Polymermaterial används nu i stor utsträckning inom avancerad tillverkning, elektronisk information, transport, energibesparing inom byggnader, flyg- och rymdindustrin, nationellt försvar och många andra områden tack vare deras utmärkta egenskaper som låg vikt, hög hållfasthet, temperaturbeständighet och korrosionsbeständighet. Detta ger inte bara ett brett marknadsutrymme för den nya polymermaterialindustrin, utan ställer också högre krav på kvalitet, prestanda, tillförlitlighet och garantikapacitet.
Därför får frågan om hur man maximerar funktionen hos polymermaterialprodukter i linje med principerna om energibesparing, låga koldioxidutsläpp och ekologisk utveckling alltmer uppmärksamhet. Och åldring är en viktig faktor som påverkar polymermaterialens tillförlitlighet och hållbarhet.
Härnäst ska vi titta på vad åldring av polymermaterial är, åldringstyper, faktorer som orsakar åldring, de viktigaste metoderna för anti-åldring och anti-åldring av fem allmänna plaster.
A. Plastisk åldring
Polymermaterialens strukturella egenskaper och fysikaliska tillstånd och deras externa faktorer som värme, ljus, termiskt syre, ozon, vatten, syra, alkali, bakterier och enzymer under användningsprocessen gör att de kan försämras eller förlora sina egenskaper under appliceringsprocessen.
Detta orsakar inte bara ett slöseri med resurser och kan till och med orsaka större olyckor på grund av funktionsfel, utan även materialets nedbrytning orsakad av dess åldring kan förorena miljön.
Åldrandet av polymermaterial under användningsprocessen är mer sannolikt att orsaka stora katastrofer och irreparabla förluster.
Därför har anti-agling av polymermaterial blivit ett problem som polymerindustrin måste lösa.
B. Typer av åldring av polymermaterial
Det finns olika åldrandefenomen och egenskaper på grund av olika polymerarter och olika användningsförhållanden. Generellt sett kan åldringen av polymermaterial kategoriseras i följande fyra typer av förändringar.
01 Förändringar i utseende
Fläckar, silverlinjer, sprickor, frostning, kritning, klibbighet, skevhet, fiskögon, rynkor, krympning, brännskador, optisk distorsion och optiska färgförändringar.
02 Förändringar i fysiska egenskaper
Inklusive löslighet, svullnad, reologiska egenskaper och förändringar i köldbeständighet, värmebeständighet, vattenpermeabilitet, luftpermeabilitet och andra egenskaper.
03 Förändringar i mekaniska egenskaper
Förändringar i draghållfasthet, böjhållfasthet, skjuvhållfasthet, slagseghet, relativ töjning, spänningsrelaxation och andra egenskaper.
04 Förändringar i elektriska egenskaper
Såsom ytresistans, volymresistans, dielektricitetskonstant, elektrisk genombrottshållfasthet och andra förändringar.
C. Mikroskopisk analys av åldring av polymermaterial
Polymerer bildar exciterade tillstånd i molekyler i närvaro av värme eller ljus, och när energin är tillräckligt hög bryts molekylkedjorna och bildar fria radikaler, vilka kan bilda kedjereaktioner i polymeren och fortsätta att initiera nedbrytning och kan också orsaka tvärbindning.
Om syre eller ozon finns i miljön induceras också en serie oxidationsreaktioner, som bildar hydroperoxider (ROOH) och vidare sönderfaller till karbonylgrupper.
Om kvarvarande katalysatormetalljoner finns i polymeren, eller om metalljoner som koppar, järn, mangan och kobolt tillförs under bearbetning eller användning, kommer den oxidativa nedbrytningsreaktionen av polymeren att accelereras.
D. Den huvudsakliga metoden för att förbättra anti-aging-prestanda
För närvarande finns det fyra huvudmetoder för att förbättra och förstärka anti-aging-prestanda hos polymermaterial enligt följande.
01 Fysiskt skydd (förtjockning, målning, yttre lagermassa etc.)
Åldrandet av polymermaterial, särskilt fotooxidativ åldring, börjar på ytan av material eller produkter, vilket manifesteras som missfärgning, kritning, sprickbildning, minskad glans etc., och går sedan gradvis djupare in i ytan. Tunna produkter har större risk att gå sönder tidigare än tjocka produkter, så produkternas livslängd kan förlängas genom att förtjocka dem.
För produkter som är benägna att åldras kan ett lager av väderbeständig beläggning appliceras eller beläggas på ytan, eller så kan ett lager av väderbeständigt material appliceras på produktens yttre lager, så att ett skyddande lager kan fästas på produktens yta för att bromsa åldringsprocessen.
02 Förbättring av bearbetningsteknik
Många material har också problem med åldring i syntes- eller beredningsprocessen. Till exempel påverkan av värme under polymerisation, termisk och syreåldring under bearbetning, etc. Följaktligen kan syrepåverkan minskas genom att lägga till en avluftningsanordning eller vakuumanordning under polymerisation eller bearbetning.
Denna metod kan dock endast garantera materialets prestanda i fabriken, och denna metod kan endast implementeras från källan till materialberedning och kan inte lösa dess åldringsproblem under upparbetning och användning.
03 Strukturell design eller modifiering av material
Många makromolekylmaterial har åldrande grupper i den molekylära strukturen, så genom utformningen av materialets molekylära struktur kan det ofta ha en god effekt att ersätta åldrande grupper med icke-åldrande grupper.
04 Tillsats av anti-aging tillsatser
För närvarande är det effektiva sättet och den vanligaste metoden för att förbättra åldringsbeständigheten hos polymermaterial att tillsätta anti-aging-tillsatser, vilka används i stor utsträckning på grund av den låga kostnaden och det faktum att det inte finns något behov av att ändra den befintliga produktionsprocessen. Det finns två huvudsakliga sätt att tillsätta dessa anti-aging-tillsatser.
Anti-aging tillsatser (pulver eller vätska) och harts och andra råmaterial blandas direkt och blandas efter extrudering, granulering eller formsprutning, etc. Detta är ett enkelt och lätt sätt att tillsätta, som används flitigt av de flesta pelleterings- och formsprutningsanläggningar.
Publiceringstid: 26 oktober 2022