Dėl puikių savybių, tokių kaip lengvas svoris, didelis stiprumas, atsparumas temperatūrai ir korozijai, polimerinės medžiagos dabar plačiai naudojamos aukščiausios klasės gamyboje, elektroninėje informacijoje, transporte, pastatų energijos taupyme, aviacijos ir kosmoso pramonėje, nacionalinėje gynyboje ir daugelyje kitų sričių. Tai ne tik suteikia plačią rinkos erdvę naujajai polimerinių medžiagų pramonei, bet ir kelia aukštesnius reikalavimus jų kokybei, patikimumui ir garantiniam pajėgumui.
Todėl vis daugiau dėmesio skiriama tam, kaip maksimaliai padidinti polimerinių medžiagų gaminių funkcionalumą laikantis energijos taupymo, mažo anglies dioksido kiekio ir ekologinio vystymosi principų. Senėjimas yra svarbus veiksnys, turintis įtakos polimerinių medžiagų patikimumui ir ilgaamžiškumui.
Toliau apžvelgsime, kas yra polimerinių medžiagų senėjimas, senėjimo tipus, senėjimą sukeliančius veiksnius, pagrindinius senėjimo stabdymo metodus ir penkių bendrųjų plastikų senėjimo stabdymą.
A. Plastiko senėjimas
Pačių polimerinių medžiagų struktūrinės savybės ir fizinė būsena bei jų išoriniai veiksniai, tokie kaip šiluma, šviesa, terminis deguonis, ozonas, vanduo, rūgštis, šarmai, bakterijos ir fermentai, naudojimo procese lemia, kad jų eksploatacinės savybės pablogėja arba sumažėja.
Tai ne tik švaisto išteklius ir dėl funkcinio gedimo gali sukelti dar didesnes avarijas, bet ir dėl senėjimo atsirandantis medžiagos irimas gali teršti aplinką.
Polimerinių medžiagų senėjimas naudojimo procese labiau tikėtinas didelių nelaimių ir nepataisomų nuostolių atsiradimui.
Todėl polimerinių medžiagų senėjimo stabdymas tapo problema, kurią turi išspręsti polimerų pramonė.
B. Polimerinių medžiagų senėjimo tipai
Dėl skirtingų polimerų rūšių ir skirtingų naudojimo sąlygų atsiranda skirtingi senėjimo reiškiniai ir savybės. Apskritai polimerinių medžiagų senėjimą galima suskirstyti į šiuos keturis pokyčių tipus.
01 Išvaizdos pokyčiai
Dėmės, taškeliai, sidabrinės linijos, įtrūkimai, šerkšnas, kreidėjimas, lipnumas, deformacija, „žuvies akys“, raukšlėjimasis, susitraukimas, apdegimas, optinis iškraipymas ir optiniai spalvos pokyčiai.
02 Fizinių savybių pokyčiai
Įskaitant tirpumą, brinkimą, reologines savybes ir atsparumo šalčiui, atsparumo karščiui, pralaidumo vandeniui, pralaidumo orui ir kitų savybių pokyčius.
03 Mechaninių savybių pokyčiai
Tempimo stiprio, lenkimo stiprio, šlyties stiprio, smūgio stiprio, santykinio pailgėjimo, įtempių relaksacijos ir kitų savybių pokyčiai.
04 Elektrinių savybių pokyčiai
Tokie kaip paviršiaus varža, tūrinė varža, dielektrinė konstanta, elektrinio pramušimo stipris ir kiti pokyčiai.
C. Polimerinių medžiagų senėjimo mikroskopinė analizė
Polimerai, veikdami šilumą arba šviesą, sudaro sužadintas molekulių būsenas, o kai energija yra pakankamai didelė, molekulių grandinės nutrūksta ir susidaro laisvieji radikalai, kurie gali sudaryti grandinines reakcijas polimero viduje ir toliau inicijuoti skaidymąsi, taip pat gali sukelti skersinius jungimus.
Jei aplinkoje yra deguonies arba ozono, taip pat sukeliama eilė oksidacijos reakcijų, kurių metu susidaro hidroperoksidai (ROOH), kurie toliau skyla į karbonilo grupes.
Jei polimere yra likusių katalizatoriaus metalo jonų arba jei apdorojimo ar naudojimo metu į jį patenka tokių metalo jonų kaip varis, geležis, manganas ir kobaltas, polimero oksidacinė skaidymo reakcija paspartės.
D. Pagrindinis metodas, skirtas pagerinti senėjimo stabdymo savybes
Šiuo metu yra keturi pagrindiniai būdai, kaip pagerinti ir sustiprinti polimerinių medžiagų senėjimo savybes.
01 Fizinė apsauga (storinimas, dažymas, išorinio sluoksnio junginys ir kt.)
Polimerinių medžiagų senėjimas, ypač fotooksidacinis senėjimas, prasideda nuo medžiagų ar gaminių paviršiaus, kuris pasireiškia spalvos pakitimu, kreidėjimu, įtrūkimais, blizgesio sumažėjimu ir kt., o vėliau palaipsniui gilėja į vidų. Ploni gaminiai dažniau genda anksčiau nei stori, todėl gaminių tarnavimo laiką galima pailginti juos pastorinant.
Gaminiams, linkusiems senėti, paviršius gali būti padengtas oro sąlygoms atsparios dangos sluoksniu arba ant išorinio gaminių sluoksnio gali būti uždėtas oro sąlygoms atsparios medžiagos sluoksnis, kad prie gaminių paviršiaus būtų pritvirtintas apsauginis sluoksnis, sulėtinantis senėjimo procesą.
02 Apdorojimo technologijos tobulinimas
Daugeliui medžiagų sintezės ar gamybos procese kyla ir senėjimo problema. Pavyzdžiui, šilumos įtaka polimerizacijos metu, terminis ir deguonies senėjimas apdorojimo metu ir kt. Atitinkamai deguonies įtaką galima sulėtinti pridedant deaeravimo įrenginį arba vakuuminį įrenginį polimerizacijos ar apdorojimo metu.
Tačiau šis metodas gali garantuoti medžiagos našumą tik gamykloje, ir šis metodas gali būti įgyvendintas tik iš medžiagos paruošimo šaltinio ir negali išspręsti jos senėjimo problemos perdirbimo ir naudojimo metu.
03 Konstrukcijų projektavimas arba medžiagų modifikavimas
Daugelio makromolekulių medžiagų molekulinėje struktūroje yra senėjimo grupių, todėl projektuojant medžiagos molekulinę struktūrą, senėjimo grupių pakeitimas nesenstančiomis grupėmis dažnai gali turėti gerą poveikį.
04 Senėjimą stabdančių priedų pridėjimas
Šiuo metu efektyvus ir įprastas būdas pagerinti polimerinių medžiagų atsparumą senėjimui yra pridėti senėjimą stabdančių priedų, kurie plačiai naudojami dėl mažos kainos ir poreikio keisti esamą gamybos procesą. Yra du pagrindiniai šių senėjimą stabdančių priedų pridėjimo būdai.
Senėjimą stabdantys priedai (milteliai arba skystis), derva ir kitos žaliavos tiesiogiai sumaišomos ir sumaišomos po ekstruzinio granuliavimo arba liejimo įpurškimu ir pan. Tai paprastas ir lengvas įdėjimo būdas, plačiai naudojamas daugumoje granuliavimo ir liejimo gamyklų.
Įrašo laikas: 2022 m. spalio 26 d.