Γήρανση πολυμερών υλικών

Τα πολυμερή υλικά χρησιμοποιούνται ευρέως στη βιομηχανία με τη μορφή επιστρώσεων και ολόκληρων εξαρτημάτων. Αναφέρονται σε στερεά ηλεκτρομονωτικά υλικά… Έχουν αναπτυχθεί πολλές ποικιλίες πολυμερών, αλλά όλα υποφέρουν από ανεπιθύμητες διαδικασίες γήρανσης που υποβαθμίζουν την αντοχή, την εμφάνιση και την αντοχή τους. Η γήρανση αλλάζει τη δομή και τη χημική σύνθεση των πολυμερών υλικών.

Η γήρανση των πολυμερών μπορεί να συμβεί ως αποτέλεσμα διαφόρων παραγόντων:

• φως (υπεριώδης ακτινοβολία)?

• αέρας (όζον και οξυγόνο).

• θερμοκρασία (υψηλή ή χαμηλή, καθώς και οι διαφορές της).

• υγρασία;

• μηχανικά φορτία (φθορά, συμπίεση και τάση, μέση πίεση).

• έκθεση σε επιθετικά περιβάλλοντα (οξέα και βάσεις).

• έκθεση σε μικροοργανισμούς·

• από την επίδραση αρκετών από τους παραπάνω παράγοντες.

Τα πολυμερή είναι ενώσεις υψηλού μοριακού βάρους και ο μηχανισμός γήρανσής τους οφείλεται κυρίως στη διαδικασία καταστροφής των μακρομοριακών αλυσίδων.

Υπάρχουν δύο είδη καταστροφής - χαοτική και αλυσιδωτή.Στην περίπτωση της τυχαίας καταστροφής, η ρήξη μακρομορίων και ο σχηματισμός σταθερών ενώσεων μειωμένου μοριακού βάρους συμβαίνει σύμφωνα με έναν τυχαίο νόμο. Σύμφωνα με αυτόν τον μηχανισμό, η χημική καταστροφή των πολυμερών οφείλεται στη δράση οξέων, βάσεων και αντιδραστηρίων.

Η καταστροφή της αλυσίδας οδηγεί σε διάφορες πράξεις αποσύνθεσης των μορίων σύμφωνα με ορισμένες διαδικασίες, ένας τέτοιος μηχανισμός γήρανσης του πολυμερούς συνήθως ενεργοποιείται από την επίδραση υψηλής ενέργειας (θερμοκρασία, φως και ακτινοβολία).

Η μελέτη του προβλήματος της γήρανσης των πολυμερών περιπλέκεται από το γεγονός ότι η φύση και η δομή τους είναι διαφορετικές, αντίστοιχα, οι διαδικασίες καταστροφής των μοριακών αλυσίδων είναι διαφορετικές. Επίσης, δεν υπάρχουν μέθοδοι για την πολυπαραγοντική καταγραφή των περιβαλλοντικών συνθηκών που οδηγούν στη γήρανση.

Ως κριτήρια που χαρακτηρίζουν την αντοχή των πολυμερών υλικών στη γήρανση, χρησιμοποιούνται οι έννοιες της λειτουργίας (διατήρηση των ιδιοτήτων του πολυμερούς που εγγυώνται τη λειτουργικότητα του προϊόντος) και η περίοδος διατήρησης των λειτουργικών ιδιοτήτων.

Υπάρχουν 3 μέθοδοι για την προστασία των πολυμερών από τη γήρανση:

1) ενεργητική προστασία,

2) παθητική προστασία,

3) σε συνδυασμό.

Η ενεργητική προστασία των πολυμερών σημαίνει μείωση των επιπτώσεων των παραγόντων γήρανσης. Οι παθητικές μέθοδοι περιλαμβάνουν διάφορους τρόπους για την αύξηση της σταθερότητας των πολυμερών χρησιμοποιώντας σταθεροποιητικά πρόσθετα, σαρωτές ελεύθερων ριζών, σαρωτές προϊόντων ενεργού γήρανσης, σταθεροποιητές φωτός, αντιοξειδωτικά, αντιοζωνικά, επιβραδυντικά φλόγας, αντιριζικά, αντιακτινοβολικούς παράγοντες υπό μηχανική καταπόνηση, αναστολείς διάβρωσης και βιοκτόνα με σταθεροποίηση Ιδιότητες.Επίσης, χρησιμοποιούνται προστατευτικές επιστρώσεις, οι οποίες είναι πιο ανθεκτικές στη γήρανση από το βασικό πολυμερές υλικό.

Οι απλούστεροι σταθεροποιητές φωτός των πολυμερών είναι οξείδιο του σιδήρου (περιεκτικότητα έως 1%), αιθάλη, φθαλοκυανίνη (έως 0,1%) και ενώσεις συμπλόκου νικελίου.

Οι αντιοξειδωτικοί σταθεροποιητές είναι δύο τύπων: αποτρέπουν την αποσύνθεση των υδροϋπεροξειδίων και σπάζουν την αλυσίδα των οξειδωτικών χημικών αντιδράσεων.

Μεταξύ των αντιοξειδωτικών που σταματούν την καταστροφή, μπορούν να απομονωθούν αντιοξειδωτικά φαινολικού και αμινοειδούς τύπου, καθώς και μερκαπτάνες, σουλφίδια και θειοφωσφορικά. Η εισαγωγή και των δύο τύπων αντιοξειδωτικών στο πολυμερές ενισχύει την αντιγηραντική δράση.

Συνήθως, οι παραγωγοί πολυμερών υλικών παράγουν επίσης διάφορους τύπους σταθεροποιητών. Τα ακόλουθα υλικά διακρίνονται από ξένους παραγωγούς πρώτων υλών: Arkema, Γαλλία (Thermolite), Baerlocher, Γερμανία (σταθεροποιητές με βάση CaZn, Pb, CaOrg, Sn, BaZn) , Chemtura, ΗΠΑ (επιβραδυντικό φλόγας HBCD, Firemaster, σταθεροποιητές PVC Mark, Lowilite, αναστολείς Naugard 300-E, αντιοξειδωτικά Alkanox, Anox, Weston), Ciba, Ελβετία (αντιοξειδωτικό IRGANOX, σταθεροποιητής IRGAFOS), σταθεροποιητές PVC της γερμανικής εταιρείας Ika, και τα λοιπά.