Stárnutí pryžových polymerních materiálů je obvykle neoddělitelné od zkušební komory stárnutí. Thezkušební komora stárnutí ozónuje základní testovací zařízení pro pryžové materiály. Zkušební komora pro ozónové stárnutí dokáže odhalit spolehlivost pryžových výrobků, odhalit jejich vady a následně zlepšit a zvýšit konkurenceschopnost výrobků, čímž společnostem pomáhá kontrolovat náklady a zvyšovat zisky.
BOTO je výrobce specializující se na výrobu zařízení pro testování životního prostředí s více než 20 lety zkušeností v oboru.Řada zkušebních komor pro teplotu a vlhkost, řada zkušebních komor pro stárnutí, stroj pro mechanické testování prostředía další řady zkušebních komor jsou našimi výhodnými produkty. Pokud máte nějaké potřeby, kontaktujte nás prosím včas.
Polymerní materiály zahrnují plasty, pryž, vlákna, fólie, lepidla a povlaky. Vzhledem k jejich mnoha potenciálním vlastnostem, které jsou lepší než tradiční konstrukční materiály, se stále více používají ve vojenské a civilní oblasti. Polymerní materiály mají nízkou hmotnost, vysokou pevnost, dobrou odolnost proti korozi a dobré ochranné vlastnosti. Jsou široce používány v letectví, automobilech, lodích, infrastruktuře, vojenských produktech a dalších oblastech.
Během zpracování, skladování a používání však v důsledku kombinovaných účinků vnitřních a vnějších faktorů, jako je světlo, teplo, kyslík, voda, vysokoenergetické záření, chemická a biologická eroze, podléhá chemické složení a struktura polymerních materiálů změnám. sérii změn a odpovídajícím způsobem se zhorší i fyzikální vlastnosti, jako je tvrdnutí, lepivost, křehkost, změna barvy, ztráta pevnosti atd. Tento jev se nazývá stárnutí polymerních materiálů. Podstatou stárnutí polymerního materiálu jsou změny fyzikální nebo chemické struktury, které se projevují postupným snižováním vlastností materiálu a ztrátou jeho náležité užitné hodnoty.
Stárnutí a selhání polymerních materiálů se stalo jedním z klíčových problémů omezujících další vývoj a aplikaci polymerních materiálů.
Fenomén stárnutí
V důsledku různých druhů polymerů a různých podmínek použití existují různé jevy a charakteristiky stárnutí. Například zemědělská plastová fólie po vystavení slunci a dešti mění barvu, křehne a má sníženou průhlednost; letecké plexi vytváří stříbrné pruhy a má sníženou průhlednost po dlouhodobém používání; pryžové výrobky po dlouhodobém používání ztrácejí elasticitu, tvrdnou, praskají nebo změknou a lepí; barva po dlouhodobém používání ztrácí lesk, práší, bublinky a loupe se. Fenomén stárnutí lze shrnout do následujících čtyř změn:
1. Změny vzhledu
Skvrny, skvrny, stříbrné pruhy, praskliny, námraza, pudrování, lepkavost, deformace, rybí oči, vrásky, smršťování, připalování, optické zkreslení a změny optické barvy.
2. Změny fyzikálních vlastností
Včetně změn rozpustnosti, bobtnání, reologických vlastností a odolnosti proti chladu, tepelné odolnosti, propustnosti vody a propustnosti vzduchu.
3. Změny mechanických vlastností
Změny vlastností, jako je pevnost v tahu, pevnost v ohybu, pevnost ve smyku, rázová pevnost, relativní prodloužení a relaxace napětí.
4. Změny elektrických vlastností
Jako jsou změny povrchového odporu, objemového odporu, dielektrické konstanty a elektrické průrazné pevnosti.
Faktory stárnutí
Fyzikální vlastnosti polymerních materiálů úzce souvisí s jejich chemickou strukturou a strukturou agregátů. Chemická struktura je struktura s dlouhým řetězcem makromolekul spojených kovalentními vazbami a agregovaná struktura je prostorová struktura, ve které je mnoho makromolekul uspořádáno a naskládáno molekulárními silami, jako jsou krystalické, amorfní a krystalicko-amorfní.
Mezimolekulární síly, které udržují strukturu agregátu, zahrnují síly iontové vazby, síly kovové vazby, síly kovalentní vazby a van der Waalsovy síly. Faktory prostředí mohou způsobit změny v mezimolekulárních silách, dokonce i přetržení řetězce nebo uvolnění určitých skupin, což nakonec zničí agregovanou strukturu materiálu a změní fyzikální vlastnosti materiálu. Obvykle existují dva faktory, které ovlivňují stárnutí polymerních materiálů: vnitřní faktory a vnější faktory.
Vnitřní faktory
1. Chemická struktura polymerů
Stárnutí polymerů úzce souvisí s jejich vlastní chemickou strukturou. Slabé vazebné části chemické struktury jsou snadno ovlivňovány vnějšími faktory a lámou se, aby se staly volnými radikály. Tento volný radikál je výchozím bodem pro zahájení reakcí volných radikálů.
2. Fyzická forma
Některé molekulární vazby polymerů jsou uspořádány v pořadí, zatímco jiné jsou neuspořádané. Uspořádané molekulární vazby mohou tvořit krystalické oblasti a neuspořádaně uspořádané molekulární vazby jsou amorfní oblasti. Morfologie mnoha polymerů není jednotná, ale semikrystalická, s krystalickými i amorfními oblastmi. Reakce stárnutí začíná od amorfní oblasti.
3. Stereoskopická pravidelnost
Stereoskopická pravidelnost polymeru úzce souvisí s jeho krystalinitou. Obecně mají běžné polymery lepší odolnost proti stárnutí než náhodné polymery.
4. Molekulová hmotnost a její obecné rozdělení
Molekulová hmotnost polymeru má jen málo společného se stárnutím, ale distribuce molekulové hmotnosti má velký vliv na stárnutí polymeru. Čím širší distribuce, tím snazší je stárnutí, protože čím širší distribuce, tím více koncových skupin a tím snazší je vyvolat reakce stárnutí.
5. Stopové kovové nečistoty a jiné nečistoty
Když jsou polymery zpracovávány, přicházejí do kontaktu s kovy a mohou se do nich přimíchat stopové kovy nebo mohou během polymerace zůstat některé kovové katalyzátory, což ovlivní iniciaci autooxidace (tj. stárnutí).
Vnější faktory
1. Vliv teploty
Jak teplota stoupá, pohyb polymerních řetězců se zintenzivňuje. Jakmile je překročena disociační energie chemických vazeb, způsobí tepelnou degradaci polymerních řetězců nebo odlupování skupin. V současné době existuje velké množství literárních zpráv o tepelné degradaci polymerních materiálů; při poklesu teploty jsou často ovlivněny mechanické vlastnosti materiálu. Kritické teplotní body úzce související s mechanickými vlastnostmi zahrnují teplotu skelného přechodu T, teplotu viskózního toku Tf a teplotu tání Tm. Fyzikální stav materiálu lze rozdělit na stav skla, vysoce elastický stav a stav viskózního toku.
2. Vliv vlhkosti
Vliv vlhkosti na polymerní materiály lze přičíst bobtnání a rozpouštění vody na materiálu, což mění mezimolekulární síly, které udržují agregovanou strukturu polymerního materiálu, a tím ničí agregovaný stav materiálu. Zejména u nezesítěných amorfních polymerů je extrémně zřejmý vliv vlhkosti, který způsobí bobtnání nebo dokonce rozpad polymerního materiálu v agregovaném stavu, čímž se poškodí vlastnosti materiálu; u krystalických plastů nebo vláken není vzhledem k existenci omezení pronikání vody vliv vlhkosti příliš zřejmý.
3. Vliv kyslíku
Kyslík je hlavní příčinou stárnutí polymerních materiálů. Krystalické polymery jsou díky propustnosti kyslíku odolnější vůči oxidaci než amorfní polymery. Kyslík nejprve napadá slabé články na hlavním řetězci polymerů, jako jsou dvojné vazby, hydroxylové skupiny, vodíkové skupiny nebo atomy na terciárních atomech uhlíku, za vzniku polymerních peroxylových radikálů nebo peroxidů, a pak způsobí přerušení hlavního řetězce v této poloze. V závažných případech molekulová hmotnost polymeru výrazně klesá, teplota skelného přechodu se snižuje a polymer se stává lepivým. V přítomnosti určitých iniciátorů nebo prvků přechodných kovů, které se snadno rozkládají na volné radikály, existuje tendence k zesílení oxidační reakce.
4. Fotostárnutí
Zda je polymer vystaven světlu a způsobí přerušení molekulárního řetězce, závisí na relativní velikosti světelné energie a disociační energie a na citlivosti chemické struktury polymeru na světelné vlny. Vzhledem k přítomnosti ozónové vrstvy a atmosféry na povrchu Země je rozsah vlnových délek slunečního světla, které může dopadnout na zem, mezi 290 nm a 4300 nm. Pouze světelné vlny v ultrafialové oblasti mají energii světelných vln větší než disociační energii chemické vazby, což způsobí přerušení chemických vazeb polymerů.
Například ultrafialové vlnové délky 300nm až 400nm mohou být absorbovány polymery obsahujícími karbonylové skupiny a dvojné vazby, což způsobí přerušení makromolekulárních řetězců, změnu chemických struktur a zhoršení vlastností materiálu; polyethylentereftalát má silnou absorpci 280nm ultrafialových paprsků a produkty degradace jsou hlavně CO, H a CH; polyolefiny obsahující pouze CC vazby neabsorbují ultrafialové paprsky, ale v přítomnosti malého množství nečistot, jako jsou karbonylové skupiny, nenasycené vazby, hydroperoxidové skupiny, zbytky katalyzátorů, aromatické uhlovodíky a prvky přechodných kovů, mohou podporovat fotooxidaci reakce polyolefinů.
5. Vliv chemických médií
Chemická média mohou hrát roli pouze tehdy, když proniknou do nitra polymerních materiálů. Tyto účinky zahrnují kovalentní vazby a sekundární vazby. Vliv kovalentních vazeb se projevuje jako štěpení řetězce, síťování, adice nebo kombinace těchto účinků polymerních řetězců. Jedná se o nevratný chemický proces; ačkoli destrukce sekundárních vazeb chemickými médii nezpůsobí změny v chemické struktuře, agregátní struktura materiálu se změní, což způsobí odpovídající změny v jeho fyzikálních vlastnostech.
Fyzikální změny, jako je praskání vlivem okolního prostředí, praskání rozpouštěním a plastifikace, jsou typickými projevy chemického stárnutí polymerních materiálů.
Způsob, jak eliminovat praskání při rozpouštění, je eliminovat vnitřní pnutí materiálu. Žíhání po vytvoření materiálu přispívá k eliminaci vnitřního pnutí materiálu. Plastifikace je, když je kapalné médium v nepřetržitém kontaktu s polymerním materiálem. Interakce mezi polymerem a médiem s malou molekulou částečně nahrazuje interakci mezi polymery a usnadňuje pohyb segmentů polymerního řetězce, což se projevuje poklesem teploty skelného přechodu, poklesem pevnosti, tvrdosti a modulu pružnosti. materiálu a zvýšení tažnosti při přetržení.
6. Biologické stárnutí
Vzhledem k tomu, že téměř všechny plastové výrobky používají během procesu zpracování různé přísady, stávají se často zdrojem výživy pro plísně. Když plíseň roste, absorbuje živiny na povrchu a uvnitř plastu a stává se myceliem, které je také vodičem, čímž se snižuje izolace plastu, mění se jeho hmotnost a v těžkých případech se loupe. Metabolity růstu plísní obsahují organické kyseliny a toxiny, které způsobí, že povrch plastu bude lepkavý, zabarvený, křehký a sníží hladkost a také způsobí, že lidé, kteří jsou s takto plesnivými plasty dlouhodobě v kontaktu, onemocní.
Polysacharidové přírodní polymery a jejich modifikované sloučeniny mohou být zpracovány na rozložitelné jednorázové fólie, fólie, nádoby, pěnové produkty atd. smícháním a modifikací s obecnými plasty. Jejich odpad může být postupně hydrolyzován na malé molekulární sloučeniny intervencí enzymů rozkladu přírodních polymerů polysacharidů, jako je amyláza, které jsou široce přítomné v přirozeném prostředí, a nakonec rozložen na oxid uhličitý bez znečištění a vodu, které se vracejí do biosféry. Na základě těchto výhod jsou polysacharidové přírodní polymerní sloučeniny reprezentované škrobem stále důležitou složkou rozložitelných plastů.
BOTO GROUP LTD. je profesionální výrobce různých druhů testovacích zařízení již více než 20 let.
Máte-li jakékoli dotazy, vítejte v naší továrně, kde vám poradíme!