Vật liệu polymer hiện được sử dụng rộng rãi trong sản xuất cao cấp, thông tin điện tử, giao thông vận tải, tiết kiệm năng lượng xây dựng, hàng không vũ trụ, quốc phòng và nhiều lĩnh vực khác vì chúng có những đặc tính tuyệt vời như trọng lượng nhẹ, độ bền cao, khả năng chịu nhiệt độ và chống ăn mòn. Điều này không chỉ cung cấp không gian thị trường rộng lớn cho ngành công nghiệp vật liệu polymer mới mà còn đặt ra các yêu cầu cao hơn về hiệu suất chất lượng, mức độ tin cậy và khả năng bảo hành.
Vì vậy, làm thế nào để phát huy tối đa chức năng của các sản phẩm vật liệu polymer theo nguyên tắc tiết kiệm năng lượng, phát triển sinh thái và carbon thấp đang ngày càng được quan tâm. Và lão hóa là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến độ tin cậy và độ bền của vật liệu polymer.
Tiếp theo, chúng ta sẽ xem xét lão hóa của vật liệu polymer là gì, các loại lão hóa, các yếu tố gây lão hóa, các phương pháp chống lão hóa chính và chống lão hóa của năm loại nhựa nói chung.
A. Lão hóa nhựa
Đặc điểm cấu trúc và trạng thái vật lý của bản thân vật liệu polymer và các yếu tố bên ngoài của chúng như nhiệt, ánh sáng, oxy nhiệt, ozon, nước, axit, kiềm, vi khuẩn và enzyme trong quá trình sử dụng khiến chúng bị suy giảm hoặc mất hiệu suất trong quá trình sử dụng. của ứng dụng.
Điều này không chỉ gây lãng phí tài nguyên, thậm chí có thể gây ra tai nạn lớn hơn do chức năng của nó không hoạt động mà sự phân hủy vật liệu do quá trình lão hóa của nó cũng có thể gây ô nhiễm môi trường.
Sự lão hóa của vật liệu polymer trong quá trình sử dụng có nhiều khả năng gây ra thảm họa lớn và tổn thất không thể khắc phục.
Do đó, việc chống lão hóa của vật liệu polymer đã trở thành một vấn đề mà ngành công nghiệp polymer phải giải quyết.
B. Các loại lão hóa vật liệu polyme
Có các hiện tượng và đặc điểm lão hóa khác nhau do các loại polymer khác nhau và điều kiện sử dụng khác nhau. Nói chung, sự lão hóa của vật liệu polymer có thể được phân loại thành bốn loại thay đổi sau.
01 Thay đổi về ngoại hình
Vết bẩn, đốm, đường bạc, vết nứt, đóng băng, phấn hóa, dính, cong vênh, mắt cá, nhăn, co ngót, cháy xém, biến dạng quang học và thay đổi màu sắc quang học.
02 Thay đổi tính chất vật lý
Bao gồm độ hòa tan, độ trương nở, tính chất lưu biến và những thay đổi về khả năng chịu lạnh, chịu nhiệt, tính thấm nước, tính thấm khí và các tính chất khác.
03 Thay đổi tính chất cơ học
Những thay đổi về độ bền kéo, độ bền uốn, độ bền cắt, độ bền va đập, độ giãn dài tương đối, độ giãn ứng suất và các đặc tính khác.
04 Thay đổi tính chất điện
Chẳng hạn như điện trở bề mặt, điện trở thể tích, hằng số điện môi, cường độ đánh thủng điện và những thay đổi khác.
C. Phân tích bằng kính hiển vi quá trình lão hóa của vật liệu polyme
Các polyme hình thành trạng thái kích thích của các phân tử khi có nhiệt hoặc ánh sáng và khi năng lượng đủ cao, các chuỗi phân tử bị phá vỡ để hình thành các gốc tự do, có thể hình thành các phản ứng dây chuyền trong polyme và tiếp tục bắt đầu phân hủy và cũng có thể gây ra phản ứng chéo liên kết.
Nếu có oxy hoặc ozon trong môi trường, một loạt phản ứng oxy hóa cũng được tạo ra, tạo thành hydroperoxide (ROOH) và tiếp tục phân hủy thành các nhóm carbonyl.
Nếu các ion kim loại xúc tác còn sót lại có trong polyme hoặc nếu các ion kim loại như đồng, sắt, mangan và coban được đưa vào trong quá trình xử lý hoặc sử dụng thì phản ứng phân hủy oxy hóa của polyme sẽ được tăng tốc.
D. Phương pháp chính để cải thiện hiệu quả chống lão hóa
Hiện nay, có bốn phương pháp chính để cải thiện và nâng cao hiệu suất chống lão hóa của vật liệu polymer như sau.
01 Bảo vệ vật lý (làm dày, sơn, hợp chất lớp ngoài, v.v.)
Quá trình lão hóa của vật liệu polyme, đặc biệt là lão hóa do quang oxy hóa, bắt đầu từ bề mặt của vật liệu hoặc sản phẩm, biểu hiện là sự đổi màu, tạo phấn, nứt, giảm độ bóng, v.v., sau đó dần dần đi sâu hơn vào bên trong. Sản phẩm mỏng có nhiều khả năng bị hỏng sớm hơn sản phẩm dày, do đó tuổi thọ của sản phẩm có thể được kéo dài bằng cách làm dày sản phẩm.
Đối với các sản phẩm dễ bị lão hóa, có thể phủ hoặc phủ một lớp sơn chịu thời tiết lên bề mặt hoặc có thể kết hợp một lớp vật liệu chịu thời tiết trên lớp ngoài của sản phẩm để có thể gắn một lớp bảo vệ vào. bề mặt của sản phẩm để làm chậm quá trình lão hóa.
02 Cải tiến công nghệ chế biến
Nhiều vật liệu trong quá trình tổng hợp hoặc điều chế cũng có vấn đề về lão hóa. Ví dụ, ảnh hưởng của nhiệt trong quá trình trùng hợp, lão hóa nhiệt và oxy trong quá trình xử lý, v.v. Sau đó, ảnh hưởng của oxy có thể được làm chậm lại bằng cách thêm thiết bị khử khí hoặc thiết bị chân không trong quá trình trùng hợp hoặc xử lý.
Tuy nhiên, phương pháp này chỉ có thể đảm bảo hiệu suất của vật liệu tại nhà máy và phương pháp này chỉ có thể được thực hiện từ nguồn chuẩn bị nguyên liệu và không thể giải quyết vấn đề lão hóa của nó trong quá trình tái xử lý và sử dụng.
03 Thiết kế kết cấu hoặc sửa đổi vật liệu
Nhiều vật liệu đại phân tử có các nhóm lão hóa trong cấu trúc phân tử, do đó, thông qua thiết kế cấu trúc phân tử của vật liệu, việc thay thế các nhóm lão hóa bằng các nhóm không lão hóa thường có thể mang lại hiệu quả tốt.
04 Bổ sung chất phụ gia chống lão hóa
Hiện nay, cách hiệu quả và phương pháp phổ biến để cải thiện khả năng chống lão hóa của vật liệu polymer là bổ sung các chất phụ gia chống lão hóa, được sử dụng rộng rãi vì chi phí thấp và không cần thay đổi quy trình sản xuất hiện có. Có hai cách chính để bổ sung các chất phụ gia chống lão hóa này.
Các chất phụ gia chống lão hóa (dạng bột hoặc chất lỏng) và nhựa và các nguyên liệu thô khác được trộn và trộn trực tiếp sau khi ép đùn tạo hạt hoặc ép phun, v.v.. Đây là một cách bổ sung đơn giản và dễ dàng, được sử dụng rộng rãi bởi phần lớn các nhà sản xuất dạng viên và nhà máy ép phun.
Thời gian đăng: Oct-26-2022