Полимерные материалы в настоящее время широко используются в высокотехнологичном производстве, электронной информации, транспорте, энергосбережении зданий, аэрокосмической отрасли, национальной обороне и многих других областях благодаря их превосходным свойствам, таким как легкий вес, высокая прочность, термостойкость и коррозионная стойкость. Это не только обеспечивает широкое рыночное пространство для индустрии новых полимерных материалов, но и выдвигает более высокие требования к их качественным характеристикам, уровню надежности и гарантийным возможностям.
Поэтому все больше и больше внимания уделяется тому, как максимизировать функциональность изделий из полимерных материалов в соответствии с принципами энергосбережения, низкого уровня выбросов углерода и экологического развития. А старение – важный фактор, влияющий на надежность и долговечность полимерных материалов.
Далее мы рассмотрим, что такое старение полимерных материалов, виды старения, факторы, вызывающие старение, основные методы борьбы со старением и омоложение пяти основных видов пластмасс.
А. Старение пластика
Структурные характеристики и физическое состояние самих полимерных материалов, а также их внешние факторы, такие как тепло, свет, термический кислород, озон, вода, кислота, щелочь, бактерии и ферменты в процессе использования, делают их подверженными ухудшению или потере характеристик в процессе. приложения.
Это не только приводит к растрате ресурсов и может даже стать причиной более серьезных аварий из-за его функционального отказа, но также разложение материала, вызванное его старением, также может загрязнять окружающую среду.
Старение полимерных материалов в процессе использования чаще всего приводит к большим катастрофам и невосполнимым потерям.
Поэтому предотвращение старения полимерных материалов стало проблемой, которую должна решить полимерная промышленность.
Б. Виды старения полимерных материалов
Существуют различные явления и характеристики старения из-за разных видов полимеров и разных условий использования. В целом старение полимерных материалов можно разделить на следующие четыре типа изменений.
01 Изменения во внешности
Пятна, пятна, серебряные линии, трещины, иней, меление, липкость, деформация, «рыбий глаз», сморщивание, усадка, подгорание, оптические искажения и оптические изменения цвета.
02 Изменения физических свойств
Включая растворимость, набухание, реологические свойства и изменения морозостойкости, термостойкости, водопроницаемости, воздухопроницаемости и других свойств.
03 Изменения механических свойств
Изменения прочности на растяжение, прочности на изгиб, прочности на сдвиг, ударной вязкости, относительного удлинения, релаксации напряжений и других свойств.
04 Изменения электрических свойств
Такие как поверхностное сопротивление, объемное сопротивление, диэлектрическая проницаемость, электрическая прочность на пробой и другие изменения.
C. Микроскопический анализ старения полимерных материалов
Полимеры образуют возбужденные состояния молекул в присутствии тепла или света, и когда энергия достаточно высока, молекулярные цепи разрываются с образованием свободных радикалов, которые могут образовывать цепные реакции внутри полимера и продолжать инициировать деградацию, а также могут вызывать перекрестное разрушение. связывание.
Если в окружающей среде присутствует кислород или озон, также индуцируется ряд реакций окисления, образующих гидропероксиды (ROOH) и дальнейшее разложение на карбонильные группы.
Если в полимере присутствуют остаточные ионы каталитического металла или если во время обработки или использования вводятся ионы металлов, таких как медь, железо, марганец и кобальт, реакция окислительной деструкции полимера будет ускоряться.
D. Основной метод улучшения эффективности борьбы со старением
В настоящее время существует четыре основных метода улучшения и повышения антивозрастных свойств полимерных материалов.
01 Физическая защита (утолщение, покраска, нанесение наружного слоя и т.д.)
Старение полимерных материалов, особенно фотоокислительное, начинается с поверхности материалов или изделий, что проявляется в обесцвечивании, мелении, растрескивании, уменьшении блеска и т. д., а затем постепенно распространяется вглубь. Тонкие изделия чаще выходят из строя раньше, чем толстые, поэтому срок службы изделий можно продлить за счет утолщения изделий.
Для изделий, склонных к старению, на поверхность может быть нанесен или нанесен слой атмосферостойкого покрытия, либо на наружный слой изделий может быть нанесен слой атмосферостойкого материала, чтобы можно было прикрепить защитный слой к поверхность изделий для замедления процесса старения.
02 Совершенствование технологии переработки
Многие материалы в процессе синтеза или подготовки также сталкиваются с проблемой старения. Например, влияние тепла при полимеризации, термическое и кислородное старение при обработке и т.д. Тогда соответственно влияние кислорода можно замедлить путем добавления деаэрационного устройства или вакуумного устройства во время полимеризации или обработки.
Однако этот метод может гарантировать работоспособность материала только на заводе, и этот метод может быть реализован только на этапе подготовки материала и не может решить проблему его старения во время переработки и использования.
03 Проектирование конструкции или модификация материалов
Многие макромолекулярные материалы имеют группы старения в молекулярной структуре, поэтому за счет проектирования молекулярной структуры материала замена групп старения нестареющими группами часто может дать хороший эффект.
04 Добавление антивозрастных добавок
В настоящее время эффективным способом и распространенным методом повышения стойкости полимерных материалов к старению является добавление антивозрастных добавок, которые широко используются из-за дешевизны и отсутствия необходимости изменения существующего производственного процесса. Есть два основных способа добавления этих омолаживающих добавок.
Антивозрастные добавки (порошковые или жидкие), смолы и другие сырьевые материалы непосредственно смешиваются и смешиваются после экструзионного гранулирования или литья под давлением и т. д. Это простой и легкий способ добавления, который широко используется в большинстве предприятий по гранулированию и литьевые установки.
Время публикации: 26 октября 2022 г.