Polimerni materijali danas se široko koriste u visokokvalitetnoj proizvodnji, elektroničkim informacijama, transportu, uštedi energije u zgradarstvu, zrakoplovstvu, nacionalnoj obrani i mnogim drugim područjima zbog svojih izvrsnih svojstava poput male težine, visoke čvrstoće, otpornosti na temperature i koroziju. To ne samo da pruža širok tržišni prostor za novu industriju polimernih materijala, već i postavlja veće zahtjeve za njihovu kvalitetu, pouzdanost i jamstveni kapacitet.
Stoga se sve više pozornosti posvećuje tome kako maksimizirati funkciju proizvoda od polimernih materijala u skladu s načelom uštede energije, niskougljičnog i ekološkog razvoja. Starenje je važan čimbenik koji utječe na pouzdanost i trajnost polimernih materijala.
Zatim ćemo pogledati što je starenje polimernih materijala, vrste starenja, čimbenike koji uzrokuju starenje, glavne metode protiv starenja i protiv starenja pet općih vrsta plastike.
A. Starenje plastike
Strukturne karakteristike i fizičko stanje samih polimernih materijala te njihovi vanjski čimbenici poput topline, svjetlosti, toplinskog kisika, ozona, vode, kiselina, lužina, bakterija i enzima tijekom upotrebe podložni su degradaciji ili gubitku performansi tijekom primjene.
To ne samo da uzrokuje rasipanje resursa, već može uzrokovati i veće nesreće zbog funkcionalnog kvara, već i raspadanje materijala uzrokovano njegovim starenjem može onečistiti okoliš.
Starenje polimernih materijala tijekom upotrebe vjerojatnije će uzrokovati velike katastrofe i nepopravljive gubitke.
Stoga je sprječavanje starenja polimernih materijala postalo problem koji polimerna industrija mora riješiti.
B. Vrste starenja polimernih materijala
Postoje različiti fenomeni i karakteristike starenja zbog različitih vrsta polimera i različitih uvjeta upotrebe. Općenito, starenje polimernih materijala može se kategorizirati u sljedeće četiri vrste promjena.
01 Promjene u izgledu
Mrlje, pjege, srebrne linije, pukotine, glazura, kredanje, ljepljivost, savijanje, efekt ribljeg oka, nabori, skupljanje, zagorevanje, optička distorzija i optičke promjene boje.
02 Promjene fizičkih svojstava
Uključujući topljivost, bubrenje, reološka svojstva i promjene otpornosti na hladnoću, otpornosti na toplinu, propusnosti vode, propusnosti zraka i drugih svojstava.
03 Promjene mehaničkih svojstava
Promjene vlačne čvrstoće, čvrstoće na savijanje, čvrstoće na smicanje, udarne čvrstoće, relativnog istezanja, opuštanja naprezanja i drugih svojstava.
04 Promjene električnih svojstava
Kao što su površinski otpor, volumski otpor, dielektrična konstanta, električna probojna čvrstoća i druge promjene.
C. Mikroskopska analiza starenja polimernih materijala
Polimeri tvore pobuđena stanja molekula u prisutnosti topline ili svjetlosti, a kada je energija dovoljno visoka, molekularni lanci se prekidaju i tvore slobodne radikale, koji mogu tvoriti lančane reakcije unutar polimera i nastaviti inicirati razgradnju, a mogu uzrokovati i umrežavanje.
Ako su u okolišu prisutni kisik ili ozon, također se inducira niz oksidacijskih reakcija, pri čemu nastaju hidroperoksidi (ROOH) koji se dalje razgrađuju na karbonilne skupine.
Ako su u polimeru prisutni rezidualni metalni ioni katalizatora ili ako se metalni ioni poput bakra, željeza, mangana i kobalta unesu tijekom obrade ili upotrebe, reakcija oksidativne razgradnje polimera će se ubrzati.
D. Glavna metoda za poboljšanje učinka protiv starenja
Trenutno postoje četiri glavne metode za poboljšanje i poboljšanje anti-aging performansi polimernih materijala, kako slijedi.
01 Fizička zaštita (zgušnjavanje, bojanje, spoj vanjskog sloja itd.)
Starenje polimernih materijala, posebno fotooksidativno starenje, započinje od površine materijala ili proizvoda, što se manifestira kao promjena boje, kredanje, pucanje, smanjenje sjaja itd., a zatim postupno ide dublje u unutrašnjost. Tanki proizvodi imaju veću vjerojatnost da će ranije propasti od debelih proizvoda, pa 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 na vanjski sloj proizvoda može nanijeti sloj materijala otpornog na vremenske uvjete, 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, utjecaj topline tijekom polimerizacije, termičko i kisikovo starenje tijekom obrade itd. Stoga se utjecaj kisika može usporiti dodavanjem uređaja za odzračivanje ili vakuumskog uređaja tijekom polimerizacije ili obrade.
Međutim, ova metoda može jamčiti performanse materijala samo u tvornici, a ova metoda se može primijeniti samo od izvora pripreme materijala i ne može riješiti problem starenja tijekom ponovne obrade i upotrebe.
03 Strukturni dizajn ili modifikacija materijala
Mnogi makromolekule materijala imaju skupine starenja u molekularnoj strukturi, tako da kroz dizajn molekularne strukture materijala, zamjena skupina starenja skupinama koje ne stare često može imati dobar učinak.
04 Dodavanje aditiva protiv starenja
Trenutno je učinkovit način i uobičajena metoda za poboljšanje otpornosti polimernih materijala na starenje 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 (prah ili tekućina) i smola te ostale sirovine izravno se miješaju i miješaju nakon ekstruzijske granulacije ili injekcijskog prešanja itd. Ovo je jednostavan i lak način dodavanja koji se široko koristi u većini postrojenja za peletiranje i injekcijsko prešanje.
Vrijeme objave: 26. listopada 2022.