Kumipolymeerimateriaalien ikääntymisen sisäiset ja ulkoiset tekijät

Kumipolymeerimateriaalien vanheneminen on yleensä erottamaton ikääntymistestikammiosta. Theotsonivanhenemisen testikammioon välttämätön kumimateriaalien testauslaite. Otsonivanhenemistestikammio pystyy havaitsemaan kumituotteiden luotettavuuden, havaitsemaan niiden viat ja sitten parantamaan ja parantamaan tuotteiden kilpailukykyä, mikä auttaa yrityksiä hallitsemaan kustannuksia ja lisäämään voittoja.

BOTO on ympäristötestauslaitteiden tuotantoon erikoistunut valmistaja, jolla on yli 20 vuoden kokemus alalta.Lämpötilan ja kosteuden testikammiosarja, ikääntymistestikammiosarja, mekaaninen ympäristötestauskoneja muut testikammiosarjat ovat edullisia tuotteitamme. Jos sinulla on tarpeita, ota meihin yhteyttä ajoissa.

Polymeerimateriaaleja ovat muovit, kumi, kuitu, kalvo, liima ja pinnoite. Niiden monien mahdollisten ominaisuuksiensa vuoksi, jotka ovat perinteisiä rakennemateriaaleja parempia, niitä käytetään yhä enemmän sotilas- ja siviilialoilla. Polymeerimateriaalit ovat kevyitä, lujia, korroosionkestäviä ja niillä on hyvät suojaominaisuudet. Niitä käytetään laajalti ilmailussa, autoissa, laivoissa, infrastruktuurissa, sotilaallisissa tuotteissa ja muilla aloilla.

Käsittelyn, varastoinnin ja käytön aikana polymeerimateriaalien kemiallinen koostumus ja rakenne kuitenkin muuttuvat sisäisten ja ulkoisten tekijöiden, kuten valon, lämmön, hapen, veden, korkeaenergisen säteilyn, kemiallisen ja biologisen eroosion yhteisvaikutuksista johtuen. Muutossarjat, ja vastaavasti huononevat myös fysikaaliset ominaisuudet, kuten kovettuminen, tahmeus, hauraus, värimuutos, lujuuden menetys jne. Tätä ilmiötä kutsutaan polymeerimateriaalien ikääntymiseksi. Polymeerimateriaalin ikääntymisen olemus viittaa fysikaalisen tai kemiallisen rakenteen muutoksiin, jotka ilmenevät materiaalin suorituskyvyn asteittaisena heikkenemisenä ja sen käyttöarvon menettämisenä.

Polymeerimateriaalien ikääntymisestä ja epäonnistumisesta on tullut yksi avainkysymyksistä, jotka rajoittavat polymeerimateriaalien jatkokehitystä ja käyttöä.

Ikääntymisen ilmiö
Erilaisista polymeerilajeista ja erilaisista käyttöolosuhteista johtuen ikääntymisilmiöitä ja ominaisuuksia on erilaisia. Esimerkiksi maatalousmuovikalvo muuttaa väriä, muuttuu hauraaksi ja sen läpinäkyvyys on heikentynyt auringon ja sateen vaikutuksesta; lentopleksilasiin muodostuu hopeisia raitoja ja sen läpinäkyvyys on heikentynyt pitkäaikaisen käytön jälkeen; kumituotteet menettävät kimmoisuutensa, kovettuvat, halkeilevat tai muuttuvat pehmeiksi ja tahmeiksi pitkän käytön jälkeen; maali menettää kiillon, jauheet, kuplat ja kuorii pitkäaikaisen käytön jälkeen. Ikääntymisilmiö voidaan tiivistää neljään muutokseen:

1. Muutokset ulkonäössä
Tahrat, täplät, hopeajuovat, halkeamat, huurre, puuteroituminen, tahmeus, vääntyminen, kalansilmät, ryppyjä, kutistuminen, polttaminen, optinen vääristymä ja optisen värin muutokset.

2. Fysikaalisten ominaisuuksien muutokset
Mukaan lukien muutokset liukoisuudessa, turpoamisessa, reologisissa ominaisuuksissa ja kylmänkestävyydessä, lämmönkestävyydessä, vedenläpäisevyydessä ja ilmanläpäisevyydessä.

3. Muutokset mekaanisissa ominaisuuksissa
Muutokset ominaisuuksissa, kuten vetolujuus, taivutuslujuus, leikkauslujuus, iskulujuus, suhteellinen venymä ja jännitysrelaksaatio.

4. Muutokset sähköisissä ominaisuuksissa
Kuten muutokset pintaresistanssissa, tilavuusvastuksessa, dielektrisyysvakiossa ja sähköiskun lujuudessa.

Ikääntymisen tekijät
Polymeerimateriaalien fysikaaliset ominaisuudet liittyvät läheisesti niiden kemialliseen rakenteeseen ja kiviainesrakenteeseen. Kemiallinen rakenne on kovalenttisilla sidoksilla liitettyjen makromolekyylien pitkäketjuinen rakenne, ja aggregaattirakenne on spatiaalinen rakenne, jossa monet makromolekyylit on järjestetty ja pinottu molekyylivoimien, kuten kiteisten, amorfisten ja kiteis-amorfisten, avulla.

Aggregaattirakennetta ylläpitäviin molekyylien välisiin voimiin kuuluvat ioniset sidosvoimat, metallisidosvoimat, kovalenttiset sidosvoimat ja van der Waalsin voimat. Ympäristötekijät voivat aiheuttaa muutoksia molekyylien välisissä voimissa, jopa ketjun katkeamista tai tiettyjen ryhmien irtoamista, mikä lopulta tuhoaa materiaalin aggregaatin rakenteen ja muuttaa materiaalin fysikaalisia ominaisuuksia. Polymeerimateriaalien ikääntymiseen vaikuttaa yleensä kaksi tekijää: sisäiset tekijät ja ulkoiset tekijät.

Sisäiset tekijät

1. Polymeerien kemiallinen rakenne
Polymeerien ikääntyminen liittyy läheisesti niiden omaan kemialliseen rakenteeseen. Ulkoiset tekijät vaikuttavat helposti kemiallisen rakenteen heikot sidososat, ja ne hajoavat vapaiksi radikaaleiksi. Tämä vapaa radikaali on lähtökohta vapaiden radikaalien reaktioiden käynnistämiselle.

2. Fyysinen muoto
Osa polymeerien molekyylisidoksista on järjestetty järjestykseen, kun taas toiset ovat epäjärjestyksessä. Järjestäytyneet molekyylisidokset voivat muodostaa kiteisiä alueita, ja epäsäännöllisesti järjestetyt molekyylisidokset ovat amorfisia alueita. Monien polymeerien morfologia ei ole tasainen, vaan puolikiteinen, ja siinä on sekä kiteisiä että amorfisia alueita. Vanhenemisreaktio alkaa amorfiselta alueelta.

3. Stereoskooppinen säännöllisyys
Polymeerin stereoskooppinen säännöllisyys liittyy läheisesti sen kiteisyyteen. Yleensä tavallisilla polymeereillä on parempi vanhenemiskestävyys kuin satunnaisilla polymeereillä.

4. Molekyylipaino ja sen yleinen jakautuminen
Polymeerin molekyylipainolla ei ole juurikaan tekemistä vanhenemisen kanssa, mutta molekyylipainon jakautumisella on suuri vaikutus polymeerin vanhenemiskykyyn. Mitä laajempi levinneisyys, sitä helpompi ikääntyminen on, koska mitä laajempi levinneisyys, sitä enemmän loppuryhmiä ja sitä helpompi on aiheuttaa ikääntymisreaktioita.

5. Jäljellä metalliepäpuhtaudet ja muut epäpuhtaudet
Polymeereja käsiteltäessä ne joutuvat kosketuksiin metallien kanssa ja metallijäämät voivat sekoittua tai metallikatalyyttejä voi jäädä polymeroinnin aikana, mikä vaikuttaa itsehapetuksen (eli ikääntymisen) alkamiseen.

Ulkoiset tekijät
1. Lämpötilan vaikutus
Lämpötilan noustessa polymeeriketjujen liike voimistuu. Kun kemiallisten sidosten dissosiaatioenergia ylittyy, se aiheuttaa polymeeriketjujen termistä hajoamista tai ryhmien irtoamista. Tällä hetkellä on olemassa suuri määrä kirjallisuusraportteja polymeerimateriaalien lämpöhajoamisesta; kun lämpötila laskee, materiaalin mekaaniset ominaisuudet usein vaikuttavat. Mekaanisiin ominaisuuksiin läheisesti liittyviä kriittisiä lämpötilapisteitä ovat lasittumislämpötila T, viskoosi virtauslämpötila Tf ja sulamispiste Tm. Materiaalin fysikaalinen tila voidaan jakaa lasitilaan, korkeaan elastiseen tilaan ja viskoosiseen virtaustilaan.

2. Kosteuden vaikutus
Kosteuden vaikutus polymeerimateriaaleihin johtuu veden turpoamisesta ja liukenemisesta materiaalissa, mikä muuttaa molekyylien välisiä voimia, jotka ylläpitävät polymeerimateriaalin aggregaattirakennetta ja tuhoavat siten materiaalin aggregaattitilan. Erityisesti silloittamattomien amorfisten polymeerien kohdalla kosteuden vaikutus on erittäin ilmeinen, mikä saa polymeerimateriaalin turpoamaan tai jopa hajoamaan aggregaattitilassa, mikä vahingoittaa materiaalin suorituskykyä; kiteisille muoville tai kuiduille kosteuden vaikutus ei ole kovin ilmeinen veden tunkeutumisrajoitusten vuoksi.

3. Hapen vaikutus
Happi on tärkein syy polymeerimateriaalien ikääntymiseen. Hapen läpäisevyyden ansiosta kiteiset polymeerit kestävät hapettumista paremmin kuin amorfiset polymeerit. Happi hyökkää ensin polymeerien pääketjun heikkoihin lenkkeihin, kuten kaksoissidoksiin, hydroksyyliryhmiin, vetyryhmiin tai tertiääristen hiiliatomien atomeihin, muodostaen polymeeriperoksyyliradikaaleja tai peroksideja, ja sitten aiheuttaa pääketjun katkeamisen tässä kohdassa. Vaikeissa tapauksissa polymeerin molekyylipaino laskee merkittävästi, lasittumislämpötila laskee ja polymeeristä tulee tahmeaa. Tiettyjen initiaattoreiden tai siirtymämetallielementtien läsnä ollessa, jotka hajoavat helposti vapaiksi radikaaleiksi, on taipumus tehostaa hapetusreaktiota.

4. Valovanheneminen
Se, altistuuko polymeeri valolle ja aiheuttaako molekyyliketjun katkeamisen, riippuu valoenergian ja dissosiaatioenergian suhteellisesta koosta ja polymeerin kemiallisen rakenteen herkkyydestä valoaalloille. Maan pinnalla olevan otsonikerroksen ja ilmakehän vuoksi auringonvalon aallonpituusalue, joka voi saavuttaa maan, on 290-4300 nm. Vain ultraviolettialueen valoaaltojen valoaaltoenergia on suurempi kuin kemiallisen sidoksen dissosiaatioenergia, mikä aiheuttaa polymeerien kemiallisten sidosten katkeamisen.

Esimerkiksi 300 nm - 400 nm ultraviolettiaallonpituudet voivat absorboitua karbonyyliryhmiä ja kaksoissidoksia sisältäviin polymeereihin, jolloin makromolekyyliketjut katkeavat, kemialliset rakenteet muuttuvat ja materiaaliominaisuudet heikkenevät; polyeteenitereftalaatilla on voimakas 280 nm:n ultraviolettisäteiden absorptio, ja hajoamistuotteet ovat pääasiassa CO, H ja CH; polyolefiineilla, jotka sisältävät vain CC-sidoksia, ei ole ultraviolettisäteiden absorptiota, mutta pienen määrän epäpuhtauksia, kuten karbonyyliryhmiä, tyydyttymättömiä sidoksia, hydroperoksidiryhmiä, katalyyttijäämiä, aromaattisia hiilivetyjä ja siirtymämetallialkuaineita, läsnä ollessa ne voivat edistää valohapetusta. polyolefiinien reaktio.

5. Kemiallisten välineiden vaikutus
Kemiallisilla väliaineilla voi olla merkitystä vain, kun ne tunkeutuvat polymeerimateriaalien sisälle. Näitä vaikutuksia ovat kovalenttiset sidokset ja toissijaiset sidokset. Kovalenttisten sidosten vaikutus ilmenee ketjun katkeamisena, silloittumisena, lisäyksenä tai näiden polymeeriketjujen vaikutusten yhdistelmänä. Tämä on peruuttamaton kemiallinen prosessi; vaikka sekundäärisidosten tuhoutuminen kemiallisilla väliaineilla ei aiheuta muutoksia kemiallisessa rakenteessa, materiaalin aggregaattirakenne muuttuu aiheuttaen vastaavia muutoksia sen fysikaalisissa ominaisuuksissa.

Fysikaaliset muutokset, kuten ympäristöjännityshalkeilu, liukenemishalkeilu ja plastisoituminen, ovat tyypillisiä ilmentymiä polymeerimateriaalien kemiallisesta vanhenemisesta.

Tapa eliminoida liukenemishalkeilu on poistaa materiaalin sisäinen jännitys. Materiaalin muodostuksen jälkeinen hehkutus edistää materiaalin sisäisen jännityksen poistamista. Pehmennys on, kun nestemäinen väliaine on jatkuvassa kosketuksessa polymeerimateriaalin kanssa. Polymeerin ja pienimolekyylisen väliaineen välinen vuorovaikutus korvaa osittain polymeerien välisen vuorovaikutuksen, jolloin polymeeriketjusegmentit on helpompi liikkua, mikä ilmenee lasittumislämpötilan laskuna, lujuuden, kovuuden ja kimmomoduulin laskuna. materiaalia ja murtovenymän lisääntymistä.

6. Biologinen ikääntyminen
Koska lähes kaikki muovituotteet käyttävät käsittelyprosessin aikana erilaisia ​​lisäaineita, niistä tulee usein homeen ravintolähde. Kasvaessaan home imee ravinteita muovin pinnalta ja sisältä ja muuttuu rihmastoksi, joka on myös johdin, mikä vähentää muovin eristystä, muuttaa sen painoa ja kuoriutuu vaikeissa tapauksissa. Homeen kasvun aineenvaihduntatuotteet sisältävät orgaanisia happoja ja myrkkyjä, jotka tekevät muovin pinnan tahmeaksi, värjäytyväksi, hauraaksi ja vähentävät sileyttä ja saavat myös tällaisen homeisen muovin kanssa pitkään kosketuksissa oleville ihmisille sairauksia.
Luonnonpolysakkaridipolymeereista ja niiden muunnetuista yhdisteistä voidaan valmistaa hajoavia kertakäyttökalvoja, levyjä, astioita, vaahtotuotteita jne. sekoittamalla ja modifioimalla yleisten muovien kanssa. Niiden jätteet voidaan asteittain hydrolysoida pieniksi molekyyliyhdisteiksi polysakkaridien luonnollisten polymeerien hajoamisentsyymien, kuten amylaasin, avulla, joita esiintyy laajalti luonnollisessa ympäristössä, ja lopulta hajottaa saastumattomaksi hiilidioksidiksi ja vedeksi, joka palaa biosfääriin. Näiden etujen perusteella tärkkelyksen edustamat polysakkaridi-luonnonpolymeeriyhdisteet ovat edelleen tärkeä komponentti hajoavissa muoveissa.

BOTO GROUP LTD. on ammattimainen erilaisten testauslaitteiden valmistaja yli 20 vuoden ajan.

Jos sinulla on kysyttävää, tervetuloa tehtaallemme neuvomaan!