Material polimer kini banyak digunakan dalam manufaktur kelas atas, informasi elektronik, transportasi, penghematan energi bangunan, kedirgantaraan, pertahanan nasional, dan berbagai bidang lainnya karena sifat-sifatnya yang unggul seperti ringan, kuat, tahan suhu, dan tahan korosi. Hal ini tidak hanya membuka pasar yang luas bagi industri material polimer baru, tetapi juga menuntut kinerja kualitas, keandalan, dan jaminan yang lebih tinggi.
Oleh karena itu, bagaimana memaksimalkan fungsi produk material polimer yang sejalan dengan prinsip hemat energi, rendah karbon, dan pembangunan ekologis semakin mendapat perhatian. Penuaan merupakan faktor penting yang memengaruhi keandalan dan daya tahan material polimer.
Selanjutnya, kita akan melihat apa itu penuaan bahan polimer, jenis-jenis penuaan, faktor-faktor penyebab penuaan, metode utama anti-penuaan dan anti-penuaan dari lima plastik umum.
A. Penuaan plastik
Karakteristik struktural dan keadaan fisik bahan polimer itu sendiri serta faktor eksternalnya seperti panas, cahaya, oksigen termal, ozon, air, asam, alkali, bakteri dan enzim dalam proses penggunaan membuatnya rentan terhadap penurunan kinerja atau kehilangan kinerja dalam proses penerapannya.
Hal ini tidak saja mengakibatkan pemborosan sumber daya, dan bahkan dapat menyebabkan kecelakaan yang lebih besar akibat kegagalan fungsinya, tetapi juga penguraian material akibat penuaannya dapat juga mencemari lingkungan.
Penuaan bahan polimer dalam proses penggunaan lebih mungkin menyebabkan bencana besar dan kerugian yang tidak dapat diperbaiki.
Oleh karena itu, anti-penuaan bahan polimer telah menjadi masalah yang harus dipecahkan oleh industri polimer.
B. Jenis-jenis penuaan bahan polimer
Terdapat berbagai fenomena dan karakteristik penuaan akibat spesies polimer dan kondisi penggunaan yang berbeda. Secara umum, penuaan material polimer dapat dikategorikan ke dalam empat jenis perubahan berikut.
01 Perubahan penampilan
Noda, bintik, garis perak, retakan, lapisan gula, pengapuran, lengket, melengkung, mata ikan, kerutan, penyusutan, hangus, distorsi optik, dan perubahan warna optik.
02 Perubahan sifat fisik
Termasuk kelarutan, pembengkakan, sifat reologi dan perubahan ketahanan dingin, ketahanan panas, permeabilitas air, permeabilitas udara dan sifat-sifat lainnya.
03 Perubahan sifat mekanik
Perubahan dalam kekuatan tarik, kekuatan lentur, kekuatan geser, kekuatan impak, perpanjangan relatif, relaksasi tegangan dan sifat-sifat lainnya.
04 Perubahan sifat listrik
Seperti resistansi permukaan, resistansi volume, konstanta dielektrik, kekuatan tembus listrik dan perubahan lainnya.
C. Analisis mikroskopis penuaan bahan polimer
Polimer membentuk keadaan molekul tereksitasi saat terkena panas atau cahaya, dan ketika energinya cukup tinggi, rantai molekul akan putus dan membentuk radikal bebas, yang dapat membentuk reaksi berantai di dalam polimer dan terus memicu degradasi serta dapat menyebabkan ikatan silang.
Jika oksigen atau ozon hadir di lingkungan, serangkaian reaksi oksidasi juga terjadi, membentuk hidroperoksida (ROOH) dan selanjutnya terurai menjadi gugus karbonil.
Jika ion logam katalis sisa hadir dalam polimer, atau jika ion logam seperti tembaga, besi, mangan, dan kobalt masuk selama pemrosesan atau penggunaan, reaksi degradasi oksidatif polimer akan dipercepat.
D. Metode utama untuk meningkatkan kinerja anti-penuaan
Saat ini, ada empat metode utama untuk memperbaiki dan meningkatkan kinerja anti-penuaan bahan polimer sebagai berikut.
01 Perlindungan fisik (penebalan, pengecatan, senyawa lapisan luar, dll.)
Penuaan material polimer, terutama penuaan foto-oksidatif, dimulai dari permukaan material atau produk, yang ditandai dengan perubahan warna, pengapuran, keretakan, penurunan kilap, dll., dan kemudian secara bertahap merambah lebih dalam ke bagian dalam. Produk tipis lebih mungkin rusak lebih awal daripada produk tebal, sehingga masa pakai produk dapat diperpanjang dengan menebalkan produk.
Untuk produk yang rentan terhadap penuaan, lapisan pelapis tahan cuaca dapat diaplikasikan atau dilapisi pada permukaannya, atau lapisan material tahan cuaca dapat diracik pada lapisan luar produk, sehingga lapisan pelindung dapat ditempelkan pada permukaan produk untuk memperlambat proses penuaan.
02 Peningkatan teknologi pemrosesan
Banyak material dalam proses sintesis atau preparasi juga mengalami masalah penuaan. Misalnya, pengaruh panas selama polimerisasi, penuaan termal dan oksigen selama pemrosesan, dll. Oleh karena itu, pengaruh oksigen dapat diperlambat dengan menambahkan perangkat deaerasi atau perangkat vakum selama polimerisasi atau pemrosesan.
Namun, metode ini hanya dapat menjamin kinerja material di pabrik, dan metode ini hanya dapat diterapkan dari sumber persiapan material, dan tidak dapat menyelesaikan masalah penuaan selama pemrosesan ulang dan penggunaan.
03 Desain struktural atau modifikasi material
Banyak bahan makromolekul memiliki gugus penuaan dalam struktur molekulnya, sehingga melalui desain struktur molekul bahan tersebut, penggantian gugus penuaan dengan gugus non-penuaan sering kali dapat memberikan efek yang baik.
04 Menambahkan aditif anti-penuaan
Saat ini, cara efektif dan umum untuk meningkatkan ketahanan penuaan material polimer adalah dengan menambahkan aditif anti-penuaan. Aditif ini banyak digunakan karena biayanya yang rendah dan tidak perlu mengubah proses produksi yang ada. Ada dua cara utama untuk menambahkan aditif anti-penuaan ini.
Aditif anti-penuaan (bubuk atau cairan) dan resin serta bahan baku lainnya langsung dicampur dan diaduk setelah ekstrusi, granulasi, atau pencetakan injeksi, dsb. Ini adalah cara penambahan yang sederhana dan mudah, yang banyak digunakan oleh mayoritas pabrik pelet dan pencetakan injeksi.
Waktu posting: 26-Okt-2022