Veroudering van polymere materialen

Polymere materialen worden veel gebruikt in de industrie in de vorm van coatings en hele onderdelen. Ze verwijzen naar vaste elektrische isolatiematerialen… Er zijn veel soorten polymeren ontwikkeld, maar ze hebben allemaal last van ongewenste verouderingsprocessen die hun duurzaamheid, uiterlijk en sterkte aantasten. Veroudering verandert de structuur en chemische samenstelling van polymere materialen.

Veroudering van polymeren kan optreden als gevolg van verschillende factoren:

• licht (ultraviolette straling);

• lucht (ozon en zuurstof);

• temperatuur (hoog of laag, evenals de verschillen);

• vocht;

• mechanische belastingen (slijtage, compressie en spanning, gemiddelde druk);

• blootstelling aan agressieve omgevingen (zuren en basen);

• blootstelling aan micro-organismen;

• door de invloed van een aantal van de bovengenoemde factoren.

Polymeren zijn verbindingen met een hoog molecuulgewicht en het mechanisme van hun veroudering is voornamelijk te wijten aan het vernietigingsproces van macromoleculaire ketens.

Er zijn twee soorten vernietiging: chaotisch en ketting.In het geval van willekeurige vernietiging vindt de breuk van macromoleculen en de vorming van stabiele verbindingen met een verlaagd molecuulgewicht plaats volgens een willekeurige wet. Volgens dit mechanisme is de chemische vernietiging van polymeren het gevolg van de werking van zuren, basen en reagentia.

De vernietiging van de keten leidt tot verschillende desintegratiehandelingen van de moleculen volgens bepaalde processen, een dergelijk mechanisme van polymeerveroudering wordt meestal veroorzaakt door de invloed van hoge energie (temperatuur, licht en straling).

De studie van het probleem van veroudering van polymeren wordt bemoeilijkt door het feit dat hun aard en structuur verschillend zijn, respectievelijk, de processen van vernietiging van moleculaire ketens zijn verschillend. Er zijn ook geen methoden voor multifactoriële boekhouding van omgevingscondities die tot veroudering leiden.

Als criteria die de weerstand van polymeermaterialen tegen veroudering kenmerken, worden de werkingsconcepten (behoud van polymeereigenschappen die de bruikbaarheid van het product garanderen) en de periode van behoud van operationele eigenschappen gebruikt.

Er zijn 3 methoden om polymeren te beschermen tegen veroudering:

1) actieve bescherming,

2) passieve bescherming,

3) gecombineerd.

Actieve bescherming van polymeren betekent het verminderen van de impact van verouderingsfactoren. Passieve methoden omvatten verschillende manieren om de stabiliteit van polymeren te vergroten met behulp van stabilisatoradditieven, vrije radicalenvangers, wegvangers van actieve verouderingsproducten, lichtstabilisatoren, antioxidanten, antiozonanten, vlamvertragers, antiradicalen, antistralingsmiddelen onder mechanische belasting, corrosieremmers en biociden met stabilisatie Eigenschappen.Ook worden beschermende coatings gebruikt, die beter bestand zijn tegen veroudering dan het basispolymeermateriaal.

De eenvoudigste lichtstabilisatoren van polymeren zijn ijzeroxide (gehalte tot 1%), roet, ftalocyanine (tot 0,1%) en nikkelcomplexverbindingen.

Antioxidant-stabilisatoren zijn er in twee soorten: het voorkomen van de ontleding van hydroperoxiden en het doorbreken van de keten van oxidatieve chemische reacties.

Onder de antioxidanten die de vernietiging stoppen, kunnen antioxidanten van het fenol- en aminetype worden geïsoleerd, evenals mercaptanen, sulfiden en thiofosfaten. De introductie van beide soorten antioxidanten in het polymeer versterkt het anti-verouderingseffect.

Meestal produceren producenten van polymere materialen ook verschillende soorten stabilisatoren.De volgende materialen zijn te onderscheiden van buitenlandse producenten van grondstoffen: Arkema, Frankrijk (Thermolite), Baerlocher, Duitsland (stabilisatoren op basis van CaZn, Pb, CaOrg, Sn, BaZn) , Chemtura, VS (vlamvertrager HBCD, Firemaster, PVC-stabilisatoren Mark, Lowilite, remmers Naugard 300-E, antioxidanten Alkanox, Anox, Weston), Ciba, Zwitserland (antioxidant IRGANOX, stabilisator IRGAFOS), PVC-stabilisatoren van het Duitse bedrijf Ika, enz.