З'ява старэння палімерных матэрыялаў (пластыкавыя прадукты)

Палімерныя матэрыялы ўключаюць пластмасу, гуму, валокны, плёнкі, клеі і пакрыцці. Паколькі яны валодаюць вялікай колькасцю патэнцыяльных уласцівасцей лепш, чым традыцыйныя структурныя матэрыялы, яны ўсё больш шырока выкарыстоўваюцца ў галіне ваеннай і грамадзянскай прадукцыі.

Аднак у працэсе апрацоўкі, захоўвання і выкарыстання з-за камбінаванага эфекту святла, цяпла, кіслароду, вады, высокаэнергетычнага выпраменьвання, хімічнай і біялагічнай эрозіі і іншых унутраных і знешніх фактараў, хімічнага складу і структуры палімерных матэрыялаў будзе перанесена шэраг змяненняў, фізічныя ўласцівасці таксама будуць змяняцца адпаведна, напрыклад, цвёрдыя, ліпкія, далікатныя, змяненне колеру, страту трываласці і г.д., гэтая з'ява з'яўляецца старэннем палімерных матэрыялаў.

Сутнасць старэння палімерных матэрыялаў ставіцца да змены фізічнай структуры або хімічнай структуры, якая выяўляецца як паступовае зніжэнне прадукцыйнасці матэрыялу і страту яго належнага выкарыстання. Збой старэння палімерных матэрыялаў стала адной з ключавых праблем, якія абмяжоўваюць далейшае развіццё і прымяненне палімерных матэрыялаў.

З'ява старэння

З -за розных гатункаў палімерных матэрыялаў і розных умоў выкарыстання існуюць розныя з'явы старэння і характарыстыкі. Напрыклад, сельскагаспадарчая пластыкавая плёнка пасля Сонца і дажджу ўзнікаюць змяненне колеру, далоні, зніжэнне празрыстасці; Авіяцыйная спляценне пасля выкарыстання на працягу доўгага часу срэбра, зніжэнне празрыстасці; Эластычнасць гумовых прадуктаў памяншаецца, цвярдзее, расколіны альбо становіцца мяккай і ліпкай пасля доўгатэрміновага выкарыстання; Пафарбуйце пасля доўгатэрміновага выкарыстання, страту святла, парашок, бурбалкі, лушчэнне і г.д.

Феномен старэння можа быць абагульнены ў наступных чатырох зменах:

1. Змены знешняга выгляду

Плямы, плямы, срэбныя, расколіны, глазура, парашок, клейкасць, дэфармацыя, рыбныя вагі, маршчыністыя, усаджванне, пякучае, аптычныя скажэнні і аптычныя змены колеру.

2. Фізічныя ўласцівасці мяняюцца

У тым ліку растваральнасць, азызласць, рэалагічныя ўласцівасці і халодную ўстойлівасць, цеплавую ўстойлівасць, пранікальнасць вады, пранікальнасць паветра і іншыя змены працы.

3, механічныя ўласцівасці мяняюцца

Трываласць на расцяжэнне, трываласць выгібу, трываласць зруху, сіла ўздзеяння, адноснае падаўжэнне, расслабленне стрэсу і іншыя ўласцівасці.

4, электрычныя характарыстыкі змяняюцца

Напрыклад, супраціў паверхні, аб'ёмная ўстойлівасць, дыэлектрычная канстанта, трываласць разбурэння і іншыя змены.

Фактар старэння

Фізічныя ўласцівасці палімерных матэрыялаў цесна звязаны з іх хімічнай структурай і структурай стану агрэгацыі.

Хімічная структура-гэта доўгая ланцужок макрамалекул, злучаных кавалентнымі сувязямі, а структура агрэгацыі-гэта прасторавая структура многіх макрамалекул, размешчаных і складзеных міжмалекулярнай сілай, напрыклад, крышталічнай, аморфнай, крыштальнай памерам. Міжмалекулярныя сілы, якія падтрымліваюць сукупную структуру, ўключаюць сілу іённай сувязі, сілу металічнай сувязі, сілу кавалентнай сувязі і сілу ван дэр Ваальса.

Фактары навакольнага асяроддзя прывядуць да змены міжмалекулярных сіл, нават да разрыву ланцуга або падзення некаторых груп, якія ў канчатковым выніку разбураць сукупную структуру матэрыялу і змяняць фізічныя ўласцівасці матэрыялу. Звычайна існуюць два фактары, якія ўплываюць на старэнне палімерных матэрыялаў: унутраныя фактары і знешнія фактары.

Унутраны фактар

1. Хімічная структура палімера

Старэнне палімераў цесна звязана з іх хімічнай структурай, і на слабую сувязь хімічнай структуры лёгка ўплываюць знешнія фактары, каб разбіць і стаць свабоднымі радыкаламі. Гэты свабодны радыкал з'яўляецца адпраўной кропкай радыкальных рэакцый.

2. Фізічная форма

Некаторыя малекулярныя сувязі палімера ўпарадкаваны, а некаторыя - неўпарадкаваны. Упарадкаваныя малекулярныя сувязі могуць утвараць крышталічныя абласцей, а неўпарадкаваныя малекулярныя сувязі - аморфныя вобласці. Форма многіх палімераў не аднастайная, але паўкрышталічная, як з крышталічнымі, так і з аморфнымі абласцямі. Рэакцыя старэння пачынаецца з аморфнай вобласці.

3, трохмерная інтэграцыя

Стэрэаінтэграцыя палімера цесна звязана з яго крышталічнасцю. Увогуле, структураваныя палімеры маюць лепшую старэнне, чым выпадковыя палімеры.

4, малекулярная маса і яе размеркаванне

Увогуле, малекулярная маса палімера мае мала залежнасці са старэннем, а размеркаванне малекулярнай масы аказвае вялікі ўплыў на старэнне вынікаў палімера, тым шырэйшы размеркаванне, тым прасцей ён старэе, бо чым шырэйшы размеркаванне размеркавання , чым больш канцавых груп, тым прасцей выклікаць рэакцыю старэння.

5, мікраэлементы металу і іншыя прымешкі

Калі палімер апрацоўваецца, неабходна звязацца з металам, і ён можа быць змешаны з мікраэлементамі, альбо пры палімерызацыі, застаюцца некаторыя металічныя каталізатары, што паўплывае на пачатак аўтаматычнага акіслення (гэта значыць старэнне).

Знешні фактар

1. Уплыў тэмпературы

Калі тэмпература павялічваецца, рух палімерных ланцугоў узмацняецца. Пасля таго, як энергія дысацыяцыі хімічных сувязяў будзе перавышана, гэта прывядзе да цеплавой дэградацыі палімерных ланцугоў або групавога абсыпання. У цяперашні час шырока паведамлялася пра цеплавую дэградацыю палімерных матэрыялаў. Зніжэнне тэмпературы часта ўплывае на механічныя ўласцівасці матэрыялаў. Крытычныя тэмпературныя кропкі, цесна звязаныя з механічнымі ўласцівасцямі, ўключаюць тэмпературу пераходу шкла, вязку тэмпературы патоку і тэмпературу плаўлення. Фізічны стан матэрыялу можна падзяліць на шкляны стан, высокі эластычны стан і глейкі стан патоку.

2, уплыў вільготнасці

Уплыў вільготнасці на палімерныя матэрыялы можна аднесці да ацёку і растварэння вады на матэрыяле, так што межмолекулярныя сілы, якія падтрымліваюць структуру агрэгацыі палімерных матэрыялаў, разбураючы тым самым агрэгацыя стану матэрыялу. Асабліва для некрыжаваных аморфных палімераў уплыў вільготнасці надзвычай відавочны, што прывядзе да ацёку і нават распаду стану агрэгацыі палімерных матэрыялаў, што пашкоджвае прадукцыйнасць матэрыялу. Для крышталічнай формы пластмасы або валокнаў эфект вільготнасці не вельмі відавочны з -за наяўнасці абмежавання пранікнення вады.

3. Уплыў кіслароду

Кісларод з'яўляецца асноўнай прычынай старэння палімерных матэрыялаў. З -за пранікальнасці кіслароду крышталічны палімер больш устойлівы да акіслення, чым аморфны палімер. Кісларод спачатку атакуе слабыя сувязі на асноўную ланцужок палімера, такія як двайныя сувязі, гідраксіл, вадарод і іншыя групы або атамы на троесным атаме вугляроду, утвараючы палімерныя пероксірадыкаты або пероксиды, а затым выклікае разрыў галоўнай ланцуга ў гэтай частцы. У цяжкіх выпадках малекулярная маса палімера значна памяншаецца, тэмпература пераходу шкла зніжаецца, а палімер становіцца вязкай. Пры наяўнасці некаторых ініцыятараў або пераходных металаў, якія лёгка раскладаюцца на свабодныя радыкалы, рэакцыя акіслення, як правіла, узмацняецца.

4, лёгкі старэнне

Ці будзе палімер апрамянены святлом, можа прывесці да пералому малекулярнай ланцуга, залежыць ад адноснага памеру энергіі святла і дысацыяцыі энергіі і адчувальнасці палімернай хімічнай структуры да светлай хвалі. З -за існавання азонавага пласта і атмасферы на паверхні Зямлі дыяпазон даўжыні хвалі сонечнага святла, які можа дасягнуць зямлі, складае 290 ~ 4300 нм, а энергія светлай хвалі перавышае энергію дысацыяцыі хімічных сувязей толькі ва ўльтрафіялетах рэгіён, які прывядзе да пералому палімерных хімічных сувязей.

Напрыклад, ультрафіялетавая даўжыня хвалі 300 ~ 400 нм можа паглынацца палімерамі, якія змяшчаюць карбонільныя групы і падвойныя сувязі, а макрамалекулярная ланцужок парушаецца, хімічная структура мяняецца, а ўласцівасці матэрыялу пагаршаюцца; Поліэтыленавая тэрэфталат мае моцнае паглынанне УФ 280 нм, а прадукты дэградацыі ў асноўным CO, H і CH. Поліалефін, які змяшчае толькі аблігацыі CC, не мае ўльтрафіялетавага паглынання, але пры наяўнасці невялікай колькасці прымешак, такіх як карбонільныя групы, ненасычаныя сувязі, гідрапероксідныя групы, рэшткі каталізатара, эраматычныя металічныя элементы, гэта можа спрыяць рэакцыі фотаксідацыі поліалефіна.

5, уплыў хімічных асяроддзяў

Хімічная серада можа гуляць ролю толькі ў тым выпадку, калі яна пранікае ў інтэр'ер палімернага матэрыялу, і гэтыя ролі ўключаюць ролю кавалентных сувязяў і ролю другасных сувязяў. Дзеянне кавалентнай сувязі выяўляецца як разрыў ланцуга, сшыванне, дапаўненне альбо спалучэнне гэтых эфектаў, што з'яўляецца незваротным хімічным працэсам. Хоць разбурэнне другаснай валентнай сувязі хімічнай асяроддзі не выклікае змены хімічнай структуры, сукупная структура матэрыялу зменіцца, і яго фізічныя ўласцівасці будуць адпаведна мяняцца.

Палосканне экалагічнага стрэсу, расколіна растварэння, пластыкі і іншыя фізічныя змены - гэта тыповыя праявы хімічнага старэння палімерных матэрыялаў.

Метад ліквідацыі расколін растварэння заключаецца ў ліквідацыі ўнутранага напружання матэрыялу, а адпал пасля ліцця матэрыялу спрыяе ліквідацыі ўнутранага напружання матэрыялу. Plasticizing is in the case of continuous contact between the liquid medium and the polymer material, the interaction between the polymer and the small molecule medium partly replaces the interaction between the polymer, so that the polymer chain segment is easier to move, which is manifested as Тэмпература пераходу шкла зніжаецца, трываласць, цвёрдасць і эластычны модуль матэрыялу памяншаюцца, а падаўжэнне пры перапынку павялічваецца.

6. Біялагічнае старэнне

Паколькі пластыкавыя прадукты практычна ўсе выкарыстоўваюць розныя дабаўкі ў працэсе апрацоўкі, яны часта становяцца крыніцай пажыўных рэчываў цвілі. Калі цвіль расце, яна паглынае пажыўныя рэчывы на паверхні і ўнутры пластыка і становіцца міцэліем, які таксама з'яўляецца правадніком, так што ізаляцыя пластыку памяншаецца, вага змяняецца і сур'ёзная лупіна. Метабаліты росту цвілі ўтрымліваюць арганічныя кіслоты і таксіны, якія зробяць паверхню пластыкавай ліпкай, змяняючы колер, далікаты і паніжаную аздабленне, а таксама прывядуць да доўгатэрміновага кантакту з гэтым плённым пластыкам.

Прыродныя палімеры полісахарыду і іх мадыфікаваныя злучэнні могуць быць апрацаваны ў разбуральныя аднаразовыя плёнкі, лісты, кантэйнеры, прадукты з пеном і г.д. пры дапамозе змешвання мадыфікацыі з агульнай пластмасам. Адходы могуць паступова гідралізаваць у невялікія малекулярныя злучэнні шляхам умяшання амілазы і іншых ферментаў раскладання прыроднага палімернага палімера, якія шырока існуюць у прыродных умовах. І ў рэшце рэшт разрывацца на вуглякіслы газ і ваду без забруджвання і вярнуцца ў біясферу. Зыходзячы з гэтых пераваг, натуральныя палімерныя злучэнні полісахарыду, прадстаўленыя крухмалам, па -ранейшаму з'яўляюцца важнай часткай раскладнай пластмасы.