Polümeersete materjalide vananemine

Polümeerseid materjale kasutatakse tööstuses laialdaselt katete ja tervete osade kujul. Nad viitavad tahked elektriisolatsioonimaterjalid… On välja töötatud palju erinevaid polümeere, kuid need kõik kannatavad soovimatute vananemisprotsesside all, mis halvendavad nende vastupidavust, välimust ja tugevust. Vananemine muudab polümeersete materjalide struktuuri ja keemilist koostist.

Polümeeride vananemine võib toimuda erinevate tegurite mõjul:

• valgus (ultraviolettkiirgus);

• õhk (osoon ja hapnik);

• temperatuur (kõrge või madal, samuti selle erinevused);

• niiskus;

• mehaanilised koormused (kulumine, kokkusurumine ja pinge, keskmine rõhk);

• kokkupuude agressiivse keskkonnaga (happed ja alused);

• kokkupuude mikroorganismidega;

• mitmete ülalnimetatud tegurite mõjul.

Polümeerid on suure molekulmassiga ühendid ja nende vananemise mehhanism on peamiselt tingitud makromolekulaarsete ahelate hävimise protsessist.

Hävitamist on kahte tüüpi – kaootiline ja ahel.Juhusliku hävitamise korral toimub makromolekulide purunemine ja stabiilsete vähendatud molekulmassiga ühendite moodustumine juhusliku seaduse järgi. Selle mehhanismi kohaselt on polümeeride keemiline hävitamine tingitud hapete, aluste ja reaktiivide toimest.

Ahela hävimine toob kaasa mitmeid molekulide lagunemise toiminguid vastavalt teatud protsessidele, sellise polümeeri vananemise mehhanismi käivitab tavaliselt kõrge energia (temperatuur, valgus ja kiirgus) mõju.

Polümeeride vananemise probleemi uurimist raskendab asjaolu, et nende olemus ja struktuur on erinevad, vastavalt erinevad molekulaarahelate hävitamise protsessid. Samuti puuduvad meetodid vananemist põhjustavate keskkonnatingimuste mitmeteguriliseks arvestamiseks.

Polümeermaterjalide vananemiskindlust iseloomustavate kriteeriumidena kasutatakse toimimiskontseptsioone (toote kasutuskõlblikkust tagavate polümeeri omaduste säilimine) ja kasutusomaduste säilivusaega.

Polümeeride vananemise eest kaitsmiseks on kolm meetodit:

1) aktiivne kaitse,

2) passiivne kaitse,

3) kombineeritud.

Polümeeride aktiivne kaitse tähendab vananemistegurite mõju vähendamist. Passiivsed meetodid hõlmavad erinevaid viise polümeeride stabiilsuse suurendamiseks, kasutades stabilisaatorlisandeid, vabade radikaalide püüdjaid, aktiivse vananemistoodete püüdjaid, valgusstabilisaatoreid, antioksüdante, antiosoneerijaid, leegiaeglusteid, antiradikaale, mehaanilise pinge all olevaid kiirgusvastaseid aineid, korrosiooni inhibiitoreid ja stabiliseerivaid biotsiide. Omadused.Samuti kasutatakse kaitsekatteid, mis on vananemiskindlamad kui põhiline polümeermaterjal.

Lihtsamad polümeeride valguse stabilisaatorid on raudoksiid (sisaldus kuni 1%), tahm, ftalotsüaniin (kuni 0,1%) ja nikli kompleksühendid.

Antioksüdantseid stabilisaatoreid on kahte tüüpi: hüdroperoksiidide lagunemise takistamine ja oksüdatiivsete keemiliste reaktsioonide ahela katkestamine.

Hävitamist peatavatest antioksüdantidest saab eraldada fenool- ja amiinitüüpi antioksüdante, aga ka merkaptaane, sulfiide ja tiofosfaate. Mõlemat tüüpi antioksüdantide lisamine polümeeri suurendab vananemisvastast toimet.

Tavaliselt toodavad polümeermaterjalide tootjad ka erinevat tüüpi stabilisaatoreid Välismaistest toorainetootjatest võib eristada järgmisi materjale: Arkema, Prantsusmaa (Thermolite), Baerlocher, Saksamaa (CaZn, Pb, CaOrg, Sn, BaZn baasil stabilisaatorid) , Chemtura, USA (leegiaeglustav HBCD, Firemaster, PVC stabilisaatorid Mark, Lowilite, inhibiitorid Naugard 300-E, antioksüdandid Alkanox, Anox, Weston), Ciba, Šveits (antioksüdant IRGANOX, stabilisaator IRGAFOS), Saksamaa ettevõtte Ika PVC stabilisaatorid, jne.