Lão hóa vật liệu polymer

Vật liệu polymer được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp dưới dạng lớp phủ và toàn bộ các bộ phận. Họ đề cập đến vật liệu cách điện rắn… Nhiều loại polyme đã được phát triển, nhưng tất cả chúng đều phải chịu quá trình lão hóa không mong muốn làm suy giảm độ bền, vẻ ngoài và sức mạnh của chúng. Lão hóa làm thay đổi cấu trúc và thành phần hóa học của vật liệu polyme.

Sự lão hóa của polyme có thể xảy ra do các yếu tố khác nhau:

• ánh sáng (bức xạ cực tím);

• không khí (ôzôn và ôxy);

• nhiệt độ (cao hay thấp, cũng như sự khác biệt của nó);

• độ ẩm;

• tải trọng cơ học (mòn, nén và căng, áp suất trung bình);

• tiếp xúc với môi trường xâm thực (axit và bazơ);

• tiếp xúc với vi sinh vật;

• do ảnh hưởng của một số yếu tố trên.

Polyme là những hợp chất cao phân tử và cơ chế lão hóa của chúng chủ yếu là do quá trình phá hủy các chuỗi đại phân tử.

Có hai loại phá hủy - hỗn loạn và dây chuyền.Trong trường hợp phá hủy ngẫu nhiên, sự phá vỡ các đại phân tử và sự hình thành các hợp chất ổn định có khối lượng phân tử giảm xảy ra theo quy luật ngẫu nhiên. Theo cơ chế này, sự phá hủy hóa học của polyme là do tác dụng của axit, bazơ và thuốc thử.

Sự phá hủy chuỗi dẫn đến một số hành vi phân hủy các phân tử theo các quy trình nhất định, cơ chế lão hóa polymer như vậy thường được kích hoạt do ảnh hưởng của năng lượng cao (nhiệt độ, ánh sáng và bức xạ).

Nghiên cứu về vấn đề lão hóa của polyme rất phức tạp do bản chất và cấu trúc của chúng khác nhau, tương ứng, các quá trình phá hủy chuỗi phân tử cũng khác nhau. Cũng không có phương pháp tính toán đa yếu tố của các điều kiện môi trường dẫn đến lão hóa.

Khi các tiêu chí đặc trưng cho khả năng chống lão hóa của vật liệu polyme, các khái niệm về hoạt động (bảo toàn các đặc tính polyme đảm bảo khả năng sử dụng của sản phẩm) và thời gian bảo quản các đặc tính hoạt động được sử dụng.

Có 3 phương pháp để bảo vệ polyme khỏi lão hóa:

1) bảo vệ tích cực,

2) bảo vệ thụ động,

3) kết hợp.

Tích cực bảo vệ polyme đồng nghĩa với việc giảm tác động của các yếu tố gây lão hóa. Các phương pháp thụ động bao gồm nhiều cách khác nhau để tăng tính ổn định của polyme bằng cách sử dụng các chất phụ gia ổn định, chất làm sạch gốc tự do, chất làm sạch các sản phẩm lão hóa tích cực, chất ổn định ánh sáng, chất chống oxy hóa, chất chống ozon hóa, chất chống cháy, chất chống gốc tự do, chất chống bức xạ dưới áp lực cơ học, chất ức chế ăn mòn và chất diệt khuẩn có ổn định Của cải.Ngoài ra, lớp phủ bảo vệ được sử dụng, có khả năng chống lão hóa cao hơn vật liệu polymer cơ bản.

Các chất ổn định ánh sáng đơn giản nhất của polyme là oxit sắt (hàm lượng lên tới 1%), muội than, phthalocyanine (lên tới 0,1%) và các hợp chất phức hợp niken.

Chất ổn định chống oxy hóa có hai loại: ngăn chặn sự phân hủy hydroperoxide và phá vỡ chuỗi phản ứng hóa học oxy hóa.

Trong số các chất chống oxy hóa ngăn chặn sự phá hủy, có thể phân lập được các chất chống oxy hóa thuộc loại phenolic và amin, cũng như mercaptans, sulfide và thiophosphates. Việc đưa cả hai loại chất chống oxy hóa vào polyme giúp tăng cường tác dụng chống lão hóa.

Thông thường, các nhà sản xuất vật liệu polyme cũng sản xuất nhiều loại chất ổn định khác nhau, có thể phân biệt các loại vật liệu sau với các nhà sản xuất nguyên liệu nước ngoài: Arkema, Pháp (Thermolite), Baerlocher, Đức (chất ổn định dựa trên CaZn, Pb, CaOrg, Sn, BaZn) , Chemtura, USA (chất chống cháy HBCD, Firemaster, chất ổn định PVC Mark, Lowilite, chất ức chế Naugard 300-E, chất chống oxi hóa Alkanox, Anox, Weston), Ciba, Thụy Sĩ (chất chống oxi hóa IRGANOX, chất ổn định IRGAFOS), chất ổn định PVC của hãng Ika Đức, vân vân.