Starzenie materiałów polimerowych

Materiały polimerowe są szeroko stosowane w przemyśle w postaci powłok oraz całych części. Odwołują się do stałe materiały elektroizolacyjne… Opracowano wiele odmian polimerów, ale wszystkie one cierpią z powodu niepożądanych procesów starzenia, które pogarszają ich trwałość, wygląd i wytrzymałość. Starzenie zmienia strukturę i skład chemiczny materiałów polimerowych.

Starzenie się polimerów może nastąpić w wyniku różnych czynników:

• światło (promieniowanie ultrafioletowe);

• powietrze (ozon i tlen);

• temperatura (wysoka lub niska, a także jej różnice);

• wilgoć;

• obciążenia mechaniczne (zużycie, ściskanie i rozciąganie, średni nacisk);

• narażenie na agresywne środowisko (kwasy i zasady);

• narażenie na mikroorganizmy;

• od wpływu kilku z powyższych czynników.

Polimery są związkami o dużej masie cząsteczkowej, a mechanizm ich starzenia wynika głównie z procesu niszczenia łańcuchów makrocząsteczkowych.

Istnieją dwa rodzaje zniszczenia - chaotyczne i łańcuchowe.W przypadku przypadkowej destrukcji rozpad makrocząsteczek i tworzenie stabilnych związków o zmniejszonej masie cząsteczkowej następuje zgodnie z prawem losowości. Zgodnie z tym mechanizmem chemiczne niszczenie polimerów jest spowodowane działaniem kwasów, zasad i odczynników.

Zniszczenie łańcucha prowadzi do kilku aktów dezintegracji cząsteczek zgodnie z pewnymi procesami, taki mechanizm starzenia polimeru jest zwykle uruchamiany pod wpływem działania wysokiej energii (temperatura, światło i promieniowanie).

Badanie problemu starzenia się polimerów komplikuje fakt, że ich natura i struktura są różne, odpowiednio, procesy niszczenia łańcuchów molekularnych są różne. Brakuje również metod wieloczynnikowego rozliczania uwarunkowań środowiskowych prowadzących do starzenia.

Jako kryteria charakteryzujące odporność materiałów polimerowych na starzenie stosuje się pojęcia eksploatacji (zachowanie właściwości polimeru gwarantujących użyteczność wyrobu) oraz okres zachowania właściwości eksploatacyjnych.

Istnieją 3 metody ochrony polimerów przed starzeniem:

1) ochrona czynna,

2) ochrona bierna,

3) połączone.

Aktywna ochrona polimerów to ograniczenie wpływu czynników starzeniowych. Metody pasywne obejmują różne sposoby zwiększania stabilności polimerów za pomocą dodatków stabilizujących, zmiataczy wolnych rodników, zmiataczy aktywnych produktów starzenia, stabilizatorów światła, przeciwutleniaczy, antyozonantów, uniepalniaczy, antyrodników, środków przeciwpromiennych w warunkach naprężeń mechanicznych, inhibitorów korozji oraz biocydów ze stabilizacją Nieruchomości.Stosowane są również powłoki ochronne, które są bardziej odporne na starzenie niż podstawowy materiał polimerowy.

Najprostszymi fotostabilizatorami polimerów są tlenek żelaza (zawartość do 1%), sadza, ftalocyjanina (do 0,1%) oraz związki kompleksowe niklu.

Stabilizatory przeciwutleniające są dwojakiego rodzaju: zapobiegające rozkładowi wodoronadtlenków i przerywające łańcuch utleniających reakcji chemicznych.

Wśród przeciwutleniaczy powstrzymujących destrukcję można wyróżnić przeciwutleniacze typu fenolowego i aminowego, a także merkaptany, siarczki i tiofosforany. Wprowadzenie do polimeru obu rodzajów przeciwutleniaczy potęguje działanie przeciwstarzeniowe.

Zwykle producenci materiałów polimerowych produkują również różnego rodzaju stabilizatory.Z zagranicznych producentów surowców można wyróżnić następujące materiały: Arkema, Francja (Thermolite), Baerlocher, Niemcy (stabilizatory na bazie CaZn, Pb, CaOrg, Sn, BaZn) , Chemtura, USA (uniepalniacz HBCD, Firemaster, stabilizatory PVC Mark, Lowilite, inhibitory Naugard 300-E, przeciwutleniacze Alkanox, Anox, Weston), Ciba, Szwajcaria (przeciwutleniacz IRGANOX, stabilizator IRGAFOS), stabilizatory PVC niemieckiej firmy Ika, itp.