Polymeerimateriaalien vanheneminen

Polymeerimateriaaleja käytetään laajalti teollisuudessa pinnoitteiden ja kokonaisten osien muodossa. He viittaavat kiinteät sähköeristysmateriaalit… Monia polymeerejä on kehitetty, mutta ne kaikki kärsivät ei-toivotuista ikääntymisprosesseista, jotka heikentävät niiden kestävyyttä, ulkonäköä ja lujuutta. Ikääntyminen muuttaa polymeerimateriaalien rakennetta ja kemiallista koostumusta.

Polymeerien vanheneminen voi tapahtua useiden tekijöiden seurauksena:

• valo (ultraviolettisäteily);

• ilma (otsoni ja happi);

• lämpötila (korkea tai matala, samoin kuin sen erot);

• kosteus;

• mekaaniset kuormat (kuluminen, puristus ja jännitys, keskipaine);

• altistuminen aggressiivisille ympäristöille (hapot ja emäkset);

• altistuminen mikro-organismeille;

• useiden edellä mainittujen tekijöiden vaikutuksesta.

Polymeerit ovat korkean molekyylipainon yhdisteitä ja niiden ikääntymismekanismi johtuu pääasiassa makromolekyyliketjujen tuhoutumisprosessista.

On olemassa kahdenlaista tuhoa - kaoottista ja ketjuista.Satunnaisen tuhoutumisen tapauksessa makromolekyylien repeäminen ja stabiilien yhdisteiden muodostuminen, joiden molekyylipaino on pienentynyt, tapahtuu satunnaisen lain mukaan. Tämän mekanismin mukaan polymeerien kemiallinen tuhoutuminen johtuu happojen, emästen ja reagenssien vaikutuksesta.

Ketjun tuhoutuminen johtaa useisiin molekyylien hajoamistoimiin tiettyjen prosessien mukaisesti, tällaisen polymeerin vanhenemismekanismin laukaisee yleensä korkean energian (lämpötila, valo ja säteily) vaikutus.

Polymeerien ikääntymisongelman tutkimusta vaikeuttaa se, että niiden luonne ja rakenne ovat erilaiset, vastaavasti, molekyyliketjujen tuhoutumisprosessit ovat erilaisia. Ei myöskään ole olemassa menetelmiä ikääntymiseen johtavien ympäristöolosuhteiden monitekijäiseen laskentaan.

Polymeerimateriaalien ikääntymisen kestävyyttä kuvaavina kriteereinä käytetään toimintakäsitteitä (tuotteen käyttökelpoisuuden takaavien polymeeriominaisuuksien säilyminen) ja käyttöominaisuuksien säilymisaikaa.

On olemassa kolme tapaa suojata polymeerejä ikääntymiseltä:

1) aktiivinen suojaus,

2) passiivinen suojaus,

3) yhdistettynä.

Polymeerien aktiivinen suojaus tarkoittaa ikääntymistekijöiden vaikutuksen vähentämistä. Passiiviset menetelmät sisältävät erilaisia ​​tapoja lisätä polymeerien stabiilisuutta stabilointilisäaineilla, vapaiden radikaalien sieppaajilla, aktiivisten ikääntymistuotteiden poistajilla, valostabilisaattoreilla, antioksidanteilla, otsonantteja, palonestoaineita, antiradikaaleja, mekaanisen rasituksen alaisia ​​säteilyä estäviä aineita, korroosionestoaineita ja stabiloivia biosidejä. Ominaisuudet.Lisäksi käytetään suojapinnoitteita, jotka kestävät ikääntymistä paremmin kuin peruspolymeerimateriaali.

Yksinkertaisimpia polymeerien valostabilisaattoreita ovat rautaoksidi (pitoisuus enintään 1 %), hiilimusta, ftalosyaniini (jopa 0,1 %) ja nikkelikompleksiyhdisteet.

Antioksidanttisia stabilisaattoreita on kahta tyyppiä: estävät hydroperoksidien hajoamisen ja katkaisevat oksidatiivisten kemiallisten reaktioiden ketjun.

Tuhoamisen pysäyttävistä antioksidanteista voidaan eristää fenoli- ja amiinityyppisiä antioksidantteja, samoin kuin merkaptaaneja, sulfideja ja tiofosfaatteja. Molempien antioksidanttien lisääminen polymeeriin vahvistaa ikääntymistä estävää vaikutusta.

Yleensä polymeerimateriaalien valmistajat valmistavat myös erilaisia ​​stabilisaattoreita. Ulkomaisista raaka-aineiden tuottajista voidaan erottaa seuraavat materiaalit: Arkema, Ranska (Thermolite), Baerlocher, Saksa (CaZn-, Pb-, CaOrg-, Sn-, BaZn-pohjaiset stabilisaattorit) , Chemtura, USA (palosuojattu HBCD, Firemaster, PVC-stabilisaattorit Mark, Lowilite, inhibiittorit Naugard 300-E, antioksidantit Alkanox, Anox, Weston), Ciba, Sveitsi (antioksidantti IRGANOX, stabilointiaine IRGAFOS), saksalaisen Ika-yhtiön PVC-stabilisaattorit, jne.