1. Vrsta staranja polimernih materialov
Polimernim materialom se v procesu predelave, skladiščenja in uporabe zaradi celovitega delovanja notranjih in zunanjih dejavnikov njegove lastnosti postopoma slabšajo, tako da do končne izgube uporabne vrednosti ta pojav sodi v staranje polimernih materialov.
To ne povzroča le tratenja virov, ampak vodi celo do večjih nesreč zaradi njegove funkcionalne okvare, razgradnja materialov, ki jo povzroča staranje, pa lahko tudi onesnaži okolje.
Zaradi različnih vrst polimerov in različnih pogojev uporabe obstajajo različni pojavi in značilnosti staranja.Na splošno lahko staranje polimernih materialov razvrstimo v naslednje štiri vrste sprememb:
Spremembe videza
Obstajajo madeži, lise, srebrne črte, razpoke, glazura, pudranje, poraščenost, zvijanje, ribje oko, gubanje, krčenje, zažganost, optično popačenje in spremembe optične barve.
Spremembe fizikalnih lastnosti
Vključno s topnostjo, nabrekanjem, reološkimi lastnostmi in odpornostjo na mraz, toplotno odpornostjo, vodoprepustnostjo, prepustnostjo zraka in drugimi lastnostmi spremembe.
Spremembe mehanskih lastnosti
Natezna trdnost, upogibna trdnost, strižna trdnost, udarna trdnost, relativni raztezek, sprostitev napetosti itd.
Spremembe električnih lastnosti
Kot so površinski upor, volumski upor, dielektrična konstanta, spremembe električne prebojne moči.
2. Dejavniki, ki povzročajo staranje polimernih materialov
Ker bodo pri predelavi polimerov na postopek uporabe vplivali toplota, kisik, voda, svetloba, mikroorganizmi in okoljski dejavniki, kot je kemični medij, kombinacija njegove kemične sestave in strukture lahko povzroči vrsto sprememb, ustrezne slabe fizikalne lastnosti, kot so kot so lasje trdi, krhki, lepljivi, razbarvanje, izguba moči in tako naprej, te spremembe in pojav imenujemo staranje.
Visok polimer pod vplivom toplote ali svetlobe bo tvoril vznemirjene molekule, ko bo energija dovolj visoka, se bo molekularna veriga zlomila in tvorila proste radikale, prosti radikali lahko tvorijo verižno reakcijo znotraj polimera, še naprej povzročajo razgradnjo, lahko tudi povzročijo navzkrižno povezovanje.
Če sta v okolju prisotna kisik ali ozon, se lahko sproži vrsta oksidacijskih reakcij, da nastanejo hidroperoksidi (ROOH), ki se lahko nadalje razgradijo v karbonilne skupine.
Če so v polimeru preostali kovinski ioni katalizatorja ali pa so v polimer med predelavo in uporabo vneseni kovinski ioni, kot so baker, železo, mangan in kobalt, se bo reakcija oksidacijske razgradnje polimera pospešila.
3. Metode proti staranju polimernih materialov
Trenutno so glavne metode za izboljšanje in izboljšanje lastnosti polimernih materialov proti staranju naslednje:
Staranje polimernih materialov, še posebej fotokisikovo staranje, se najprej začne na površini materiala oziroma izdelka, kar se kaže kot razbarvanje, prah, pokanje, upad sijaja in nato postopoma v notranjost.
Pri tankih izdelkih obstaja večja verjetnost, da bodo odpovedali prej kot pri debelih izdelkih, zato je mogoče življenjsko dobo izdelkov podaljšati z zgoščevanjem izdelkov.
Za izdelke, ki se enostavno starajo, lahko prevlečete na površini ali prevlečete s plastjo premaza, odpornega na vremenske vplive, ali v zunanjo plast izdelka kompozitnega sloja materiala, odpornega na vremenske vplive, tako da je površina izdelka pritrjena na plast zaščitnega sloja, ki upočasni proces staranja.
V procesu sinteze ali priprave imajo številni materiali tudi problem staranja.Na primer učinek toplote v procesu polimerizacije, toplotno kisikovo staranje v procesu obdelave in tako naprej.V skladu s tem lahko učinek kisika ublažimo z dodajanjem deoksigenacijskih naprav ali vakuumskih naprav v procesu polimerizacije ali predelave.
Vendar pa lahko ta metoda zagotovi samo delovanje materiala v tovarni in to metodo je mogoče izvajati le iz vira priprave materiala, ki ne more rešiti problema staranja v procesu ponovne obdelave in uporabe.
V molekularni strukturi številnih polimernih materialov so skupine, ki jih je zelo enostavno starati, zato lahko z zasnovo molekularne strukture materialov zamenjava skupin, ki jih ni enostavno starati, s skupinami, ki se lahko starajo, pogosto dobro vpliva.
Ali pa je uvedba funkcionalnih skupin ali struktur z učinkom proti staranju na polimerno molekularno verigo s cepljenjem ali kopolimerizacijsko metodo, ki daje materialu samemu odlično funkcijo proti staranju, prav tako metoda, ki jo raziskovalci pogosto uporabljajo, vendar so stroški visoki, in ne more doseči obsežne proizvodnje in uporabe.
Trenutno je učinkovit način in običajna metoda za izboljšanje odpornosti proti staranju polimernih materialov dodajanje aditivov proti staranju, ki se pogosto uporablja zaradi nizkih stroškov in ni potrebe po spreminjanju obstoječega proizvodnega procesa.Obstajata dva glavna načina za dodajanje teh dodatkov proti staranju:
Neposredno dodajanje aditivov: aditivi proti staranju (v prahu ali tekočini) ter smole in druge surovine se neposredno zmešajo in premešajo po ekstruzijski granulaciji ali brizganju itd. Zaradi svoje preprostosti se ta način dodajanja pogosto uporablja pri številnih črpalnih in tovarne za brizganje.
Metoda dodajanja masterbatch proti staranju: Pri proizvajalcih z višjimi zahtevami glede kakovosti izdelkov in stabilnosti kakovosti je pogostejše dodajanje masterbatch proti staranju v proizvodnji.
Masterbatch proti staranju je primerna smola kot nosilec, pomešana z različnimi učinkovitimi dodatki proti staranju, nato s koekstruzijsko granulacijo z dvojnim polžnim ekstruderjem, njegove prednosti uporabe so v dodatkih proti staranju v procesu priprave prvih orodij masterbatch razpršeno, tako pozno v procesu obdelave materiala, sredstvo proti staranju dobi sekundarno disperzijo, Da bi dosegli namen enakomerne disperzije pomožnih snovi v matrici polimernega materiala, ne le za zagotovitev kakovosti stabilnosti izdelka, ampak tudi za preprečevanje onesnaženje s prahom med proizvodnjo, zaradi česar je proizvodnja bolj zelena in varstvo okolja.
Čas objave: 17. avgusta 2022