Палімерныя матэрыялы ў цяперашні час шырока выкарыстоўваюцца ў высакаякаснай вытворчасці, электроннай інфармацыі, транспарце, энергазберажэнні будынкаў, аэракасмічнай прамысловасці, нацыянальнай абароне і многіх іншых галінах дзякуючы сваім выдатным уласцівасцям, такім як лёгкая вага, высокая трываласць, тэмпературная ўстойлівасць і каразійная стойкасць. Гэта не толькі забяспечвае шырокі рынак для новай індустрыі палімерных матэрыялаў, але і вылучае больш высокія патрабаванні да іх якасці, узроўню надзейнасці і гарантыйнай магчымасці.
Такім чынам, усё больш увагі надаецца пытанням максімальнага выкарыстання функцыянальнасці палімерных матэрыялаў у адпаведнасці з прынцыпамі энергазберажэння, нізкавугляроднага і экалагічнага развіцця. А старэнне з'яўляецца важным фактарам, які ўплывае на надзейнасць і даўгавечнасць палімерных матэрыялаў.
Далей мы разгледзім, што такое старэнне палімерных матэрыялаў, тыпы старэння, фактары, якія выклікаюць старэнне, асноўныя метады барацьбы са старэннем і пяць асноўных відаў пластмас.
А. Старэнне пластыка
Структурныя характарыстыкі і фізічны стан саміх палімерных матэрыялаў, а таксама знешнія фактары, такія як цяпло, святло, цеплавы кісларод, азон, вада, кіслаты, шчолачы, бактэрыі і ферменты, у працэсе выкарыстання прыводзяць да пагаршэння або страты іх характарыстык у працэсе нанясення.
Гэта не толькі прыводзіць да марнавання рэсурсаў і можа нават выклікаць больш сур'ёзныя аварыі з-за яго функцыянальнага збою, але і раскладанне матэрыялу, выкліканае яго старэннем, можа забрудзіць навакольнае асяроддзе.
Старэнне палімерных матэрыялаў у працэсе выкарыстання часцей за ўсё прыводзіць да вялікіх катастроф і непапраўных страт.
Такім чынам, барацьба са старэннем палімерных матэрыялаў стала праблемай, якую павінна вырашыць палімерная прамысловасць.
B. Тыпы старэння палімерных матэрыялаў
Існуюць розныя з'явы і характарыстыкі старэння з-за розных відаў палімераў і розных умоў выкарыстання. У цэлым, старэнне палімерных матэрыялаў можна падзяліць на наступныя чатыры тыпы змен.
01 Змены ў знешнім выглядзе
Плямы, плямы, сярэбраныя лініі, расколіны, глазура, крэйдавасць, ліпкасць, дэфармацыя, «рыбіныя вочы», маршчыны, ўсаджванне, выгаранне, аптычныя скажэнні і аптычныя змены колеру.
02 Змены фізічных уласцівасцей
У тым ліку растваральнасць, набраканне, рэалагічныя ўласцівасці і змены марозаўстойлівасці, цеплаўстойлівасці, водапранікальнасці, паветрапранікальнасці і іншых уласцівасцей.
03 Змены механічных уласцівасцей
Змены трываласці на расцяжэнне, трываласці на выгіб, трываласці на зрух, ударнай вязкасці, адноснага падаўжэння, рэлаксацыі напружанняў і іншых уласцівасцей.
04 Змены электрычных уласцівасцей
Такія як павярхоўнае супраціўленне, аб'ёмнае супраціўленне, дыэлектрычная пастаянная, электрычная прабойная трываласць і іншыя змены.
C. Мікраскапічны аналіз старэння палімерных матэрыялаў
Палімеры ўтвараюць узбуджаныя станы малекул пад уздзеяннем цяпла або святла, і калі энергія дастаткова высокая, малекулярныя ланцугі разрываюцца, утвараючы свабодныя радыкалы, якія могуць утвараць ланцуговыя рэакцыі ўнутры палімера і працягваць ініцыяваць дэградацыю, а таксама могуць выклікаць зшыванне.
Калі ў навакольным асяроддзі прысутнічае кісларод або азон, таксама індукуецца шэраг рэакцый акіслення, утвараючы гідрапераксіды (ROOH) і далей раскладаючыся на карбанільныя групы.
Калі ў палімеры прысутнічаюць рэшткавыя іёны металаў каталізатара, або калі падчас апрацоўкі або выкарыстання ў палімер уносяцца іёны металаў, такія як медзь, жалеза, марганец і кобальт, рэакцыя акісляльнага раскладання палімера паскараецца.
D. Асноўны метад паляпшэння антыўзроставай эфектыўнасці
У цяперашні час існуюць чатыры асноўныя метады паляпшэння і павышэння антыстарэння палімерных матэрыялаў, а менавіта наступныя.
01 Фізічная абарона (патаўшчэнне, афарбоўка, нанясенне вонкавага пласта і г.д.)
Старэнне палімерных матэрыялаў, асабліва фотааксідатыўнае старэнне, пачынаецца з паверхні матэрыялаў або вырабаў, што праяўляецца ў выглядзе змены колеру, крэйдавасці, расколін, зніжэння бляску і г.д., а затым паступова распаўсюджваецца ўглыб. Тонкія вырабы часцей выходзяць з ладу раней, чым тоўстыя, таму тэрмін службы вырабаў можна падоўжыць, патаўсціўшы іх.
Для вырабаў, схільных да старэння, на паверхню можна нанесці або пакрыць пластом устойлівага да надвор'я пакрыцця, альбо на вонкавы пласт вырабаў можна нанесці пласт устойлівага да надвор'я матэрыялу, каб да паверхні вырабаў можна было прымацаваць ахоўны пласт, які запаволіць працэс старэння.
02 Удасканаленне тэхналогіі апрацоўкі
У многіх матэрыялах падчас сінтэзу або падрыхтоўкі існуе праблема старэння. Напрыклад, уплыў цяпла падчас палімерызацыі, тэрмічнае і кіслароднае старэнне падчас апрацоўкі і г.д. Адпаведна, уплыў кіслароду можна запаволіць, дадаўшы дэаэруючую прыладу або вакуумную прыладу падчас палімерызацыі або апрацоўкі.
Аднак гэты метад можа гарантаваць прадукцыйнасць матэрыялу толькі на заводзе, і гэты метад можа быць рэалізаваны толькі з крыніцы падрыхтоўкі матэрыялу і не можа вырашыць праблему яго старэння падчас перапрацоўкі і выкарыстання.
03 Структурнае праектаванне або мадыфікацыя матэрыялаў
У малекулярнай структуры многіх макрамалекулярных матэрыялаў ёсць групы старэння, таму пры распрацоўцы малекулярнай структуры матэрыялу замена груп старэння на групы, якія не старэюць, часта можа мець добры эфект.
04 Даданне антыўзроставых дабавак
У цяперашні час эфектыўным і распаўсюджаным метадам паляпшэння ўстойлівасці да старэння палімерных матэрыялаў з'яўляецца даданне антыўзроставых дабавак, якія шырока выкарыстоўваюцца з-за нізкай кошту і адсутнасці неабходнасці змены існуючага вытворчага працэсу. Існуе два асноўныя спосабы дадання гэтых антыўзроставых дабавак.
Дабаўкі супраць старэння (парашок або вадкасць) і смала, а таксама іншыя сыравінныя матэрыялы непасрэдна змешваюцца і змешваюцца пасля экструзійнага гранулявання або ліцця пад ціскам і г.д. Гэта просты і лёгкі спосаб дадання, які шырока выкарыстоўваецца большасцю гранулятараў і ліцця пад ціскам.
Час публікацыі: 26 кастрычніка 2022 г.