Materialele polimerice sunt acum utilizate pe scară largă în producția de înaltă calitate, în domeniul informației electronice, în transporturi, în economisirea energiei în clădiri, în industria aerospațială, în apărarea națională și în multe alte domenii, datorită proprietăților lor excelente, cum ar fi greutatea redusă, rezistența ridicată, rezistența la temperatură și la coroziune. Acest lucru nu numai că oferă un spațiu larg de piață pentru noua industrie a materialelor polimerice, dar impune și cerințe mai ridicate pentru performanța calității, nivelul de fiabilitate și capacitatea de garanție.
Prin urmare, modul de maximizare a funcționalității produselor din materiale polimerice în conformitate cu principiul economisirii energiei, al emisiilor reduse de carbon și al dezvoltării ecologice primește din ce în ce mai multă atenție. Iar îmbătrânirea este un factor important care afectează fiabilitatea și durabilitatea materialelor polimerice.
În continuare, vom analiza ce este îmbătrânirea materialelor polimerice, tipurile de îmbătrânire, factorii care cauzează îmbătrânirea, principalele metode anti-îmbătrânire și anti-îmbătrânirea a cinci materiale plastice generale.
A. Îmbătrânirea plastică
Caracteristicile structurale și starea fizică a materialelor polimerice în sine, precum și factorii externi ai acestora, cum ar fi căldura, lumina, oxigenul termic, ozonul, apa, acidul, alcalii, bacteriile și enzimele din procesul de utilizare, le fac supuse degradării sau pierderii performanței în procesul de aplicare.
Acest lucru nu numai că duce la o risipă de resurse și poate provoca chiar accidente mai mari din cauza defecțiunilor funcționale, dar și descompunerea materialului cauzată de îmbătrânirea sa poate polua mediul.
Îmbătrânirea materialelor polimerice în procesul de utilizare este mai probabilă să provoace dezastre majore și pierderi ireparabile.
Prin urmare, anti-îmbătrânirea materialelor polimerice a devenit o problemă pe care industria polimerilor trebuie să o rezolve.
B. Tipuri de îmbătrânire a materialelor polimerice
Există diferite fenomene și caracteristici de îmbătrânire datorate diferitelor specii de polimeri și diferitelor condiții de utilizare. În general, îmbătrânirea materialelor polimerice poate fi clasificată în următoarele patru tipuri de modificări.
01 Modificări ale aspectului
Pete, pete, linii argintii, crăpături, îngheț, formare de cretă, aderență, deformare, aspect de ochi de pește, șifonare, contracție, pârghie, distorsiune optică și modificări optice ale culorii.
02 Modificări ale proprietăților fizice
Inclusiv solubilitatea, umflarea, proprietățile reologice și modificările rezistenței la frig, rezistenței la căldură, permeabilității la apă, permeabilității la aer și alte proprietăți.
03 Modificări ale proprietăților mecanice
Modificări ale rezistenței la tracțiune, rezistenței la încovoiere, rezistenței la forfecare, rezistenței la impact, alungirii relative, relaxării prin stres și ale altor proprietăți.
04 Modificări ale proprietăților electrice
Cum ar fi rezistența superficială, rezistența volumică, constanta dielectrică, rezistența la străpungere electrică și alte modificări.
C. Analiza microscopică a îmbătrânirii materialelor polimerice
Polimerii formează stări excitate ale moleculelor în prezența căldurii sau a luminii, iar când energia este suficient de mare, lanțurile moleculare se rup pentru a forma radicali liberi, care pot forma reacții în lanț în interiorul polimerului și pot continua să inițieze degradarea și pot provoca, de asemenea, reticulare.
Dacă în mediu este prezent oxigen sau ozon, se induce și o serie de reacții de oxidare, formând hidroperoxizi (ROOH) și descompunându-se ulterior în grupări carbonil.
Dacă în polimer sunt prezenți ioni metalici catalizatori reziduali sau dacă în timpul procesării sau utilizării sunt aduși ioni metalici precum cupru, fier, mangan și cobalt, reacția de degradare oxidativă a polimerului va fi accelerată.
D. Principala metodă de îmbunătățire a performanței anti-îmbătrânire
În prezent, există patru metode principale pentru îmbunătățirea și sporirea performanței anti-îmbătrânire a materialelor polimerice, după cum urmează.
01 Protecție fizică (îngroșare, vopsire, compus pentru stratul exterior etc.)
Îmbătrânirea materialelor polimerice, în special îmbătrânirea fotooxidativă, începe de la suprafața materialelor sau produselor, manifestându-se prin decolorare, cretare, crăpare, scăderea luciului etc., și apoi se extinde treptat spre interior. Produsele subțiri sunt mai predispuse la defectare mai devreme decât produsele groase, astfel încât durata de viață a produselor poate fi prelungită prin îngroșarea acestora.
Pentru produsele predispuse la îmbătrânire, se poate aplica sau acoperi pe suprafață un strat de acoperire rezistent la intemperii sau se poate combina un strat de material rezistent la intemperii pe stratul exterior al produselor, astfel încât un strat protector să poată fi atașat la suprafața produselor pentru a încetini procesul de îmbătrânire.
02 Îmbunătățirea tehnologiei de procesare
Multe materiale în procesul de sinteză sau preparare prezintă și problema îmbătrânirii. De exemplu, influența căldurii în timpul polimerizării, îmbătrânirea termică și cu oxigen în timpul procesării etc. În consecință, influența oxigenului poate fi încetinită prin adăugarea unui dispozitiv de dezaerare sau a unui dispozitiv de vid în timpul polimerizării sau procesării.
Totuși, această metodă poate garanta performanța materialului doar în fabrică și poate fi implementată doar de la sursa de preparare a materialului și nu poate rezolva problema îmbătrânirii acestuia în timpul reprocesării și utilizării.
03 Proiectare structurală sau modificare a materialelor
Multe materiale macromoleculare au grupuri de îmbătrânire în structura moleculară, așa că, prin proiectarea structurii moleculare a materialului, înlocuirea grupurilor de îmbătrânire cu grupuri ne-îmbătrânitoare poate avea adesea un efect pozitiv.
04 Adăugarea de aditivi anti-îmbătrânire
În prezent, modalitatea eficientă și metoda comună de a îmbunătăți rezistența la îmbătrânire a materialelor polimerice este adăugarea de aditivi anti-îmbătrânire, care sunt utilizați pe scară largă datorită costului redus și nu necesită modificarea procesului de producție existent. Există două modalități principale de adăugare a acestor aditivi anti-îmbătrânire.
Aditivii anti-îmbătrânire (pulbere sau lichid) și rășina și alte materii prime sunt amestecate direct după extrudare, granulare sau turnare prin injecție etc. Aceasta este o modalitate simplă și ușoară de adăugare, utilizată pe scară largă de majoritatea instalațiilor de peletizare și turnare prin injecție.
Data publicării: 26 oct. 2022