Стареене на полимерни материали

Полимерните материали се използват широко в промишлеността под формата на покрития и цели части. Те се отнасят до твърди електрически изолационни материали… Разработени са много разновидности полимери, но всички те страдат от нежелани процеси на стареене, които влошават тяхната издръжливост, външен вид и здравина. Стареенето променя структурата и химичния състав на полимерните материали.

Стареенето на полимерите може да възникне в резултат на различни фактори:

• светлина (ултравиолетово облъчване);

• въздух (озон и кислород);

• температура (висока или ниска, както и нейните разлики);

• влага;

• механични натоварвания (износване, компресия и напрежение, средно налягане);

• излагане на агресивни среди (киселини и основи);

• излагане на микроорганизми;

• от влиянието на няколко от горните фактори.

Полимерите са съединения с високо молекулно тегло и механизмът на тяхното стареене се дължи главно на процеса на разрушаване на макромолекулни вериги.

Има два вида унищожаване — хаотично и верижно. В случай на случайно унищожаване, разкъсването на макромолекули и образуването на стабилни съединения с намалено молекулно тегло става по случаен закон. Според този механизъм химическото разрушаване на полимерите се дължи на действието на киселини, основи и реагенти.

Унищожаването на веригата води до няколко акта на разпадане на молекулите според определени процеси, като такъв механизъм на стареене на полимер обикновено се задейства от влиянието на висока енергия (температура, светлина и радиация).

Изучаването на проблема със стареенето на полимери се усложнява от факта, че тяхната природа и структура са различни, съответно процесите на разрушаване на молекулните вериги са различни. Също така няма методи за многофакторно отчитане на условията на околната среда, водещи до стареене.

Като критерии, характеризиращи устойчивостта на полимерните материали към стареене, се използват концепциите за експлоатация (запазване на полимерните свойства, които гарантират експлоатационната годност на продукта) и периода на запазване на експлоатационните свойства.

Има 3 метода за защита на полимерите от стареене:

1) активна защита,

2) пасивна защита,

3) комбиниран.

Активната защита на полимерите означава намаляване на въздействието на факторите на стареене. Пасивните методи включват различни начини за повишаване на стабилността на полимерите, като се използват добавки-стабилизатори, чистачи на свободни радикали, поглъщащи продукти за активно стареене, стабилизатори на светлина, антиоксиданти, антиозонанти, огнезащитни средства, антирадикати, антирадиационни агенти при механично натоварване, инхибитори на корозията и биоциди със стабилизиране Имоти. Също така се използват защитни покрития, които са по -устойчиви на стареене от основния полимерен материал.

Най -простите светлинни стабилизатори на полимерите са железен оксид (съдържание до 1%), сажди, фталоцианин (до 0,1%) и никелови комплексни съединения.

Антиоксидантните стабилизатори са два вида: предотвратяване на разлагането на хидропероксиди и прекъсване на веригата от окислителни химични реакции.

Сред антиоксидантите, които спират разрушаването, могат да се изолират антиоксиданти от фенолен и аминен тип, както и меркаптани, сулфиди и тиофосфати. Въвеждането на двата вида антиоксиданти в полимера засилва ефекта на забавяне на стареенето.

Обикновено производителите на полимерни материали също произвеждат различни видове стабилизатори.Следните материали могат да бъдат разграничени от чуждестранни производители на суровини: Arkema, Франция (Thermolite), Baerlocher, Германия (стабилизатори на база CaZn, Pb, CaOrg, Sn, BaZn), Chemtura, САЩ (огнезащитни HBCD, Firemaster, PVC стабилизатори Mark, Lowilite, инхибитори Naugard 300-E, антиоксиданти Alkanox, Anox, Weston), Ciba, Швейцария (антиоксидант IRGANOX, стабилизатор IRGAFOS), PVC стабилизатори на немската компания Ika и др.