Polymérne materiály sa v súčasnosti široko používajú vo vysoko kvalitnej výrobe, elektronických informáciách, doprave, úspore energie v budovách, leteckom priemysle, národnej obrane a mnohých ďalších oblastiach vďaka svojim vynikajúcim vlastnostiam, ako je nízka hmotnosť, vysoká pevnosť, teplotná odolnosť a odolnosť proti korózii. To nielenže poskytuje široký trhový priestor pre nový priemysel polymérnych materiálov, ale kladie aj vyššie požiadavky na ich kvalitu, úroveň spoľahlivosti a záručnú dobu.
Preto sa čoraz väčšej pozornosti venuje tomu, ako maximalizovať funkciu polymérnych materiálových produktov v súlade so zásadami úspory energie, nízkouhlíkového a ekologického rozvoja. Starnutie je dôležitým faktorom, ktorý ovplyvňuje spoľahlivosť a trvanlivosť polymérnych materiálov.
Ďalej sa pozrieme na to, čo je starnutie polymérnych materiálov, typy starnutia, faktory spôsobujúce starnutie, hlavné metódy proti starnutiu a päť všeobecných plastov proti starnutiu.
A. Starnutie plastov
Štrukturálne vlastnosti a fyzikálny stav samotných polymérnych materiálov a ich vonkajšie faktory, ako je teplo, svetlo, tepelný kyslík, ozón, voda, kyseliny, zásady, baktérie a enzýmy v procese používania, spôsobujú, že sú náchylné na degradáciu alebo stratu výkonnosti v procese aplikácie.
To nielenže spôsobuje plytvanie zdrojmi a môže dokonca spôsobiť väčšie nehody v dôsledku funkčnej poruchy, ale aj rozklad materiálu spôsobený jeho starnutím môže znečistiť životné prostredie.
Starnutie polymérnych materiálov počas používania s väčšou pravdepodobnosťou spôsobí veľké katastrofy a nenapraviteľné straty.
Preto sa starnutie polymérnych materiálov stalo problémom, ktorý musí polymérny priemysel vyriešiť.
B. Typy starnutia polymérnych materiálov
Existujú rôzne javy a charakteristiky starnutia v dôsledku rôznych druhov polymérov a rôznych podmienok použitia. Vo všeobecnosti možno starnutie polymérnych materiálov rozdeliť do nasledujúcich štyroch typov zmien.
01 Zmeny vzhľadu
Škvrny, fľaky, strieborné čiary, praskliny, poleva, kriedovanie, lepkavosť, deformácia, efekt rybieho oka, vrásky, zmršťovanie, pripáleniny, optické skreslenie a optické zmeny farby.
02 Zmeny fyzikálnych vlastností
Vrátane rozpustnosti, napučania, reologických vlastností a zmien odolnosti voči chladu, tepelnej odolnosti, priepustnosti vody, priepustnosti vzduchu a ďalších vlastností.
03 Zmeny mechanických vlastností
Zmeny pevnosti v ťahu, pevnosti v ohybe, šmykovej pevnosti, rázovej húževnatosti, relatívneho predĺženia, uvoľnenia napätia a ďalších vlastností.
04 Zmeny elektrických vlastností
Ako napríklad povrchový odpor, objemový odpor, dielektrická konštanta, elektrická prierazná pevnosť a ďalšie zmeny.
C. Mikroskopická analýza starnutia polymérnych materiálov
Polyméry vytvárajú excitované stavy molekúl v prítomnosti tepla alebo svetla a keď je energia dostatočne vysoká, molekulárne reťazce sa rozpadajú a tvoria voľné radikály, ktoré môžu v polyméri vytvárať reťazové reakcie a naďalej iniciovať degradáciu a môžu tiež spôsobiť zosieťovanie.
Ak je v prostredí prítomný kyslík alebo ozón, vyvolá sa aj séria oxidačných reakcií, pričom vznikajú hydroperoxidy (ROOH) a ďalej sa rozkladajú na karbonylové skupiny.
Ak sú v polyméri prítomné zvyškové katalytické kovové ióny alebo ak sa počas spracovania alebo použitia do polyméru vnesú kovové ióny, ako je meď, železo, mangán a kobalt, oxidačná degradačná reakcia polyméru sa urýchli.
D. Hlavná metóda na zlepšenie účinku proti starnutiu
V súčasnosti existujú štyri hlavné metódy na zlepšenie a zvýšenie účinnosti polymérnych materiálov proti starnutiu, a to nasledovne.
01 Fyzická ochrana (zahusťovanie, náter, vonkajšia vrstva, atď.)
Starnutie polymérnych materiálov, najmä fotooxidačné starnutie, začína na povrchu materiálov alebo výrobkov, čo sa prejavuje ako zmena farby, kriedovanie, praskanie, pokles lesku atď., a potom postupne prechádza hlbšie do vnútra. Tenké výrobky majú väčšiu pravdepodobnosť, že sa zrútia skôr ako hrubé výrobky, takže životnosť výrobkov sa dá predĺžiť ich zahustením.
Pri výrobkoch náchylných na starnutie sa môže na povrch naniesť alebo potiahnuť vrstva odolného voči poveternostným vplyvom alebo sa na vonkajšiu vrstvu výrobkov môže naniesť vrstva odolného voči poveternostným vplyvom materiálu, čím sa na povrch výrobkov pripevní ochranná vrstva, ktorá spomalí proces starnutia.
02 Zlepšenie technológie spracovania
Pri mnohých materiáloch existuje v procese syntézy alebo prípravy problém starnutia. Napríklad vplyv tepla počas polymerizácie, tepelné a kyslíkové starnutie počas spracovania atď. V dôsledku toho sa vplyv kyslíka môže spomaliť pridaním odvzdušňovacieho zariadenia alebo vákuového zariadenia počas polymerizácie alebo spracovania.
Táto metóda však môže zaručiť výkonnosť materiálu iba v továrni a túto metódu možno implementovať iba od zdroja prípravy materiálu a nemôže vyriešiť problém starnutia počas prepracovania a používania.
03 Konštrukčný návrh alebo úprava materiálov
Mnohé makromolekulárne materiály majú v molekulárnej štruktúre starnúce skupiny, takže nahradenie starnúcich skupín nestarnúcimi skupinami môže mať často dobrý účinok pri navrhovaní molekulárnej štruktúry materiálu.
04 Pridanie prísad proti starnutiu
V súčasnosti je účinným a bežným spôsobom zlepšenia odolnosti polymérnych materiálov proti starnutiu pridávanie prísad proti starnutiu, ktoré sa široko používajú kvôli nízkym nákladom a nutnosti meniť existujúci výrobný proces. Existujú dva hlavné spôsoby pridávania týchto prísad proti starnutiu.
Prísady proti starnutiu (práškové alebo tekuté) a živica a ďalšie suroviny sa priamo zmiešajú a premiešajú po extrúznej granulácii alebo vstrekovaní atď. Ide o jednoduchý a ľahký spôsob pridávania, ktorý sa široko používa vo väčšine peletizačných a vstrekovacích liarn.
Čas uverejnenia: 26. októbra 2022