Os materiais poliméricos úsanse amplamente na fabricación de alta gama, na información electrónica, no transporte, no aforro de enerxía nos edificios, na industria aeroespacial, na defensa nacional e en moitos outros campos debido ás súas excelentes propiedades, como o peso lixeiro, a alta resistencia, a resistencia á temperatura e á corrosión. Isto non só proporciona un amplo espazo de mercado para a nova industria de materiais poliméricos, senón que tamén impón requisitos máis elevados para o seu rendemento de calidade, nivel de fiabilidade e capacidade de garantía.
Polo tanto, a forma de maximizar a función dos produtos de materiais poliméricos de acordo co principio de aforro de enerxía, baixas emisións de carbono e desenvolvemento ecolóxico está a recibir cada vez máis atención. E o envellecemento é un factor importante que afecta á fiabilidade e durabilidade dos materiais poliméricos.
A continuación, veremos que é o envellecemento dos materiais poliméricos, os tipos de envellecemento, os factores que o causan, os principais métodos antienvellecemento e o antienvellecemento de cinco plásticos xerais.
A. Envellecemento plástico
As características estruturais e o estado físico dos propios materiais poliméricos, así como os seus factores externos como a calor, a luz, o osíxeno térmico, o ozono, a auga, os ácidos, os álcalis, as bacterias e os encimas no proceso de uso, fan que estean suxeitos a unha degradación ou perda de rendemento no proceso de aplicación.
Isto non só provoca un desperdicio de recursos e pode incluso causar accidentes maiores debido ao seu fallo funcional, senón que a descomposición do material causada polo seu envellecemento tamén pode contaminar o medio ambiente.
O envellecemento dos materiais poliméricos no proceso de uso é máis probable que cause grandes desastres e perdas irreparables.
Polo tanto, o antienvellecemento dos materiais poliméricos converteuse nun problema que a industria dos polímeros ten que resolver.
B. Tipos de envellecemento de materiais poliméricos
Existen diferentes fenómenos e características de envellecemento debido ás diferentes especies de polímeros e ás diferentes condicións de uso. En xeral, o envellecemento dos materiais poliméricos pódese clasificar nos seguintes catro tipos de cambios.
01 Cambios de aspecto
Manchas, manchas, liñas prateadas, gretas, xeado, formación de cala, pegajosidade, deformación, ollos de peixe, engurras, contracción, queimaduras, distorsión óptica e cambios de cor óptica.
02 Cambios nas propiedades físicas
Incluíndo solubilidade, inchazo, propiedades reolóxicas e cambios na resistencia ao frío, resistencia á calor, permeabilidade á auga, permeabilidade ao aire e outras propiedades.
03 Cambios nas propiedades mecánicas
Cambios na resistencia á tracción, resistencia á flexión, resistencia ao corte, resistencia ao impacto, alongamento relativo, relaxación de tensión e outras propiedades.
04 Cambios nas propiedades eléctricas
Tales como a resistencia superficial, a resistencia volumétrica, a constante dieléctrica, a resistencia á ruptura eléctrica e outras variacións.
C. Análise microscópica do envellecemento de materiais poliméricos
Os polímeros forman estados excitados de moléculas en presenza de calor ou luz, e cando a enerxía é o suficientemente alta, as cadeas moleculares rómpense para formar radicais libres, que poden formar reaccións en cadea dentro do polímero e continuar iniciando a degradación e tamén poden causar entrelazamentos.
Se hai osíxeno ou ozono presente no ambiente, tamén se induce unha serie de reaccións de oxidación, formando hidroperóxidos (ROOH) e descompoñéndose posteriormente en grupos carbonilo.
Se hai ións metálicos catalizadores residuais no polímero, ou se se introducen ións metálicos como cobre, ferro, manganeso e cobalto durante o procesamento ou o uso, a reacción de degradación oxidativa do polímero acelerarase.
D. O principal método para mellorar o rendemento antienvellecemento
Na actualidade, existen catro métodos principais para mellorar e potenciar o rendemento antienvellecemento dos materiais poliméricos, do seguinte xeito:
01 Protección física (espesamento, pintura, composto da capa exterior, etc.)
O envellecemento dos materiais poliméricos, especialmente o envellecemento fotooxidativo, comeza na superficie dos materiais ou produtos, manifestándose como decoloración, formación de cala, gretas, diminución do brillo, etc., e logo vaise gradualmente cara ao interior. Os produtos delgados teñen máis probabilidades de fallar antes que os produtos grosos, polo que a vida útil dos produtos pódese prolongar engrosándoos.
Para produtos propensos ao envellecemento, pódese aplicar ou revestir unha capa de revestimento resistente ás inclemencias do tempo na superficie, ou pódese mesturar unha capa de material resistente ás inclemencias do tempo na capa exterior dos produtos, de xeito que se poida adherir unha capa protectora á superficie dos produtos para ralentizar o proceso de envellecemento.
02 Mellora da tecnoloxía de procesamento
Moitos materiais no proceso de síntese ou preparación tamén teñen o problema do envellecemento. Por exemplo, a influencia da calor durante a polimerización, o envellecemento térmico e do osíxeno durante o procesamento, etc. Entón, en consecuencia, a influencia do osíxeno pode frearse engadindo un dispositivo de desaireación ou un dispositivo de baleiro durante a polimerización ou o procesamento.
Non obstante, este método só pode garantir o rendemento do material na fábrica e só se pode implementar desde a fonte de preparación do material e non pode resolver o seu problema de envellecemento durante o reprocesamento e o uso.
03 Deseño estrutural ou modificación de materiais
Moitos materiais macromoleculares teñen grupos de envellecemento na estrutura molecular, polo que mediante o deseño da estrutura molecular do material, a substitución dos grupos de envellecemento por grupos non envellecedores pode a miúdo ter un bo efecto.
04 Engadindo aditivos antienvellecemento
Na actualidade, o xeito eficaz e o método habitual de mellorar a resistencia ao envellecemento dos materiais poliméricos é engadir aditivos antienvellecemento, que se empregan amplamente debido ao seu baixo custo e á falta de necesidade de modificar o proceso de produción existente. Hai dúas formas principais de engadir estes aditivos antienvellecemento.
Os aditivos antienvellecemento (en po ou líquido) e a resina e outras materias primas mestúranse directamente despois da extrusión, granulación ou moldeo por inxección, etc. Esta é unha forma sinxela e sinxela de engadir, que é amplamente utilizada pola maioría das plantas de peletización e moldeo por inxección.
Data de publicación: 26 de outubro de 2022