Τα πολυμερή υλικά χρησιμοποιούνται πλέον ευρέως στην κατασκευή υψηλών προδιαγραφών, στις ηλεκτρονικές πληροφορίες, στις μεταφορές, στην εξοικονόμηση ενέργειας στα κτίρια, στην αεροδιαστημική, στην εθνική άμυνα και σε πολλούς άλλους τομείς λόγω των εξαιρετικών ιδιοτήτων τους, όπως το ελαφρύ βάρος, η υψηλή αντοχή, η αντοχή στη θερμοκρασία και η αντοχή στη διάβρωση. Αυτό όχι μόνο παρέχει έναν ευρύ χώρο στην αγορά για τη νέα βιομηχανία πολυμερών υλικών, αλλά θέτει επίσης υψηλότερες απαιτήσεις για την ποιοτική απόδοση, το επίπεδο αξιοπιστίας και την ικανότητα εγγύησης.
Επομένως, ο τρόπος μεγιστοποίησης της λειτουργίας των προϊόντων πολυμερών υλικών σύμφωνα με την αρχή της εξοικονόμησης ενέργειας, των χαμηλών εκπομπών άνθρακα και της οικολογικής ανάπτυξης τυγχάνει ολοένα και μεγαλύτερης προσοχής. Και η γήρανση είναι ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει την αξιοπιστία και την ανθεκτικότητα των πολυμερών υλικών.
Στη συνέχεια, θα εξετάσουμε τι είναι η γήρανση των πολυμερικών υλικών, τους τύπους γήρανσης, τους παράγοντες που την προκαλούν, τις κύριες μεθόδους αντιγήρανσης και την αντιγήρανση πέντε γενικών πλαστικών.
Α. Γήρανση πλαστικού
Τα δομικά χαρακτηριστικά και η φυσική κατάσταση των ίδιων των πολυμερών υλικών και οι εξωτερικοί παράγοντες όπως η θερμότητα, το φως, το θερμικό οξυγόνο, το όζον, το νερό, τα οξέα, τα αλκάλια, τα βακτήρια και τα ένζυμα κατά τη χρήση τα καθιστούν υποκείμενα σε υποβάθμιση ή απώλεια απόδοσης κατά τη διαδικασία εφαρμογής.
Αυτό όχι μόνο προκαλεί σπατάλη πόρων και μπορεί ακόμη και να προκαλέσει μεγαλύτερα ατυχήματα λόγω της λειτουργικής του βλάβης, αλλά και η αποσύνθεση του υλικού που προκαλείται από τη γήρανσή του μπορεί επίσης να μολύνει το περιβάλλον.
Η γήρανση των πολυμερών υλικών κατά τη χρήση είναι πιο πιθανό να προκαλέσει μεγάλες καταστροφές και ανεπανόρθωτες απώλειες.
Επομένως, η αντιγήρανση των πολυμερών υλικών έχει γίνει ένα πρόβλημα που πρέπει να λύσει η βιομηχανία πολυμερών.
Β. Τύποι γήρανσης πολυμερών υλικών
Υπάρχουν διαφορετικά φαινόμενα και χαρακτηριστικά γήρανσης λόγω διαφορετικών ειδών πολυμερών και διαφορετικών συνθηκών χρήσης. Γενικά, η γήρανση των πολυμερών υλικών μπορεί να κατηγοριοποιηθεί στους ακόλουθους τέσσερις τύπους αλλαγών.
01 Αλλαγές στην εμφάνιση
Λεκέδες, κηλίδες, ασημένιες γραμμές, ρωγμές, πάγωμα, κιμωλίαση, κολλώδης υφή, στρέβλωση, μάτια ψαριού, ζαρώματα, συρρίκνωση, καψάλισμα, οπτική παραμόρφωση και οπτικές αλλαγές χρώματος.
02 Αλλαγές στις φυσικές ιδιότητες
Συμπεριλαμβανομένης της διαλυτότητας, της διόγκωσης, των ρεολογικών ιδιοτήτων και των αλλαγών στην αντοχή στο κρύο, την αντοχή στη θερμότητα, τη διαπερατότητα του νερού, τη διαπερατότητα του αέρα και άλλες ιδιότητες.
03 Αλλαγές στις μηχανικές ιδιότητες
Αλλαγές στην αντοχή σε εφελκυσμό, την αντοχή σε κάμψη, την αντοχή σε διάτμηση, την αντοχή σε κρούση, τη σχετική επιμήκυνση, τη χαλάρωση τάσης και άλλες ιδιότητες.
04 Αλλαγές στις ηλεκτρικές ιδιότητες
Όπως η αντίσταση επιφάνειας, η αντίσταση όγκου, η διηλεκτρική σταθερά, η ηλεκτρική αντοχή σε διάσπαση και άλλες αλλαγές.
Γ. Μικροσκοπική ανάλυση γήρανσης πολυμερών υλικών
Τα πολυμερή σχηματίζουν διεγερμένες καταστάσεις μορίων παρουσία θερμότητας ή φωτός και όταν η ενέργεια είναι αρκετά υψηλή, οι μοριακές αλυσίδες διασπώνται σχηματίζοντας ελεύθερες ρίζες, οι οποίες μπορούν να σχηματίσουν αλυσιδωτές αντιδράσεις εντός του πολυμερούς και να συνεχίσουν να ξεκινούν την αποικοδόμηση και μπορεί επίσης να προκαλέσουν διασύνδεση.
Εάν υπάρχει οξυγόνο ή όζον στο περιβάλλον, προκαλείται επίσης μια σειρά αντιδράσεων οξείδωσης, σχηματίζοντας υδροϋπεροξείδια (ROOH) και περαιτέρω αποσυντίθενται σε καρβονυλικές ομάδες.
Εάν υπάρχουν υπολειμματικά μεταλλικά ιόντα καταλύτη στο πολυμερές ή εάν εισαχθούν μεταλλικά ιόντα όπως χαλκός, σίδηρος, μαγγάνιο και κοβάλτιο κατά την επεξεργασία ή τη χρήση, η αντίδραση οξειδωτικής αποικοδόμησης του πολυμερούς θα επιταχυνθεί.
Δ. Η κύρια μέθοδος για τη βελτίωση της αντιγηραντικής απόδοσης
Προς το παρόν, υπάρχουν τέσσερις κύριες μέθοδοι για τη βελτίωση και την ενίσχυση της αντιγηραντικής απόδοσης των πολυμερών υλικών ως εξής.
01 Φυσική προστασία (πάχυνση, βαφή, εξωτερική στρώση σύνθετης ουσίας, κ.λπ.)
Η γήρανση των πολυμερών υλικών, ειδικά η φωτοοξειδωτική γήρανση, ξεκινά από την επιφάνεια των υλικών ή των προϊόντων, η οποία εκδηλώνεται ως αποχρωματισμός, κιμωλίαση, ρωγμές, μείωση της στιλπνότητας κ.λπ., και στη συνέχεια σταδιακά επεκτείνεται βαθύτερα στο εσωτερικό. Τα λεπτά προϊόντα είναι πιο πιθανό να αστοχήσουν νωρίτερα από τα χοντρά προϊόντα, επομένως η διάρκεια ζωής των προϊόντων μπορεί να παραταθεί με την πάχυνση των προϊόντων.
Για προϊόντα που είναι επιρρεπή στη γήρανση, μπορεί να εφαρμοστεί ή να επικαλυφθεί στην επιφάνεια ένα στρώμα ανθεκτικής στις καιρικές συνθήκες επίστρωσης ή ένα στρώμα ανθεκτικού στις καιρικές συνθήκες υλικού μπορεί να ενωθεί με σύνθετο υλικό στο εξωτερικό στρώμα των προϊόντων, έτσι ώστε ένα προστατευτικό στρώμα να μπορεί να προσαρτηθεί στην επιφάνεια των προϊόντων για να επιβραδυνθεί η διαδικασία γήρανσης.
02 Βελτίωση της τεχνολογίας επεξεργασίας
Πολλά υλικά στη διαδικασία σύνθεσης ή παρασκευής τους αντιμετωπίζουν επίσης το πρόβλημα της γήρανσης. Για παράδειγμα, η επίδραση της θερμότητας κατά τον πολυμερισμό, η θερμική και η οξυγονωμένη γήρανση κατά την επεξεργασία κ.λπ. Στη συνέχεια, η επίδραση του οξυγόνου μπορεί να επιβραδυνθεί με την προσθήκη συσκευής απαέρωσης ή συσκευής κενού κατά τον πολυμερισμό ή την επεξεργασία.
Ωστόσο, αυτή η μέθοδος μπορεί να εγγυηθεί την απόδοση του υλικού μόνο στο εργοστάσιο και μπορεί να εφαρμοστεί μόνο από την πηγή προετοιμασίας του υλικού και δεν μπορεί να λύσει το πρόβλημα γήρανσης κατά την επανεπεξεργασία και τη χρήση.
03 Δομικός σχεδιασμός ή τροποποίηση υλικών
Πολλά μακρομοριακά υλικά έχουν ομάδες γήρανσης στη μοριακή δομή, επομένως, μέσω του σχεδιασμού της μοριακής δομής του υλικού, η αντικατάσταση των ομάδων γήρανσης με ομάδες που δεν γερνούν μπορεί συχνά να έχει καλό αποτέλεσμα.
04 Προσθήκη πρόσθετων αντιγήρανσης
Προς το παρόν, ο αποτελεσματικός τρόπος και η κοινή μέθοδος για τη βελτίωση της αντοχής των πολυμερών υλικών στη γήρανση είναι η προσθήκη προσθέτων κατά της γήρανσης, τα οποία χρησιμοποιούνται ευρέως λόγω του χαμηλού κόστους και της μη ανάγκης αλλαγής της υπάρχουσας διαδικασίας παραγωγής. Υπάρχουν δύο κύριοι τρόποι προσθήκης αυτών των προσθέτων κατά της γήρανσης.
Τα πρόσθετα κατά της γήρανσης (σκόνη ή υγρό) και η ρητίνη και άλλες πρώτες ύλες αναμειγνύονται απευθείας και αναμειγνύονται μετά από κοκκοποίηση εξώθησης ή χύτευση με έγχυση κ.λπ. Αυτός είναι ένας απλός και εύκολος τρόπος προσθήκης, ο οποίος χρησιμοποιείται ευρέως από την πλειονότητα των μονάδων σφαιροποίησης και χύτευσης με έγχυση.
Ώρα δημοσίευσης: 26 Οκτωβρίου 2022