizacji funkcji produktów z materiałów polimerowych zgodnie z zasadą oszczędzania energii, niskoemisyjności i rozwoju ekologicznego. Starzenie się jest ważnym czynnikiem wpływającym na niezawodność i trwałość materiałów polimerowych.
Następnie przyjrzymy się, czym jest starzenie się materiałów polimerowych, rodzajami starzenia, czynnikami powodującymi starzenie, głównymi metodami przeciwdziałania starzeniu i przeciwdziałaniem starzeniu się pięciu ogólnych tworzyw sztucznych.
A. Starzenie się tworzyw sztucznych
Charakterystyka strukturalna i stan fizyczny samych materiałów polimerowych oraz ich czynniki zewnętrzne, takie jak ciepło, światło, tlen termiczny, ozon, woda, kwas, zasady, bakterie i enzymy w procesie użytkowania, powodują, że w procesie użytkowania ulegają one pogorszeniu lub utracie wydajności podaniowy.
Powoduje to nie tylko marnowanie zasobów i może nawet powodować większe wypadki z powodu awarii funkcjonalnej, ale także rozkład materiału spowodowany jego starzeniem może również zanieczyszczać środowisko.
Starzenie się materiałów polimerowych w procesie użytkowania częściej powoduje wielkie katastrofy i nieodwracalne straty.
Dlatego zapobieganie starzeniu się materiałów polimerowych stało się problemem, który przemysł polimerów musi rozwiązać.
B. Rodzaje starzenia materiałów polimerowych
Istnieją różne zjawiska i cechy starzenia ze względu na różne gatunki polimerów i różne warunki użytkowania. Ogólnie rzecz biorąc, starzenie się materiałów polimerowych można podzielić na cztery typy zmian.
01 Zmiany w wyglądzie
Plamy, plamy, srebrne linie, pęknięcia, szron, kredowanie, lepkość, wypaczenia, rybie oczka, zmarszczki, kurczenie się, przypalenia, zniekształcenia optyczne i optyczne zmiany koloru.
02 Zmiany właściwości fizycznych
Obejmuje rozpuszczalność, pęcznienie, właściwości reologiczne i zmiany odporności na zimno, odporność na ciepło, przepuszczalność wody, przepuszczalność powietrza i inne właściwości.
03 Zmiany właściwości mechanicznych
Zmiany wytrzymałości na rozciąganie, wytrzymałości na zginanie, wytrzymałości na ścinanie, udarności, wydłużenia względnego, relaksacji naprężeń i innych właściwości.
04 Zmiany właściwości elektrycznych
Takie jak rezystancja powierzchniowa, rezystancja objętościowa, stała dielektryczna, wytrzymałość na przebicie elektryczne i inne zmiany.
C. Mikroskopowa analiza starzenia materiałów polimerowych
Polimery tworzą stany wzbudzone cząsteczek w obecności ciepła lub światła, a gdy energia jest wystarczająco wysoka, łańcuchy molekularne pękają, tworząc wolne rodniki, które mogą tworzyć reakcje łańcuchowe w polimerze i nadal inicjować degradację, a także mogą powodować reakcje krzyżowe łączenie.
Jeśli w środowisku występuje tlen lub ozon, indukuje się również szereg reakcji utleniania, w wyniku których powstają wodoronadtlenki (ROOH) i dalej rozkładają się na grupy karbonylowe.
Jeśli w polimerze obecne są resztkowe jony metali katalizatora lub jeśli jony metali, takich jak miedź, żelazo, mangan i kobalt zostaną wprowadzone podczas przetwarzania lub stosowania, reakcja degradacji oksydacyjnej polimeru zostanie przyspieszona.
D. Główna metoda poprawy działania przeciwstarzeniowego
Obecnie istnieją cztery główne metody poprawy i wzmocnienia działania przeciwstarzeniowego materiałów polimerowych, jak poniżej.
01 Ochrona fizyczna (zagęszczanie, malowanie, masa zewnętrzna itp.)
Starzenie się materiałów polimerowych, zwłaszcza fotooksydacyjne, rozpoczyna się od powierzchni materiałów lub wyrobów, objawiając się przebarwieniami, kredowaniem, pękaniem, utratą połysku itp., a następnie stopniowo przechodzi w głąb wnętrza. Cienkie produkty są bardziej podatne na awarie wcześniej niż produkty grube, dlatego żywotność produktów można wydłużyć poprzez zagęszczenie produktów.
W przypadku produktów podatnych na starzenie można nałożyć lub pokryć powierzchnię warstwą powłoki odpornej na warunki atmosferyczne lub na zewnętrzną warstwę produktów można nałożyć warstwę materiału odpornego na warunki atmosferyczne, tak aby można było przymocować do nich warstwę ochronną. powierzchni produktów, aby spowolnić proces starzenia.
02 Doskonalenie technologii przetwarzania
Wiele materiałów znajdujących się w procesie syntezy lub przygotowania wiąże się również z problemem starzenia. Na przykład wpływ ciepła podczas polimeryzacji, starzenie termiczne i tlenowe podczas przetwarzania itp. Następnie odpowiednio wpływ tlenu można spowolnić, dodając urządzenie odpowietrzające lub urządzenie próżniowe podczas polimeryzacji lub przetwarzania.
Jednakże metoda ta może zagwarantować wydajność materiału jedynie w fabryce i może być wdrożona jedynie na podstawie przygotowania materiału i nie może rozwiązać problemu starzenia się podczas ponownego przetwarzania i użytkowania.
03 Projektowanie konstrukcyjne lub modyfikacja materiałów
Wiele materiałów makrocząsteczkowych ma grupy starzejące się w strukturze molekularnej, zatem poprzez zaprojektowanie struktury molekularnej materiału zastąpienie grup starzejących się grupami niestarzejącymi się często może przynieść dobry efekt.
04 Dodawanie dodatków przeciwdziałających starzeniu
Obecnie skutecznym sposobem i powszechną metodą poprawy odporności materiałów polimerowych na starzenie jest dodawanie dodatków przeciwstarzeniowych, które są szeroko stosowane ze względu na niski koszt i brak konieczności zmiany istniejącego procesu produkcyjnego. Istnieją dwa główne sposoby dodawania tych dodatków przeciwdziałających starzeniu.
Dodatki przeciwstarzeniowe (w proszku lub w płynie) oraz żywica i inne surowce bezpośrednio zmieszane i zmieszane po granulowaniu przez wytłaczanie lub formowaniu wtryskowym itp. Jest to prosty i łatwy sposób dodawania, który jest szeroko stosowany w większości producentów granulatorów i wtryskarnie.
Czas publikacji: 26 października 2022 r