Polimerni materiali se zaradi svojih odličnih lastnosti, kot so majhna teža, visoka trdnost, temperaturna odpornost in odpornost proti koroziji, pogosto uporabljajo v vrhunski proizvodnji, elektronskih informacijah, transportu, varčevanju z energijo v stavbah, vesolju, nacionalni obrambi in na številnih drugih področjih. To ne zagotavlja le širokega tržnega prostora za industrijo novih polimernih materialov, ampak postavlja tudi višje zahteve glede njene kakovosti, stopnje zanesljivosti in garancijske zmogljivosti.
Zato dobiva vedno več pozornosti, kako povečati funkcijo izdelkov iz polimernih materialov v skladu z načeli varčevanja z energijo, nizkega ogljika in ekološkega razvoja. In staranje je pomemben dejavnik, ki vpliva na zanesljivost in trajnost polimernih materialov.
Nato si bomo ogledali, kaj je staranje polimernih materialov, vrste staranja, dejavnike, ki povzročajo staranje, glavne metode za preprečevanje staranja in za preprečevanje staranja petih splošnih plastik.
A. Staranje plastike
Zaradi strukturnih značilnosti in fizikalnega stanja samih polimernih materialov ter njihovih zunanjih dejavnikov, kot so toplota, svetloba, toplotni kisik, ozon, voda, kisline, alkalije, bakterije in encimi v procesu uporabe, so izpostavljeni poslabšanju ali izgubi zmogljivosti v procesu. uporabe.
To ne povzroča samo tratenja virov in lahko povzroči celo večje nesreče zaradi njegove funkcionalne okvare, ampak tudi razgradnja materiala, ki jo povzroča staranje, lahko tudi onesnažuje okolje.
Staranje polimernih materialov v procesu uporabe bo verjetno povzročilo velike katastrofe in nepopravljive izgube.
Zato je preprečevanje staranja polimernih materialov postalo problem, ki ga mora rešiti industrija polimerov.
B. Vrste staranja polimernega materiala
Obstajajo različni pojavi in značilnosti staranja zaradi različnih vrst polimerov in različnih pogojev uporabe. Na splošno lahko staranje polimernih materialov razvrstimo v naslednje štiri vrste sprememb.
01 Spremembe videza
Madeži, lise, srebrne črte, razpoke, zmrzal, kreda, lepljivost, zvijanje, ribje oči, gubanje, krčenje, ožiganje, optično popačenje in optične spremembe barv.
02 Spremembe fizikalnih lastnosti
Vključno s topnostjo, nabrekanjem, reološkimi lastnostmi in spremembami odpornosti proti mrazu, toplotne odpornosti, prepustnosti za vodo, prepustnosti zraka in drugih lastnosti.
03 Spremembe mehanskih lastnosti
Spremembe natezne trdnosti, upogibne trdnosti, strižne trdnosti, udarne trdnosti, relativnega raztezka, sprostitve napetosti in drugih lastnosti.
04 Spremembe električnih lastnosti
Kot so površinski upor, volumski upor, dielektrična konstanta, električna prebojna trdnost in druge spremembe.
C. Mikroskopska analiza staranja polimernih materialov
Polimeri tvorijo vzbujena stanja molekul v prisotnosti toplote ali svetlobe in ko je energija dovolj visoka, se molekularne verige zlomijo in tvorijo proste radikale, ki lahko tvorijo verižne reakcije znotraj polimera in nadaljujejo z razgradnjo ter lahko povzročijo tudi navzkrižno povezovanje.
Če sta v okolju prisotna kisik ali ozon, se sproži tudi vrsta oksidacijskih reakcij, pri čemer nastanejo hidroperoksidi (ROOH) in se nadalje razgradijo na karbonilne skupine.
Če so v polimeru prisotni preostali kovinski ioni katalizatorja ali če med predelavo ali uporabo pridejo kovinski ioni, kot so baker, železo, mangan in kobalt, se bo reakcija oksidativne razgradnje polimera pospešila.
D. Glavna metoda za izboljšanje delovanja proti staranju
Trenutno obstajajo štiri glavne metode za izboljšanje in izboljšanje delovanja polimernih materialov proti staranju, kot sledi.
01 Fizična zaščita (zgoščevanje, barvanje, spojina zunanjega sloja itd.)
Staranje polimernih materialov, predvsem fotooksidativno staranje, se začne na površini materialov oziroma izdelkov, kar se kaže kot razbarvanje, kredanje, pokanje, zmanjšanje sijaja ipd., nato pa postopoma sega globlje v notranjost. Pri tankih izdelkih obstaja večja verjetnost, da prej odpovejo kot pri debelih, zato lahko z zgoščevanjem izdelkov podaljšate življenjsko dobo izdelkov.
Pri izdelkih, ki so nagnjeni k staranju, lahko na površino nanesete ali prevlečete plast vremensko odpornega premaza ali pa na zunanjo plast izdelkov nanesete plast vremensko odpornega materiala, tako da lahko pritrdite zaščitno plast na površino izdelkov za upočasnitev procesa staranja.
02 Izboljšanje tehnologije obdelave
Veliko materialov v procesu sinteze ali priprave, obstaja tudi problem staranja. Na primer vpliv toplote med polimerizacijo, termično in kisikovo staranje med predelavo, itd. Temu primerno lahko vpliv kisika upočasnimo z dodajanjem odzračevalne naprave ali vakuumske naprave med polimerizacijo ali predelavo.
Vendar pa ta metoda lahko zagotovi le učinkovitost materiala v tovarni, ta metoda pa se lahko izvaja samo od vira priprave materiala in ne more rešiti problema staranja med ponovno obdelavo in uporabo.
03 Strukturno načrtovanje ali modifikacija materialov
Številni materiali z makromolekulami imajo skupine staranja v molekularni strukturi, zato lahko z zasnovo molekularne strukture materiala zamenjava skupin staranja s skupinami, ki se ne starajo, pogosto dobro vpliva.
04 Dodajanje aditivov proti staranju
Trenutno je učinkovit način in običajna metoda za izboljšanje odpornosti polimernih materialov proti staranju dodajanje aditivov proti staranju, ki se pogosto uporabljajo zaradi nizkih stroškov in ni potrebe po spreminjanju obstoječega proizvodnega procesa. Obstajata dva glavna načina za dodajanje teh dodatkov proti staranju.
Aditivi proti staranju (prah ali tekočina) ter smola in druge surovine se neposredno zmešajo in zmešajo po ekstruzijski granulaciji ali brizganju itd. To je preprost in enostaven način dodajanja, ki ga pogosto uporablja večina peletiranja in obrati za brizganje.
Čas objave: 26. oktober 2022