ปัจจุบัน วัสดุโพลีเมอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตระดับไฮเอนด์ ข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ การขนส่ง การประหยัดพลังงานในอาคาร การบินและอวกาศ การป้องกันประเทศ และสาขาอื่นๆ อีกมากมาย เนื่องจากมีคุณสมบัติที่ยอดเยี่ยม เช่น น้ำหนักเบา ความแข็งแรงสูง ทนต่ออุณหภูมิ และทนต่อการกัดกร่อน สิ่งนี้ไม่เพียงแต่ให้พื้นที่ทางการตลาดที่กว้างขวางสำหรับอุตสาหกรรมวัสดุโพลีเมอร์ใหม่เท่านั้น แต่ยังทำให้เกิดข้อกำหนดที่สูงขึ้นสำหรับประสิทธิภาพด้านคุณภาพ ระดับความน่าเชื่อถือ และความสามารถในการรับประกัน
ดังนั้นการเพิ่มฟังก์ชันของผลิตภัณฑ์วัสดุโพลีเมอร์ให้สูงสุดตามหลักการประหยัดพลังงาน การพัฒนาคาร์บอนต่ำและระบบนิเวศจึงได้รับความสนใจมากขึ้นเรื่อยๆ และการเสื่อมสภาพเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อความน่าเชื่อถือและความทนทานของวัสดุโพลีเมอร์
ต่อไป เราจะมาดูกันว่าการแก่ของวัสดุโพลีเมอร์คืออะไร ประเภทของการแก่ ปัจจัยที่ทำให้เกิดความชรา วิธีการหลักในการต่อต้านวัย และการต่อต้านวัยของพลาสติกทั่วไป 5 ชนิด
ก. การเสื่อมสภาพของพลาสติก
ลักษณะโครงสร้างและสถานะทางกายภาพของวัสดุพอลิเมอร์เองและปัจจัยภายนอก เช่น ความร้อน แสง ออกซิเจนความร้อน โอโซน น้ำ กรด ด่าง แบคทีเรีย และเอนไซม์ในกระบวนการใช้งาน ทำให้ประสิทธิภาพลดลงหรือสูญเสียไปในกระบวนการ ของการสมัคร
สิ่งนี้ไม่เพียงแต่ทำให้เกิดการสิ้นเปลืองทรัพยากร และอาจก่อให้เกิดอุบัติเหตุมากขึ้นเนื่องจากความล้มเหลวในการทำงาน แต่ยังรวมถึงการสลายตัวของวัสดุที่เกิดจากการเสื่อมสภาพของวัสดุยังอาจก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมอีกด้วย
การเสื่อมสภาพของวัสดุโพลีเมอร์ในกระบวนการใช้งานมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดภัยพิบัติครั้งใหญ่และการสูญเสียที่ไม่อาจซ่อมแซมได้
ดังนั้นการต่อต้านริ้วรอยของวัสดุโพลีเมอร์จึงกลายเป็นปัญหาที่อุตสาหกรรมโพลีเมอร์ต้องแก้ไข
B. ประเภทของอายุวัสดุโพลีเมอร์
มีปรากฏการณ์และลักษณะการเสื่อมสภาพที่แตกต่างกันเนื่องจากโพลีเมอร์สายพันธุ์ต่างกันและเงื่อนไขการใช้งานที่แตกต่างกัน โดยทั่วไป การเสื่อมสภาพของวัสดุโพลีเมอร์สามารถแบ่งได้เป็นการเปลี่ยนแปลงสี่ประเภทดังต่อไปนี้
01 การเปลี่ยนแปลงรูปลักษณ์
คราบ จุด เส้นสีเงิน รอยแตก น้ำค้างแข็ง ชอล์ก เหนียว การบิดเบี้ยว ตาปลา รอยย่น การหดตัว การไหม้เกรียม การบิดเบี้ยวของแสง และการเปลี่ยนสีของแสง
02 การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพ
รวมถึงความสามารถในการละลาย การบวมตัว คุณสมบัติทางรีโอโลยีและการเปลี่ยนแปลงความต้านทานความเย็น ความต้านทานความร้อน การซึมผ่านของน้ำ การซึมผ่านของอากาศ และคุณสมบัติอื่นๆ
03 การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกล
การเปลี่ยนแปลงความต้านแรงดึง ความต้านการดัดงอ ความต้านแรงเฉือน ความทนแรงกระแทก การยืดตัวสัมพัทธ์ การคลายความเครียด และคุณสมบัติอื่นๆ
04 การเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางไฟฟ้า
เช่นความต้านทานพื้นผิว ความต้านทานปริมาตร ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก ความแรงของการพังทลายของไฟฟ้า และการเปลี่ยนแปลงอื่นๆ
C. การวิเคราะห์ด้วยกล้องจุลทรรศน์ของการเสื่อมสภาพของวัสดุโพลีเมอร์
โพลีเมอร์จะสร้างสภาวะตื่นเต้นของโมเลกุลเมื่อมีความร้อนหรือแสง และเมื่อพลังงานสูงเพียงพอ โซ่โมเลกุลจะแตกตัวและก่อให้เกิดอนุมูลอิสระ ซึ่งสามารถสร้างปฏิกิริยาลูกโซ่ภายในโพลีเมอร์และยังคงเริ่มการย่อยสลายต่อไป และยังอาจทำให้เกิดการข้าม- การเชื่อมโยง
หากมีออกซิเจนหรือโอโซนอยู่ในสิ่งแวดล้อม จะเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันชุดหนึ่งเช่นกัน ก่อตัวเป็นไฮโดรเปอร์ออกไซด์ (ROOH) และสลายตัวต่อไปเป็นกลุ่มคาร์บอนิล
หากมีไอออนของตัวเร่งปฏิกิริยาของโลหะที่ตกค้างอยู่ในโพลีเมอร์ หรือหากมีการนำไอออนของโลหะ เช่น ทองแดง เหล็ก แมงกานีส และโคบอลต์ เข้ามาในระหว่างกระบวนการผลิตหรือการใช้งาน ปฏิกิริยาการย่อยสลายออกซิเดชันของโพลีเมอร์จะถูกเร่งให้เร็วขึ้น
D. วิธีการหลักในการปรับปรุงประสิทธิภาพการต่อต้านริ้วรอย
ปัจจุบันมีสี่วิธีหลักในการปรับปรุงและเพิ่มประสิทธิภาพการต่อต้านริ้วรอยของวัสดุโพลีเมอร์ดังนี้
01 การป้องกันทางกายภาพ (การทำให้หนาขึ้น การทาสี สารประกอบชั้นนอก ฯลฯ)
การแก่ชราของวัสดุโพลีเมอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งการแก่ชราด้วยแสงออกซิเดชัน เริ่มต้นจากพื้นผิวของวัสดุหรือผลิตภัณฑ์ ซึ่งแสดงออกมาโดยการเปลี่ยนสี การชอล์ก การแตกร้าว ความมันลดลง ฯลฯ จากนั้นจึงค่อย ๆ ลึกลงไปถึงการตกแต่งภายใน ผลิตภัณฑ์ที่บางมีแนวโน้มที่จะล้มเหลวเร็วกว่าผลิตภัณฑ์ที่มีความหนา ดังนั้นอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์จึงสามารถขยายได้โดยการเพิ่มความหนาให้กับผลิตภัณฑ์
สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีแนวโน้มที่จะเกิดริ้วรอย สามารถใช้หรือเคลือบชั้นเคลือบที่ทนต่อสภาพอากาศบนพื้นผิวได้ หรืออาจผสมชั้นของวัสดุที่ทนต่อสภาพอากาศที่ชั้นนอกของผลิตภัณฑ์เพื่อให้สามารถติดชั้นป้องกันได้ พื้นผิวของผลิตภัณฑ์เพื่อชะลอกระบวนการชรา
02 การปรับปรุงเทคโนโลยีการประมวลผล
วัสดุหลายชนิดในกระบวนการสังเคราะห์หรือการเตรียมการก็มีปัญหาเรื่องการเสื่อมสภาพเช่นกัน ตัวอย่างเช่น อิทธิพลของความร้อนระหว่างการเกิดพอลิเมอไรเซชัน การเสื่อมสภาพของความร้อนและออกซิเจนในระหว่างกระบวนการผลิต เป็นต้น ดังนั้น อิทธิพลของออกซิเจนจึงสามารถชะลอลงได้โดยการเพิ่มอุปกรณ์กำจัดอากาศหรืออุปกรณ์สูญญากาศในระหว่างการเกิดปฏิกิริยาโพลีเมอไรเซชันหรือในการประมวลผล
อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้สามารถรับประกันประสิทธิภาพของวัสดุที่โรงงานเท่านั้น และวิธีนี้สามารถทำได้จากแหล่งที่มาของการเตรียมวัสดุเท่านั้น และไม่สามารถแก้ปัญหาการเสื่อมสภาพระหว่างการแปรรูปและการใช้งานซ้ำได้
03 การออกแบบโครงสร้างหรือการดัดแปลงวัสดุ
วัสดุโมเลกุลขนาดใหญ่จำนวนมากมีกลุ่มการแก่ในโครงสร้างโมเลกุล ดังนั้นการออกแบบโครงสร้างโมเลกุลของวัสดุ การแทนที่กลุ่มการชราด้วยกลุ่มที่ไม่แก่มักจะให้ผลดี
04 เพิ่มสารเติมแต่งต่อต้านวัย
ปัจจุบันวิธีที่มีประสิทธิภาพและวิธีการทั่วไปในการปรับปรุงความต้านทานการเสื่อมสภาพของวัสดุโพลีเมอร์คือการเติมสารต่อต้านริ้วรอยซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายเนื่องจากมีต้นทุนต่ำและไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนกระบวนการผลิตที่มีอยู่ มีสองวิธีหลักในการเพิ่มสารต่อต้านวัยเหล่านี้
สารเติมแต่งต่อต้านวัย (ผงหรือของเหลว) และเรซินและวัตถุดิบอื่น ๆ ผสมและผสมโดยตรงหลังจากการอัดขึ้นรูปเป็นเม็ดหรือการฉีดขึ้นรูป ฯลฯ นี่เป็นวิธีที่ง่ายและสะดวกในการเติม ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายโดยส่วนใหญ่ของการอัดเป็นก้อนและ โรงงานฉีดขึ้นรูป
เวลาโพสต์: 26 ต.ค. 2022