Polimēru materiāli tagad tiek plaši izmantoti augstas klases ražošanā, elektroniskās informācijas, transporta, ēku enerģijas taupīšanas, kosmosa, valsts aizsardzības un daudzās citās jomās, pateicoties to lieliskajām īpašībām, piemēram, vieglajam svaram, augstajai izturībai, temperatūras izturībai un izturībai pret koroziju. Tas ne tikai nodrošina plašu tirgus telpu jaunajai polimēru materiālu nozarei, bet arī izvirza augstākas prasības attiecībā uz to kvalitāti, uzticamības līmeni un garantijas iespējām.
Tāpēc arvien lielāka uzmanība tiek pievērsta tam, kā maksimāli palielināt polimēru materiālu produktu funkcionalitāti saskaņā ar enerģijas taupīšanas, zema oglekļa satura un ekoloģiskās attīstības principiem. Novecošanās ir svarīgs faktors, kas ietekmē polimēru materiālu uzticamību un izturību.
Tālāk mēs aplūkosim, kas ir polimēru materiālu novecošanās, novecošanās veidus, novecošanos izraisošos faktorus, galvenās novecošanās novēršanas metodes un piecu vispārīgu plastmasu novecošanās novēršanu.
A. Plastmasas novecošana
Pašu polimēru materiālu strukturālās īpašības un fizikālais stāvoklis, kā arī to ārējie faktori, piemēram, siltums, gaisma, termiskais skābeklis, ozons, ūdens, skābes, sārmi, baktērijas un enzīmi lietošanas procesā, padara tos pakļautus veiktspējas pasliktināšanās vai zuduma riskam pielietošanas procesā.
Tas ne tikai rada resursu izšķērdēšanu un var izraisīt pat lielākus negadījumus tā funkcionālās kļūmes dēļ, bet arī materiāla sadalīšanās tā novecošanās dēļ var piesārņot vidi.
Polimēru materiālu novecošanās lietošanas procesā, visticamāk, radīs lielas katastrofas un neatgriezeniskus zaudējumus.
Tāpēc polimēru materiālu novecošanās novēršana ir kļuvusi par problēmu, kas polimēru rūpniecībai ir jārisina.
B. Polimēru materiālu novecošanās veidi
Dažādu polimēru sugu un dažādu lietošanas apstākļu dēļ pastāv dažādas novecošanās parādības un raksturlielumi. Kopumā polimēru materiālu novecošanos var iedalīt šādos četros izmaiņu veidos.
01 Izmaiņas izskatā
Traipi, plankumi, sudraba līnijas, plaisas, matējums, krītošanās, lipīgums, deformācija, "zivs acis", grumbas, saraušanās, apdegums, optiskā deformācija un optiskās krāsas izmaiņas.
02 Fizikālo īpašību izmaiņas
Ieskaitot šķīdību, pietūkumu, reoloģiskās īpašības un izmaiņas aukstuma izturībā, karstumizturībā, ūdens caurlaidībā, gaisa caurlaidībā un citās īpašībās.
03 Mehānisko īpašību izmaiņas
Stiepes izturības, lieces izturības, bīdes izturības, triecienizturības, relatīvā pagarinājuma, sprieguma relaksācijas un citu īpašību izmaiņas.
04 Elektrisko īpašību izmaiņas
Piemēram, virsmas pretestība, tilpuma pretestība, dielektriskā konstante, elektriskā sabrukšanas stiprums un citas izmaiņas.
C. Polimēru materiālu novecošanās mikroskopiskā analīze
Polimēri siltuma vai gaismas klātbūtnē veido molekulu ierosinātus stāvokļus, un, kad enerģija ir pietiekami augsta, molekulu ķēdes pārtrūkst, veidojot brīvos radikāļus, kas var veidot ķēdes reakcijas polimēra iekšienē un turpināt ierosināt degradāciju, kā arī var izraisīt šķērssavienošanu.
Ja vidē ir skābeklis vai ozons, tiek ierosināta arī virkne oksidācijas reakciju, veidojot hidroperoksīdus (ROOH) un tālāk sadaloties karbonilgrupās.
Ja polimērā ir atlikušie katalizatora metāla joni vai ja apstrādes vai lietošanas laikā tiek ievadīti tādi metāla joni kā varš, dzelzs, mangāns un kobalts, polimēra oksidatīvās noārdīšanās reakcija tiks paātrināta.
D. Galvenā metode pretnovecošanās veiktspējas uzlabošanai
Pašlaik ir četras galvenās metodes, kā uzlabot un uzlabot polimēru materiālu novecošanās aizkavēšanas īpašības:
01 Fiziskā aizsardzība (sabiezināšana, krāsošana, ārējā slāņa masas uzklāšana utt.)
Polimēru materiālu novecošanās, īpaši fotooksidatīvā novecošanās, sākas no materiālu vai izstrādājumu virsmas, kas izpaužas kā krāsas maiņa, krītošanās, plaisāšana, spīduma samazināšanās utt., un pēc tam pakāpeniski virzās dziļāk uz iekšpusi. Plāni izstrādājumi, visticamāk, sabojāsies agrāk nekā biezi izstrādājumi, tāpēc izstrādājumu kalpošanas laiku var pagarināt, tos sabiezinot.
Izstrādājumiem, kas ir pakļauti novecošanai, uz virsmas var uzklāt vai pārklāt laikapstākļiem izturīga pārklājuma slāni vai arī uz izstrādājumu ārējā slāņa var uzklāt laikapstākļiem izturīga materiāla slāni, lai uz izstrādājumu virsmas varētu piestiprināt aizsargslāni, kas palēninās novecošanās procesu.
02 Apstrādes tehnoloģijas uzlabošana
Daudziem materiāliem sintēzes vai sagatavošanas procesā rodas arī novecošanās problēma. Piemēram, siltuma ietekme polimerizācijas laikā, termiskā un skābekļa novecošana apstrādes laikā utt. Tādējādi skābekļa ietekmi var palēnināt, pievienojot atgaisošanas ierīci vai vakuuma ierīci polimerizācijas vai apstrādes laikā.
Tomēr šī metode var garantēt materiāla veiktspēju tikai rūpnīcā, un šo metodi var ieviest tikai no materiāla sagatavošanas avota, un tā nevar atrisināt tā novecošanās problēmu pārstrādes un lietošanas laikā.
03 Konstrukcijas projektēšana vai materiālu modifikācija
Daudziem makromolekulu materiāliem molekulārajā struktūrā ir novecošanās grupas, tāpēc, veidojot materiāla molekulāro struktūru, novecošanās grupu aizstāšana ar nenovecošanās grupām bieži vien var sniegt labu efektu.
04 Pretnovecošanās piedevu pievienošana
Pašlaik efektīvs un izplatīts veids, kā uzlabot polimēru materiālu izturību pret novecošanos, ir pievienot pretnovecošanās piedevas, kuras tiek plaši izmantotas zemo izmaksu un nepieciešamības mainīt esošo ražošanas procesu dēļ. Ir divi galvenie veidi, kā pievienot šīs pretnovecošanās piedevas.
Pretnovecošanās piedevas (pulveris vai šķidrums) un sveķi un citas izejvielas tiek tieši sajauktas un sajauktas pēc ekstrūzijas granulēšanas vai iesmidzināšanas formēšanas utt. Šī ir vienkārša un ērta pievienošanas metode, ko plaši izmanto lielākā daļa granulēšanas un iesmidzināšanas formēšanas rūpnīcu.
Publicēšanas laiks: 2022. gada 26. oktobris