Îmbătrânirea materialelor polimerice din cauciuc este de obicei inseparabilă de camera de testare a îmbătrânirii. Thecamera de testare a îmbătrânirii cu ozoneste un echipament de testare esențial pentru materialele cauciucate. Camera de testare a îmbătrânirii cu ozon poate detecta fiabilitatea produselor din cauciuc, poate detecta defectele acestora și apoi poate îmbunătăți și spori competitivitatea produselor, ajutând astfel companiile să controleze costurile și să crească profiturile.
BOTO este un producător specializat în producția de echipamente de testare a mediului cu peste 20 de ani de experiență în industrie.Seria camerelor de testare a temperaturii și umidității, seria camerelor de testare a îmbătrânirii, mașinii mecanice de testare a mediuluiși alte serii de camere de testare sunt produsele noastre avantajoase. Dacă aveți orice nevoie, vă rugăm să ne contactați din timp.
Materialele polimerice includ materiale plastice, cauciuc, fibre, film, adeziv și acoperire. Datorită numeroaselor lor proprietăți potențiale superioare materialelor structurale tradiționale, acestea sunt din ce în ce mai utilizate în domeniul militar și civil. Materialele polimerice au o greutate ușoară, o rezistență ridicată, o rezistență bună la coroziune și au proprietăți de protecție bune. Sunt utilizate pe scară largă în aviație, automobile, nave, infrastructură, produse militare și alte domenii.
Cu toate acestea, în timpul procesării, depozitării și utilizării, datorită efectelor combinate ale factorilor interni și externi, cum ar fi lumina, căldura, oxigenul, apa, radiațiile cu energie înaltă, eroziunea chimică și biologică, compoziția chimică și structura materialelor polimerice vor suferi serie de modificări, iar proprietățile fizice se vor deteriora în consecință, cum ar fi întărirea, lipiciitatea, fragilitatea, decolorarea, pierderea rezistenței etc. Acest fenomen se numește îmbătrânirea materialelor polimerice. Esența îmbătrânirii materialului polimeric se referă la schimbările în structura fizică sau structura chimică, care se manifestă prin scăderea treptată a performanței materialului și pierderea valorii sale de utilizare cuvenite.
Îmbătrânirea și eșecul materialelor polimerice a devenit una dintre problemele cheie care limitează dezvoltarea și aplicarea ulterioară a materialelor polimerice.
Fenomenul de îmbătrânire
Datorită soiurilor diferite de polimeri și condițiilor de utilizare diferite, există fenomene și caracteristici diferite de îmbătrânire. De exemplu, folie de plastic agricol își schimbă culoarea, devine casantă și are o transparență redusă după ce a fost expus la soare și ploaie; plexiglasul de aviație dezvoltă dungi argintii și are o transparență redusă după utilizare pe termen lung; produsele din cauciuc își pierd elasticitatea, se întăresc, se crăpă sau devin moi și lipicioase după utilizare pe termen lung; vopseaua își pierde luciul, pulberile, bulele și coji după o utilizare pe termen lung. Fenomenul de îmbătrânire poate fi rezumat în următoarele patru modificări:
1. Schimbări de aspect
Pete, pete, dungi argintii, crăpături, îngheț, pulbere, lipiciitate, deformare, ochi de pește, riduri, contracție, arsuri, distorsiuni optice și modificări ale culorii optice.
2. Modificări ale proprietăților fizice
Inclusiv modificări de solubilitate, umflare, proprietăți reologice și rezistență la frig, rezistență la căldură, permeabilitatea apei și permeabilitatea aerului.
3. Modificări ale proprietăților mecanice
Modificări ale proprietăților, cum ar fi rezistența la tracțiune, rezistența la încovoiere, rezistența la forfecare, rezistența la impact, alungirea relativă și relaxarea tensiunii.
4. Modificări ale proprietăților electrice
Cum ar fi modificări ale rezistenței suprafeței, rezistenței de volum, constantei dielectrice și rezistenței electrice la defalcare.
Factori de îmbătrânire
Proprietățile fizice ale materialelor polimerice sunt strâns legate de structura lor chimică și structura agregatului. Structura chimică este o structură cu lanț lung de macromolecule conectate prin legături covalente, iar structura agregată este o structură spațială în care multe macromolecule sunt aranjate și stivuite de forțe moleculare, cum ar fi cristalin, amorfe și cristalin-amorfe.
Forțele intermoleculare care mențin structura agregată includ forțele de legătură ionică, forțele de legătură metalice, forțele de legătură covalente și forțele van der Waals. Factorii de mediu pot provoca modificări ale forțelor intermoleculare, chiar ruperea lanțului sau eliminarea anumitor grupuri, care în cele din urmă vor distruge structura agregată a materialului și vor modifica proprietățile fizice ale materialului. De obicei, există doi factori care afectează îmbătrânirea materialelor polimerice: factori interni și factori externi.
Factori interni
1. Structura chimică a polimerilor
Îmbătrânirea polimerilor este strâns legată de propria lor structură chimică. Părțile de legături slabe ale structurii chimice sunt ușor afectate de factori externi și se sparg pentru a deveni radicali liberi. Acest radical liber este punctul de plecare pentru inițierea reacțiilor cu radicali liberi.
2. Forma fizică
Unele dintre legăturile moleculare ale polimerilor sunt aranjate în ordine, în timp ce altele sunt dezordonate. Legăturile moleculare aranjate ordonat pot forma zone cristaline, iar legăturile moleculare aranjate dezordonat sunt zone amorfe. Morfologia multor polimeri nu este uniformă, ci semicristalină, cu zone atât cristaline, cât și amorfe. Reacția de îmbătrânire începe din zona amorfă.
3. Regularitate stereoscopică
Regularitatea stereoscopică a unui polimer este strâns legată de cristalinitatea acestuia. În general, polimerii obișnuiți au o rezistență mai bună la îmbătrânire decât polimerii aleatori.
4. Greutatea moleculară și distribuția generală a acesteia
Greutatea moleculară a unui polimer are puțină legătură cu îmbătrânirea, dar distribuția greutății moleculare are o mare influență asupra performanței la îmbătrânire a polimerului. Cu cât este mai largă distribuția, cu atât este mai ușor de îmbătrânit, deoarece cu cât este mai largă distribuția, cu atât mai multe grupuri terminale și cu atât este mai ușor să provoace reacții de îmbătrânire.
5. Urmă impurități metalice și alte impurități
Când polimerii sunt procesați, aceștia vin în contact cu metale și pot fi amestecate urme de metale sau unii catalizatori metalici pot rămâne în timpul polimerizării, ceea ce va afecta inițierea autooxidării (adică îmbătrânirea).
Factori externi
1. Influența temperaturii
Pe măsură ce temperatura crește, mișcarea lanțurilor polimerice se intensifică. Odată ce energia de disociere a legăturilor chimice este depășită, aceasta va provoca degradarea termică a lanțurilor polimerice sau eliminarea grupului. În prezent, există un număr mare de rapoarte din literatură despre degradarea termică a materialelor polimerice; când temperatura scade, proprietățile mecanice ale materialului sunt adesea afectate. Punctele critice de temperatură strâns legate de proprietățile mecanice includ temperatura de tranziție vitroasă T, temperatura de curgere vâscoasă Tf și punctul de topire Tm. Starea fizică a materialului poate fi împărțită în stare de sticlă, stare elastică ridicată și stare de curgere vâscoasă.
2. Influența umidității
Influența umidității asupra materialelor polimerice poate fi atribuită umflării și dizolvării apei asupra materialului, care modifică forțele intermoleculare care mențin structura agregată a materialului polimeric, distrugând astfel starea agregată a materialului. În special pentru polimerii amorfi nereticulati, influența umidității este extrem de evidentă, ceea ce va determina umflarea materialului polimeric sau chiar dezintegrarea în stare agregată, dăunând astfel performanței materialului; pentru materialele plastice sau fibre cristaline, din cauza existentei unor restrictii de patrundere a apei, influenta umiditatii nu este foarte evidenta.
3. Influența oxigenului
Oxigenul este principala cauză a îmbătrânirii materialelor polimerice. Datorită permeabilității oxigenului, polimerii cristalini sunt mai rezistenți la oxidare decât polimerii amorfi. Oxigenul atacă mai întâi verigile slabe de pe lanțul principal de polimeri, cum ar fi legăturile duble, grupările hidroxil, grupările de hidrogen sau atomii de pe atomii de carbon terțiari, formând radicali polimeri peroxil sau peroxizi, iar apoi provoacă ruperea lanțului principal în această poziție. În cazurile severe, greutatea moleculară a polimerului scade semnificativ, temperatura de tranziție sticloasă scade și polimerul devine lipicios. În prezența anumitor inițiatori sau elemente de metal tranzițional care se descompun ușor în radicali liberi, există tendința de a intensifica reacția de oxidare.
4. Fotoîmbătrânire
Dacă polimerul este expus la lumină și determină ruperea lanțului molecular, depinde de mărimea relativă a energiei luminoase și a energiei de disociere și de sensibilitatea structurii chimice a polimerului la undele luminoase. Datorită prezenței stratului de ozon și a atmosferei la suprafața pământului, intervalul de lungimi de undă a luminii solare care poate ajunge la sol este între 290 nm și 4300 nm. Doar undele luminoase din regiunea ultravioletă au o energie a undelor luminoase mai mare decât energia de disociere a legăturilor chimice, ceea ce va determina ruperea legăturilor chimice ale polimerilor.
De exemplu, lungimile de undă ultraviolete de 300 nm până la 400 nm pot fi absorbite de polimerii care conțin grupări carbonil și duble legături, provocând ruperea lanțurilor macromoleculare, modificarea structurilor chimice și deteriorarea proprietăților materialelor; tereftalatul de polietilenă are o absorbție puternică a razelor ultraviolete de 280 nm, iar produsele de degradare sunt în principal CO, H și CH; poliolefinele care conțin numai legături CC nu au absorbție a razelor ultraviolete, dar în prezența unei cantități mici de impurități, cum ar fi grupări carbonil, legături nesaturate, grupări hidroperoxid, reziduuri de catalizator, hidrocarburi aromatice și elemente de metal tranzițional, pot favoriza fotooxidarea reacția poliolefinelor.
5. Influența mediilor chimice
Mediile chimice pot juca un rol numai atunci când pătrund în interiorul materialelor polimerice. Aceste efecte includ legături covalente și legături secundare. Efectul legăturilor covalente se manifestă ca scisarea lanțului, reticulare, adăugare sau o combinație a acestor efecte ale lanțurilor polimerice. Acesta este un proces chimic ireversibil; deși distrugerea legăturilor secundare de către mediile chimice nu provoacă modificări ale structurii chimice, structura agregată a materialului se va modifica, provocând modificări corespunzătoare în proprietățile sale fizice.
Modificările fizice, cum ar fi fisurarea prin stres de mediu, fisurarea prin dizolvare și plastificarea sunt manifestări tipice ale îmbătrânirii medii chimice a materialelor polimerice.
Modul de a elimina fisurarea prin dizolvare este eliminarea tensiunii interne a materialului. Recoacerea după formarea materialului este favorabilă eliminării stresului intern al materialului. Plastificarea este atunci când mediul lichid este în contact continuu cu materialul polimeric. Interacțiunea dintre polimer și mediul cu molecule mici înlocuiește parțial interacțiunea dintre polimeri, făcând segmentele de lanț polimeric mai ușor de deplasat, ceea ce se manifestă prin scăderea temperaturii de tranziție vitroasă, scăderea rezistenței, durității și a modulului elastic al materialul și o creștere a alungirii la rupere.
6. Îmbătrânirea biologică
Deoarece produsele din plastic folosesc aproape toate o varietate de aditivi în timpul procesului de prelucrare, ele devin adesea o sursă de nutriție pentru mucegai. Când se dezvoltă mucegaiul, acesta absoarbe nutrienții la suprafața și în interiorul plasticului și devine miceliu, care este, de asemenea, conductor, reducând astfel izolația plasticului, modificându-i greutatea și decojind în cazurile severe. Metaboliții creșterii mucegaiului conțin acizi organici și toxine, care vor face suprafața plasticului lipicioasă, decolorată, casantă și vor reduce netezimea și, de asemenea, vor determina persoanele care au contact pe termen lung cu astfel de materiale plastice mucegăite să contracteze boli.
Polimerii naturali polizaharizi și compușii lor modificați pot fi transformați în filme degradabile de unică folosință, foi, recipiente, produse din spumă etc. prin amestecare și modificare cu materiale plastice generale. Deșeurile lor pot fi hidrolizate treptat în compuși moleculari mici prin intervenția enzimelor de descompunere a polimerului natural polizaharide, cum ar fi amilaza, care sunt prezente pe scară largă în mediul natural, și în cele din urmă descompuse în dioxid de carbon și apă fără poluare, revenind în biosferă. Pe baza acestor avantaje, compușii polimeri naturali polizaharizi reprezentați de amidon sunt încă o componentă importantă a materialelor plastice degradabile.
BOTO GROUP LTD. este un producător profesionist de diferite tipuri de echipamente de testare de mai mult de 20 de ani.
Dacă aveți întrebări, bine ați venit la fabrica noastră pentru îndrumare!