Polymermaterialer er nå mye brukt i avansert produksjon, elektronisk informasjon, transport, energisparing i bygninger, luftfart, nasjonalt forsvar og mange andre felt på grunn av deres utmerkede egenskaper som lett vekt, høy styrke, temperaturbestandighet og korrosjonsbestandighet. Dette gir ikke bare et bredt markedsområde for den nye polymermaterialindustrien, men stiller også høyere krav til kvalitet, ytelse, pålitelighetsnivå og garantikapasitet.
Derfor får det stadig mer oppmerksomhet hvordan man kan maksimere funksjonen til polymermaterialeprodukter i tråd med prinsippene om energisparing, lavkarbonutslipp og økologisk utvikling. Og aldring er en viktig faktor som påvirker påliteligheten og holdbarheten til polymermaterialer.
Deretter skal vi se på hva aldring av polymermaterialer er, aldringstyper, faktorer som forårsaker aldring, de viktigste metodene for antialdring og antialdring av fem generelle plasttyper.
A. Plastisk aldring
De strukturelle egenskapene og den fysiske tilstanden til polymermaterialene i seg selv og deres eksterne faktorer som varme, lys, termisk oksygen, ozon, vann, syre, alkali, bakterier og enzymer under bruk, gjør at de kan oppleve ytelsesforringelse eller -tap under påføring.
Dette fører ikke bare til sløsing med ressurser, og kan til og med forårsake større ulykker på grunn av funksjonssvikt, men også nedbrytningen av materialet forårsaket av aldring kan forurense miljøet.
Aldring av polymermaterialer under bruk vil sannsynligvis forårsake store katastrofer og uopprettelige tap.
Derfor har antialdring av polymermaterialer blitt et problem som polymerindustrien må løse.
B. Typer av aldring av polymermaterialer
Det finnes ulike aldringsfenomener og -karakteristikker på grunn av ulike polymerarter og ulike bruksforhold. Generelt kan aldring av polymermaterialer kategoriseres i følgende fire typer endringer.
01 Endringer i utseende
Flekker, prikker, sølvlinjer, sprekker, glasur, kritting, klebrighet, vridning, fiskeøyne, rynking, krymping, svie, optisk forvrengning og optiske fargeendringer.
02 Endringer i fysiske egenskaper
Inkludert løselighet, hevelse, reologiske egenskaper og endringer i kuldebestandighet, varmebestandighet, vannpermeabilitet, luftpermeabilitet og andre egenskaper.
03 Endringer i mekaniske egenskaper
Endringer i strekkfasthet, bøyestyrke, skjærstyrke, slagfasthet, relativ forlengelse, spenningsrelaksasjon og andre egenskaper.
04 Endringer i elektriske egenskaper
Slik som overflatemotstand, volummotstand, dielektrisk konstant, elektrisk gjennombruddsstyrke og andre endringer.
C. Mikroskopisk analyse av aldring av polymermaterialer
Polymerer danner eksiterte tilstander av molekyler i nærvær av varme eller lys, og når energien er høy nok, brytes molekylkjedene for å danne frie radikaler, som kan danne kjedereaksjoner i polymeren og fortsette å starte nedbrytning og kan også forårsake tverrbinding.
Hvis oksygen eller ozon er tilstede i miljøet, induseres også en rekke oksidasjonsreaksjoner, som danner hydroperoksider (ROOH) og videre dekomponerer til karbonylgrupper.
Hvis det finnes gjenværende metallioner fra katalysatoren i polymeren, eller hvis metallioner som kobber, jern, mangan og kobolt tilføres under prosessering eller bruk, vil den oksidative nedbrytningsreaksjonen til polymeren akselereres.
D. Hovedmetoden for å forbedre antialdringsytelsen
For tiden finnes det fire hovedmetoder for å forbedre og forsterke antialdringsytelsen til polymermaterialer som følger.
01 Fysisk beskyttelse (fortykning, maling, ytterlagsmasse osv.)
Aldring av polymermaterialer, spesielt fotooksidativ aldring, starter på overflaten av materialer eller produkter, noe som manifesterer seg som misfarging, kritting, sprekker, glansreduksjon osv., og går deretter gradvis dypere innover. Tynne produkter har større sannsynlighet for å svikte tidligere enn tykke produkter, så produktenes levetid kan forlenges ved å fortykke produktene.
For produkter som er utsatt for aldring, kan et lag med værbestandig belegg påføres eller belegges på overflaten, eller et lag med værbestandig materiale kan blandes på det ytre laget av produktene, slik at et beskyttende lag kan festes til overflaten av produktene for å bremse aldringsprosessen.
02 Forbedring av prosesseringsteknologi
Mange materialer har også problemer med aldring i syntese- eller fremstillingsprosessen. For eksempel påvirkning av varme under polymerisasjon, termisk og oksygenaldring under prosessering, osv. Følgelig kan oksygenpåvirkningen reduseres ved å legge til en avluftingsenhet eller vakuumenhet under polymerisasjon eller prosessering.
Denne metoden kan imidlertid bare garantere materialets ytelse på fabrikken, og denne metoden kan bare implementeres fra kilden til materialforberedelse, og kan ikke løse aldringsproblemet under opparbeidelse og bruk.
03 Strukturell utforming eller modifisering av materialer
Mange makromolekylmaterialer har aldringsgrupper i den molekylære strukturen, så gjennom utformingen av materialets molekylære struktur kan det ofte ha en god effekt å erstatte aldringsgruppene med ikke-aldrende grupper.
04 Tilsetning av antialdringsmidler
For tiden er den effektive og vanlige metoden for å forbedre aldringsmotstanden til polymermaterialer å tilsette antialdringsmidler, som er mye brukt på grunn av den lave kostnaden og det ikke er behov for å endre den eksisterende produksjonsprosessen. Det finnes to hovedmåter å tilsette disse antialdringsmidlene.
Anti-aldringsadditiver (pulver eller væske) og harpiks og andre råvarer blandes direkte og blandes etter ekstrudering, granulering eller sprøytestøping, etc. Dette er en enkel og grei måte å tilsette på, som er mye brukt av de fleste pelleterings- og sprøytestøpeanlegg.
Publisert: 26. oktober 2022