Polymermaterialer anvendes nu i vid udstrækning inden for avanceret produktion, elektronisk information, transport, energibesparelser i bygninger, luftfart, nationalt forsvar og mange andre områder på grund af deres fremragende egenskaber såsom let vægt, høj styrke, temperaturbestandighed og korrosionsbestandighed. Dette giver ikke kun et bredt markedsrum for den nye polymermaterialeindustri, men stiller også højere krav til deres kvalitet, ydeevne, pålidelighedsniveau og garantikapacitet.
Derfor får det mere og mere opmærksomhed, hvordan man maksimerer funktionen af polymermaterialeprodukter i overensstemmelse med principperne om energibesparelse, lavt kulstofindhold og økologisk udvikling. Og ældning er en vigtig faktor, der påvirker polymermaterialers pålidelighed og holdbarhed.
Dernæst vil vi se på, hvad ældning af polymermaterialer er, ældningstyper, faktorer der forårsager ældning, de vigtigste metoder til anti-ældning og anti-ældning af fem generelle plasttyper.
A. Plastisk ældning
Polymermaterialernes strukturelle egenskaber og fysiske tilstand samt deres eksterne faktorer såsom varme, lys, termisk ilt, ozon, vand, syre, base, bakterier og enzymer under brug gør dem udsatte for forringelse eller tab af ydeevne under anvendelse.
Dette forårsager ikke blot spild af ressourcer og kan endda forårsage større ulykker på grund af funktionsfejl, men også nedbrydningen af materialet forårsaget af dets ældning kan forurene miljøet.
Aldring af polymermaterialer under brug er mere tilbøjelig til at forårsage store katastrofer og uoprettelige tab.
Derfor er anti-aging af polymermaterialer blevet et problem, som polymerindustrien er nødt til at løse.
B. Typer af ældning af polymermaterialer
Der er forskellige ældningsfænomener og -karakteristika på grund af forskellige polymerarter og forskellige brugsforhold. Generelt kan ældning af polymermaterialer kategoriseres i følgende fire typer af ændringer.
01 Ændringer i udseende
Pletter, pletter, sølvlinjer, revner, frosting, kridtning, klæbrighed, vridning, fiskeøjne, rynkning, krympning, svidning, optisk forvrængning og optiske farveændringer.
02 Ændringer i fysiske egenskaber
Herunder opløselighed, hævelse, reologiske egenskaber og ændringer i kuldebestandighed, varmebestandighed, vandpermeabilitet, luftpermeabilitet og andre egenskaber.
03 Ændringer i mekaniske egenskaber
Ændringer i trækstyrke, bøjningsstyrke, forskydningsstyrke, slagstyrke, relativ forlængelse, spændingsrelaksation og andre egenskaber.
04 Ændringer i elektriske egenskaber
Såsom overflademodstand, volumenmodstand, dielektricitetskonstant, elektrisk gennemslagsstyrke og andre ændringer.
C. Mikroskopisk analyse af ældning af polymermaterialer
Polymerer danner exciterede tilstande af molekyler i nærvær af varme eller lys, og når energien er høj nok, brydes de molekylære kæder og danner frie radikaler, som kan danne kædereaktioner i polymeren og fortsætte med at initiere nedbrydning og kan også forårsage tværbinding.
Hvis der er ilt eller ozon til stede i miljøet, induceres også en række oxidationsreaktioner, der danner hydroperoxider (ROOH) og yderligere nedbrydes til carbonylgrupper.
Hvis der er resterende katalysatormetalioner til stede i polymeren, eller hvis metalioner som kobber, jern, mangan og kobolt tilføres under forarbejdning eller brug, vil den oxidative nedbrydningsreaktion af polymeren blive accelereret.
D. Den primære metode til at forbedre anti-aging-egenskaberne
I øjeblikket er der fire hovedmetoder til at forbedre og forstærke anti-aging-egenskaberne af polymermaterialer som følger.
01 Fysisk beskyttelse (fortykkelse, maling, yderlagsmasse osv.)
Ældningen af polymermaterialer, især fotooxidativ ældning, starter på overfladen af materialer eller produkter, hvilket manifesterer sig som misfarvning, kridtning, revner, glansnedsættelse osv., og går derefter gradvist dybere ind i overfladen. Tynde produkter har større sandsynlighed for at svigte tidligere end tykke produkter, så produkternes levetid kan forlænges ved at fortykke dem.
For produkter, der er tilbøjelige til at ældes, kan et lag vejrbestandigt materiale påføres eller belægges på overfladen, eller et lag vejrbestandigt materiale kan påføres det ydre lag af produkterne, så et beskyttende lag kan fastgøres til overfladen for at bremse ældningsprocessen.
02 Forbedring af forarbejdningsteknologi
Mange materialer er også udsat for ældningsproblemer i syntese- eller fremstillingsprocessen. For eksempel påvirkningen af varme under polymerisation, termisk og ilt-ældning under forarbejdning osv. Derfor kan iltens påvirkning reduceres ved at tilføje en afluftningsanordning eller et vakuumapparat under polymerisation eller forarbejdning.
Denne metode kan dog kun garantere materialets ydeevne på fabrikken, og denne metode kan kun implementeres fra kilden til materialeforberedelse og kan ikke løse dets ældningsproblem under genbehandling og brug.
03 Strukturelt design eller ændring af materialer
Mange makromolekylmaterialer har aldrende grupper i den molekylære struktur, så gennem designet af materialets molekylære struktur kan det ofte have en god effekt at erstatte de aldrende grupper med de ikke-aldrende grupper.
04 Tilsætning af anti-aging tilsætningsstoffer
I øjeblikket er den effektive og almindelige metode til at forbedre polymermaterialers ældningsbestandighed at tilsætte anti-aging tilsætningsstoffer, som er meget udbredt på grund af de lave omkostninger og intet behov for at ændre den eksisterende produktionsproces. Der er to hovedmåder at tilsætte disse anti-aging tilsætningsstoffer.
Anti-aging tilsætningsstoffer (pulver eller væske) og harpiks og andre råmaterialer blandes direkte og blandes efter ekstrudering, granulering eller sprøjtestøbning osv. Dette er en simpel og nem tilsætningsmetode, som er meget anvendt af de fleste pelleterings- og sprøjtestøbeanlæg.
Opslagstidspunkt: 26. oktober 2022