Îmbătrânirea materialelor polimerice

Materialele polimerice sunt utilizate pe scară largă în industrie sub formă de acoperiri și piese întregi. Ele se referă la materiale izolante electrice solide… Au fost dezvoltate multe varietăți de polimeri, dar toți suferă de procese de îmbătrânire nedorite care le degradează durabilitatea, aspectul și rezistența. Îmbătrânirea modifică structura și compoziția chimică a materialelor polimerice.

Îmbătrânirea polimerilor poate apărea ca urmare a diferiților factori:

• lumină (radiații ultraviolete);

• aer (ozon și oxigen);

• temperatura (înaltă sau scăzută, precum și diferențele sale);

• umiditate;

• sarcini mecanice (uzura, compresiune si tensiune, presiune medie);

• expunerea la medii agresive (acizi si baze);

• expunerea la microorganisme;

• din influența mai multor dintre factorii de mai sus.

Polimerii sunt compuși cu greutate moleculară mare, iar mecanismul îmbătrânirii lor se datorează în principal procesului de distrugere a lanțurilor macromoleculare.

Există două tipuri de distrugere - haotică și în lanț.În cazul distrugerii aleatorii, ruperea macromoleculelor și formarea de compuși stabili cu greutate moleculară redusă are loc conform unei legi aleatorii. Conform acestui mecanism, distrugerea chimică a polimerilor se datorează acțiunii acizilor, bazelor și reactivilor.

Distrugerea lanțului duce la mai multe acte de dezintegrare a moleculelor în funcție de anumite procese, un astfel de mecanism de îmbătrânire a polimerului este de obicei declanșat de influența energiei mari (temperatură, lumină și radiații).

Studiul problemei îmbătrânirii polimerilor este complicat de faptul că natura și structura lor sunt diferite, respectiv procesele de distrugere a lanțurilor moleculare sunt diferite. De asemenea, nu există metode de contabilizare multifactorială a condițiilor de mediu care duc la îmbătrânire.

Ca criterii de caracterizare a rezistenței materialelor polimerice la îmbătrânire, se folosesc conceptele de funcționare (conservarea proprietăților polimerului care garantează funcționalitatea produsului) și perioada de conservare a proprietăților operaționale.

Există 3 metode pentru a proteja polimerii de îmbătrânire:

1) protecție activă,

2) protecție pasivă,

3) combinate.

Protecția activă a polimerilor înseamnă reducerea impactului factorilor de îmbătrânire. Metodele pasive includ diferite modalități de creștere a stabilității polimerilor folosind aditivi stabilizatori, captatori de radicali liberi, absorbitori ai produselor de îmbătrânire activă, stabilizatori la lumină, antioxidanți, antiozonanți, ignifugări, antiradicali, agenți antiradiații sub stres mecanic, inhibitori de coroziune și biocide cu stabilizare Proprietăți.De asemenea, se folosesc acoperiri de protecție, care sunt mai rezistente la îmbătrânire decât materialul polimer de bază.

Cei mai simpli stabilizatori de lumină ai polimerilor sunt oxidul de fier (conținut de până la 1%), negru de fum, ftalocianina (până la 0,1%) și compușii complexi de nichel.

Stabilizatorii antioxidanti sunt de doua feluri: prevenirea descompunerii hidroperoxizilor si ruperea lantului reactiilor chimice oxidative.

Dintre antioxidanții care opresc distrugerea, pot fi izolați antioxidanții de tip fenolic și amine, precum și mercaptanii, sulfurile și tiofosfații. Introducerea ambelor tipuri de antioxidanți în polimer sporește efectul anti-îmbătrânire.

De obicei, producatorii de materiale polimerice produc si diverse tipuri de stabilizatori.Urmatoarele materiale pot fi distinse de producatorii straini de materii prime: Arkema, Franta (Thermolite), Baerlocher, Germania (stabilizatori pe baza de CaZn, Pb, CaOrg, Sn, BaZn) , Chemtura, SUA (ignifug HBCD, Firemaster, stabilizatori PVC Mark, Lowilite, inhibitori Naugard 300-E, antioxidanți Alkanox, Anox, Weston), Ciba, Elveția (antioxidant IRGANOX, stabilizator IRGAFOS), stabilizatori PVC ai companiei germane Ika, etc.