Starnutie gumových polymérnych materiálov je zvyčajne neoddeliteľné od skúšobnej komory starnutia. Thetestovacia komora starnutia ozónomje základným testovacím zariadením pre gumené materiály. Skúšobná komora ozónového starnutia dokáže odhaliť spoľahlivosť gumových výrobkov, odhaliť ich chyby a následne zlepšiť a zvýšiť konkurencieschopnosť výrobkov, čím pomáha spoločnostiam kontrolovať náklady a zvyšovať zisky.
BOTO je výrobca špecializujúci sa na výrobu zariadení na testovanie životného prostredia s viac ako 20-ročnými skúsenosťami v odbore.Séria testovacích komôr na teplotu a vlhkosť, séria testovacích komôr na starnutie, stroj na mechanické testovanie prostrediaa ďalšie série testovacích komôr sú naše výhodné produkty. Ak máte nejaké potreby, kontaktujte nás včas.
Polymérne materiály zahŕňajú plasty, gumu, vlákna, film, lepidlo a povlak. Kvôli ich mnohým potenciálnym vlastnostiam lepším ako tradičné konštrukčné materiály sa čoraz častejšie používajú vo vojenskej a civilnej oblasti. Polymérne materiály majú nízku hmotnosť, vysokú pevnosť, dobrú odolnosť proti korózii a dobré ochranné vlastnosti. Sú široko používané v letectve, automobiloch, lodiach, infraštruktúre, vojenských produktoch a iných oblastiach.
Počas spracovania, skladovania a používania však v dôsledku kombinovaných účinkov vnútorných a vonkajších faktorov, ako je svetlo, teplo, kyslík, voda, vysokoenergetické žiarenie, chemická a biologická erózia, chemické zloženie a štruktúra polymérnych materiálov podlieha zmenám. sériou zmien a podľa toho sa zhoršia aj fyzikálne vlastnosti, ako je tvrdnutie, lepivosť, krehkosť, zmena farby, strata pevnosti atď. Tento jav sa nazýva starnutie polymérnych materiálov. Podstatou starnutia polymérneho materiálu sú zmeny fyzikálnej alebo chemickej štruktúry, ktoré sa prejavujú postupným znižovaním úžitkových vlastností materiálu a stratou jeho náležitej úžitkovej hodnoty.
Starnutie a zlyhanie polymérnych materiálov sa stalo jedným z kľúčových problémov obmedzujúcich ďalší vývoj a aplikáciu polymérnych materiálov.
Fenomén starnutia
V dôsledku rôznych druhov polymérov a rôznych podmienok použitia existujú rôzne javy a charakteristiky starnutia. Napríklad poľnohospodárska plastová fólia po vystavení slnku a dažďu mení farbu, stáva sa krehkou a má zníženú priehľadnosť; letecké plexisklo po dlhodobom používaní vytvára strieborné pruhy a má zníženú priehľadnosť; gumové výrobky po dlhodobom používaní strácajú elasticitu, stvrdnú, prasknú alebo zmäknú a lepia sa; farba po dlhodobom používaní stráca lesk, práši sa, bublinky a odlupuje sa. Fenomén starnutia možno zhrnúť do nasledujúcich štyroch zmien:
1. Zmeny vzhľadu
Škvrny, fľaky, strieborné pruhy, praskliny, námraza, púdrovanie, lepkavosť, deformácia, rybie oká, vrásky, zmršťovanie, pripálenie, optické skreslenie a zmeny optickej farby.
2. Zmeny fyzikálnych vlastností
Vrátane zmien v rozpustnosti, napučiavaní, reologických vlastnostiach a odolnosti voči chladu, tepelnej odolnosti, priepustnosti vody a priepustnosti vzduchu.
3. Zmeny mechanických vlastností
Zmeny vlastností, ako je pevnosť v ťahu, pevnosť v ohybe, pevnosť v šmyku, rázová pevnosť, relatívne predĺženie a relaxácia napätia.
4. Zmeny elektrických vlastností
Ako sú zmeny povrchového odporu, objemového odporu, dielektrickej konštanty a elektrickej prieraznej sily.
Faktory starnutia
Fyzikálne vlastnosti polymérnych materiálov úzko súvisia s ich chemickou štruktúrou a štruktúrou agregátov. Chemická štruktúra je dlhoreťazcová štruktúra makromolekúl spojených kovalentnými väzbami a agregovaná štruktúra je priestorová štruktúra, v ktorej je veľa makromolekúl usporiadaných a naskladaných molekulárnymi silami, ako sú kryštalické, amorfné a kryštalické-amorfné.
Medzimolekulárne sily, ktoré udržujú štruktúru agregátu, zahŕňajú sily iónovej väzby, sily kovovej väzby, sily kovalentnej väzby a van der Waalsove sily. Faktory prostredia môžu spôsobiť zmeny v medzimolekulových silách, dokonca aj pretrhnutie reťazca alebo uvoľnenie určitých skupín, čo nakoniec zničí agregovanú štruktúru materiálu a zmení fyzikálne vlastnosti materiálu. Zvyčajne existujú dva faktory, ktoré ovplyvňujú starnutie polymérnych materiálov: vnútorné faktory a vonkajšie faktory.
Vnútorné faktory
1. Chemická štruktúra polymérov
Starnutie polymérov úzko súvisí s ich vlastnou chemickou štruktúrou. Slabé väzbové časti chemickej štruktúry sú ľahko ovplyvnené vonkajšími faktormi a rozpadajú sa a stávajú sa voľnými radikálmi. Tento voľný radikál je východiskovým bodom pre spustenie reakcií voľných radikálov.
2. Fyzická forma
Niektoré molekulárne väzby polymérov sú usporiadané v poradí, zatiaľ čo iné sú neusporiadané. Usporiadane usporiadané molekulárne väzby môžu tvoriť kryštalické oblasti a neusporiadane usporiadané molekulárne väzby sú amorfné oblasti. Morfológia mnohých polymérov nie je jednotná, ale semikryštalická, s kryštalickými aj amorfnými oblasťami. Reakcia starnutia začína od amorfnej oblasti.
3. Stereoskopická pravidelnosť
Stereoskopická pravidelnosť polyméru úzko súvisí s jeho kryštalinitou. Vo všeobecnosti majú bežné polyméry lepšiu odolnosť proti starnutiu ako náhodné polyméry.
4. Molekulová hmotnosť a jej všeobecné rozdelenie
Molekulová hmotnosť polyméru má málo spoločného so starnutím, ale distribúcia molekulovej hmotnosti má veľký vplyv na starnutie polyméru. Čím je distribúcia širšia, tým ľahšie starne, pretože čím je distribúcia širšia, tým viac koncových skupín je a tým ľahšie je vyvolať reakcie starnutia.
5. Stopové kovové nečistoty a iné nečistoty
Keď sa polyméry spracovávajú, prichádzajú do kontaktu s kovmi a môžu sa do nich primiešať stopové kovy, alebo môžu počas polymerizácie zostať niektoré kovové katalyzátory, čo ovplyvní iniciáciu autooxidácie (tj starnutie).
Vonkajšie faktory
1. Vplyv teploty
Keď teplota stúpa, pohyb polymérnych reťazcov sa zintenzívňuje. Po prekročení disociačnej energie chemických väzieb to spôsobí tepelnú degradáciu polymérnych reťazcov alebo odlupovanie skupín. V súčasnosti existuje veľké množstvo literárnych správ o tepelnej degradácii polymérnych materiálov; pri znižovaní teploty sú často ovplyvnené mechanické vlastnosti materiálu. Kritické teplotné body úzko súvisiace s mechanickými vlastnosťami zahŕňajú teplotu skleného prechodu T, teplotu viskózneho toku Tf a teplotu topenia Tm. Fyzikálny stav materiálu možno rozdeliť na stav skla, vysoko elastický stav a stav viskózneho toku.
2. Vplyv vlhkosti
Vplyv vlhkosti na polymérne materiály možno pripísať napučiavaniu a rozpúšťaniu vody na materiáli, čo mení medzimolekulové sily, ktoré udržujú agregovanú štruktúru polymérneho materiálu, čím sa zničí agregovaný stav materiálu. Najmä pre nezosieťované amorfné polyméry je mimoriadne zrejmý vplyv vlhkosti, ktorý spôsobí napučiavanie alebo dokonca rozpad polymérneho materiálu v stave agregátov, čím sa poškodí výkonnosť materiálu; pri kryštalických plastoch alebo vláknach nie je vplyv vlhkosti príliš zrejmý z dôvodu existencie obmedzení prieniku vody.
3. Vplyv kyslíka
Kyslík je hlavnou príčinou starnutia polymérnych materiálov. Vďaka priepustnosti kyslíka sú kryštalické polyméry odolnejšie voči oxidácii ako amorfné polyméry. Kyslík najskôr napáda slabé články hlavného reťazca polymérov, ako sú dvojité väzby, hydroxylové skupiny, vodíkové skupiny alebo atómy na terciárnych atómoch uhlíka, pričom vytvára polymérne peroxylové radikály alebo peroxidy, a potom spôsobí pretrhnutie hlavného reťazca v tejto polohe. V závažných prípadoch sa molekulová hmotnosť polyméru výrazne zníži, teplota skleného prechodu sa zníži a polymér sa stane lepkavým. V prítomnosti určitých iniciátorov alebo prvkov prechodných kovov, ktoré sa ľahko rozkladajú na voľné radikály, existuje tendencia zintenzívniť oxidačnú reakciu.
4. Fotostarnutie
Či je polymér vystavený svetlu a spôsobuje prerušenie molekulového reťazca, závisí od relatívnej veľkosti svetelnej energie a disociačnej energie a od citlivosti chemickej štruktúry polyméru na svetelné vlny. V dôsledku prítomnosti ozónovej vrstvy a atmosféry na povrchu Zeme je rozsah vlnových dĺžok slnečného svetla, ktoré môže dopadnúť na zem, medzi 290 nm a 4300 nm. Len svetelné vlny v ultrafialovej oblasti majú energiu svetelných vĺn väčšiu ako disociačná energia chemickej väzby, čo spôsobí prerušenie chemických väzieb polymérov.
Napríklad ultrafialové vlnové dĺžky 300 nm až 400 nm môžu byť absorbované polymérmi obsahujúcimi karbonylové skupiny a dvojité väzby, čo spôsobí pretrhnutie makromolekulových reťazcov, zmenu chemických štruktúr a zhoršenie vlastností materiálu; polyetyléntereftalát má silnú absorpciu 280nm ultrafialových lúčov a produkty degradácie sú hlavne CO, H a CH; polyolefíny obsahujúce iba CC väzby neabsorbujú ultrafialové lúče, ale v prítomnosti malého množstva nečistôt, ako sú karbonylové skupiny, nenasýtené väzby, hydroperoxidové skupiny, zvyšky katalyzátorov, aromatické uhľovodíky a prvky prechodných kovov, môžu podporovať fotooxidáciu reakcia polyolefínov.
5. Vplyv chemických médií
Chemické médiá môžu hrať úlohu len vtedy, keď prenikajú do vnútra polymérnych materiálov. Tieto účinky zahŕňajú kovalentné väzby a sekundárne väzby. Účinok kovalentných väzieb sa prejavuje ako štiepenie reťazca, zosieťovanie, adícia alebo kombinácia týchto účinkov polymérnych reťazcov. Ide o nezvratný chemický proces; hoci deštrukcia sekundárnych väzieb chemickými médiami nespôsobí zmeny v chemickej štruktúre, zmení sa agregovaná štruktúra materiálu, čo spôsobí zodpovedajúce zmeny v jeho fyzikálnych vlastnostiach.
Fyzikálne zmeny, ako je praskanie vplyvom vonkajšieho prostredia, praskanie pri rozpúšťaní a plastifikácia, sú typickými prejavmi starnutia polymérnych materiálov v chemickom médiu.
Spôsob, ako odstrániť praskanie pri rozpúšťaní, je eliminovať vnútorné napätie materiálu. Žíhanie po vytvorení materiálu prispieva k eliminácii vnútorného napätia materiálu. Plastifikácia je, keď je kvapalné médium v nepretržitom kontakte s polymérnym materiálom. Interakcia medzi polymérom a médiom s malou molekulou čiastočne nahrádza interakciu medzi polymérmi, čím sa segmenty polymérneho reťazca ľahšie pohybujú, čo sa prejavuje poklesom teploty skleného prechodu, poklesom pevnosti, tvrdosti a modulu pružnosti. materiálu a zvýšenie predĺženia pri pretrhnutí.
6. Biologické starnutie
Keďže takmer všetky plastové výrobky používajú počas procesu spracovania rôzne prísady, často sa stávajú zdrojom výživy pre plesne. Keď pleseň rastie, absorbuje živiny na povrchu a vo vnútri plastu a stáva sa mycéliom, ktoré je tiež vodičom, čím sa znižuje izolácia plastu, mení sa jeho hmotnosť a v ťažkých prípadoch sa odlupuje. Metabolity rastu plesní obsahujú organické kyseliny a toxíny, ktoré spôsobia, že povrch plastu bude lepkavý, sfarbený, krehký a zníži sa hladkosť a tiež spôsobia, že ľudia, ktorí sú s takýmito plesnivými plastmi dlhodobo v kontakte, ochorejú na choroby.
Polysacharidové prírodné polyméry a ich modifikované zlúčeniny môžu byť spracované na rozložiteľné jednorazové fólie, fólie, nádoby, penové produkty atď. zmiešaním a modifikáciou s bežnými plastmi. Ich odpad môže byť postupne hydrolyzovaný na zlúčeniny s malými molekulami prostredníctvom zásahu enzýmov rozkladu prírodných polymérov polysacharidov, ako je amyláza, ktoré sú široko prítomné v prírodnom prostredí, a nakoniec rozložený na oxid uhličitý bez znečistenia a vodu, ktoré sa vracajú do biosféry. Na základe týchto výhod sú polysacharidové prírodné polymérne zlúčeniny reprezentované škrobom stále dôležitou zložkou rozložiteľných plastov.
BOTO GROUP LTD. je profesionálny výrobca rôznych druhov testovacích zariadení už viac ako 20 rokov.
Ak máte nejaké otázky, vitajte v našej továrni, kde vám poradíme!