Polimerni materijali se danas široko koriste u visokokvalitetnoj proizvodnji, elektronskim informacijama, transportu, uštedi energije u zgradarstvu, vazduhoplovstvu, nacionalnoj odbrani i mnogim drugim oblastima zbog svojih odličnih svojstava kao što su mala težina, visoka čvrstoća, otpornost na temperature i otpornost na koroziju. Ovo ne samo da pruža širok tržišni prostor za novu industriju polimernih materijala, već i postavlja veće zahtjeve za njihov kvalitet, performanse, nivo pouzdanosti i garantni kapacitet.
Stoga se sve više pažnje posvećuje tome kako maksimizirati funkciju proizvoda od polimernih materijala u skladu s principima uštede energije, niske emisije ugljika i ekološkog razvoja. Starenje je važan faktor koji utiče na pouzdanost i trajnost polimernih materijala.
Zatim ćemo pogledati šta je starenje polimernih materijala, vrste starenja, faktore koji uzrokuju starenje, glavne metode protiv starenja i pet općih vrsta plastike protiv starenja.
A. Starenje plastike
Strukturne karakteristike i fizičko stanje samih polimernih materijala i njihovi vanjski faktori poput toplote, svjetlosti, termalnog kisika, ozona, vode, kiselina, alkalija, bakterija i enzima u procesu upotrebe, čine ih podložnim degradaciji ili gubitku performansi u procesu primjene.
Ovo ne samo da uzrokuje rasipanje resursa, već može uzrokovati i veće nesreće zbog funkcionalnog kvara, već i raspadanje materijala uzrokovano njegovim starenjem može zagaditi okoliš.
Starenje polimernih materijala tokom upotrebe vjerovatnije će uzrokovati velike katastrofe i nepopravljive gubitke.
Stoga je sprečavanje starenja polimernih materijala postalo problem koji industrija polimera mora riješiti.
B. Vrste starenja polimernih materijala
Postoje različiti fenomeni i karakteristike starenja zbog različitih vrsta polimera i različitih uslova upotrebe. Općenito, starenje polimernih materijala može se kategorizirati u sljedeće četiri vrste promjena.
01 Promjene u izgledu
Mrlje, tačke, srebrne linije, pukotine, glazura, kredanje, ljepljivost, savijanje, efekt ribljeg oka, nabori, skupljanje, zagorevanje, optička distorzija i optičke promjene boje.
02 Promjene fizičkih svojstava
Uključujući rastvorljivost, bubrenje, reološka svojstva i promjene u otpornosti na hladnoću, otpornosti na toplotu, propusnosti vode, propusnosti zraka i drugim svojstvima.
03 Promjene mehaničkih svojstava
Promjene zatezne čvrstoće, čvrstoće na savijanje, čvrstoće na smicanje, udarne čvrstoće, relativnog izduženja, opuštanja napona i drugih svojstava.
04 Promjene električnih svojstava
Kao što su površinski otpor, zapreminski otpor, dielektrična konstanta, električna probojna čvrstoća i druge promjene.
C. Mikroskopska analiza starenja polimernih materijala
Polimeri formiraju pobuđena stanja molekula u prisustvu toplote ili svjetlosti, a kada je energija dovoljno visoka, molekularni lanci se prekidaju i formiraju slobodne radikale, koji mogu formirati lančane reakcije unutar polimera i nastaviti inicirati degradaciju, a mogu uzrokovati i umrežavanje.
Ako su u okolini prisutni kisik ili ozon, također se inducira niz oksidacijskih reakcija, formirajući hidroperokside (ROOH) i dalje se razlažući na karbonilne grupe.
Ako su u polimeru prisutni rezidualni metalni ioni katalizatora, ili ako se metalni ioni poput bakra, željeza, mangana i kobalta unesu tokom obrade ili upotrebe, reakcija oksidativne degradacije polimera će se ubrzati.
D. Glavna metoda za poboljšanje učinka protiv starenja
Trenutno postoje četiri glavne metode za poboljšanje i unapređenje anti-aging performansi polimernih materijala, kako slijedi.
01 Fizička zaštita (zgušnjavanje, farbanje, spoj vanjskog sloja itd.)
Starenje polimernih materijala, posebno fotooksidativno starenje, počinje od površine materijala ili proizvoda, što se manifestira kao promjena boje, kredanje, pucanje, smanjenje sjaja itd., a zatim postepeno ide dublje u unutrašnjost. Tanki proizvodi imaju veću vjerojatnost da će ranije propasti od debelih proizvoda, tako da se vijek trajanja proizvoda može produžiti zadebljanjem proizvoda.
Za proizvode sklone starenju, na površinu se može nanijeti ili premazati sloj premaza otpornog na vremenske uvjete ili se sloj materijala otpornog na vremenske uvjete može spojiti na vanjski sloj proizvoda, tako da se zaštitni sloj može pričvrstiti na površinu proizvoda kako bi se usporio proces starenja.
02 Poboljšanje tehnologije obrade
Kod mnogih materijala, u procesu sinteze ili pripreme, postoji i problem starenja. Na primjer, uticaj toplote tokom polimerizacije, termičko i kiseonikovo starenje tokom obrade itd. Shodno tome, uticaj kiseonika se može usporiti dodavanjem uređaja za deaeraciju ili vakuumskog uređaja tokom polimerizacije ili obrade.
Međutim, ova metoda može garantovati performanse materijala samo u fabrici, a ova metoda se može implementirati samo od izvora pripreme materijala i ne može riješiti problem njegovog starenja tokom ponovne obrade i upotrebe.
03 Strukturni dizajn ili modifikacija materijala
Mnogi makromolekularni materijali imaju grupe starenja u molekularnoj strukturi, tako da kroz dizajn molekularne strukture materijala, zamjena grupa starenja grupama koje ne stare često može imati dobar učinak.
04 Dodavanje aditiva protiv starenja
Trenutno, efikasan način i uobičajena metoda za poboljšanje otpornosti polimernih materijala na starenje je dodavanje aditiva protiv starenja, koji se široko koriste zbog niske cijene i bez potrebe za promjenom postojećeg proizvodnog procesa. Postoje dva glavna načina dodavanja ovih aditiva protiv starenja.
Aditivi protiv starenja (prašak ili tečnost) i smola i druge sirovine se direktno miješaju i miješaju nakon ekstruzijske granulacije ili brizganja itd. Ovo je jednostavan i lak način dodavanja, koji se široko koristi u većini postrojenja za peletiranje i brizganje.
Vrijeme objave: 26. oktobar 2022.